吉林大學(xué)汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組譯，李杰教授領(lǐng)銜翻譯，郭孔輝院士為手冊(cè)作序。

本文摘編自《車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)手冊(cè) 第2卷，整車動(dòng)力學(xué)》 ，機(jī)械工業(yè)出版社出版

19.1 引言

重型貨車或重型商用車輛的動(dòng)力學(xué)，正如其在IS0詞匯中的稱謂，與乘用車的動(dòng)力學(xué)有許多明顯的相似之處，然而也有一些差異。這是由于不同的使用領(lǐng)域和方式，需要不同的設(shè)計(jì)。乘用車用于運(yùn)輸1個(gè)、2個(gè)或有時(shí)更多的乘員，其總量一般小于總重量的10%，貨車在一定的重量和尺寸限制范圍內(nèi)，用于運(yùn)輸盡可能多重量或體積的貨物[1]

一個(gè)主要的區(qū)別是，重型貨車由于本身的特性會(huì)側(cè)翻，除非駕駛員避免超過側(cè)向加速度限制。通常乘用車不會(huì)側(cè)翻，除非外力使之傾斜，因?yàn)樵谶_(dá)到足夠大的側(cè)向加速度之前，輪胎將飽和并開始滑移。然而，特殊操作下也可能會(huì)發(fā)生意外，如一些特定的車輛類別在所謂魚鉤操縱的情況下。

另一個(gè)主要的區(qū)別是，重型商用車輛和客車常常是鉸接的，有一個(gè)或幾個(gè)鉸接點(diǎn)。這當(dāng)然使得其動(dòng)力學(xué)更為復(fù)雜，因?yàn)檐囕v的組合具有在各種操縱下激起的

振動(dòng)模態(tài)。第三個(gè)重要的區(qū)別是，乘用車底盤的扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度相對(duì)較大，而重型商用車輛通常不會(huì)這樣。這可能對(duì)不同區(qū)域的貨車動(dòng)態(tài)行為產(chǎn)生大的影響。雖然本章主要涉及重型貨車，但是大部分內(nèi)容也適用于重型客車。對(duì)重型貨車和客車的研究相對(duì)乘用車的研究相對(duì)較少，但是仍有大量的文獻(xiàn)研究重型車輛動(dòng)力學(xué)的各個(gè)方面[2]，也有很多的基本理論和調(diào)查[3,4]

19.2 歷史回顧

有人會(huì)說，自從20世紀(jì)中期以來，貨車的基本設(shè)計(jì)沒有發(fā)生多少變化。貨車仍然使用填充空氣的橡膠輪胎、剛性軸、駕駛室在其上的梯形車架、一些類型的上層結(jié)構(gòu)和內(nèi)燃機(jī)，如丹麥的三聯(lián)車，如圖19.1所示。其具有四個(gè)鉸接點(diǎn)從40年代末開始在丹麥和德國(guó)之間運(yùn)送貨物。但是，這些系統(tǒng)都經(jīng)歷了巨大的發(fā)展，而且性能也更好，這是事實(shí)。沒有革命，只有不斷發(fā)展的進(jìn)化過程。圖19.2顯示了一輛VolvoTitan(沃爾沃泰坦)當(dāng)作者在沃爾沃開始職業(yè)生涯時(shí)，其仍是先進(jìn)的。它是一輛漂亮的貨車，屬于沃爾沃的老貨車俱樂部，但是不能長(zhǎng)時(shí)間乘坐，其動(dòng)態(tài)性能與現(xiàn)代沃爾沃相去甚遠(yuǎn)。盡管漂亮，但絕對(duì)不舒服。

在過去的半個(gè)世紀(jì)里，運(yùn)輸貨物的數(shù)量大幅增加。不僅在國(guó)內(nèi)增加，而且在國(guó)際上也增加，這導(dǎo)致每輛車要攜帶更多的貨物。車輛已經(jīng)變得更加專業(yè)化，為了競(jìng)爭(zhēng)需要重量也更加優(yōu)化。同樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能也提高很多，使得平均速度更高。對(duì)駕駛員的良好舒適性以及承載的要求都在增長(zhǎng)。因此，對(duì)貨車的高可用性也有要求。交通強(qiáng)度穩(wěn)步增加，使得車輛主動(dòng)安全性成為焦點(diǎn)，所有這些因素都

要求增加車輛動(dòng)力學(xué)的研究。一個(gè)有趣的問題是，什么因素推動(dòng)了發(fā)展。市場(chǎng)當(dāng)然是其中之一。如果沒有買家，將不會(huì)發(fā)生新的發(fā)展。常說顧客永遠(yuǎn)是對(duì)的，這在某種意義上是正確的。然而，這并不完全正確，因?yàn)轭櫩椭荒芘袛嘁呀?jīng)存在的東西，并不總是能夠評(píng)估可能是非常好的新功能。另一個(gè)發(fā)展的推動(dòng)因素是公司、貨車生產(chǎn)商及其核心價(jià)值，這是非常重要的。當(dāng)然假定公司對(duì)推動(dòng)某個(gè)方向的發(fā)展感興趣，不僅是賺錢。最后，立法和監(jiān)管可能是一個(gè)重要的推動(dòng)因素，只要法規(guī)是好的法規(guī)。如果不是這樣的話，可能會(huì)起反作用[5]

19.3 振動(dòng)環(huán)境

在給定道路和車速下，車輛行駛的振動(dòng)環(huán)境完全取決于車輛動(dòng)力學(xué)。良好的振動(dòng)環(huán)境意味著低的動(dòng)態(tài)力和低的加速度水平。振動(dòng)環(huán)境有很多方面如圖19.3所示。駕駛員的振動(dòng)環(huán)境乘坐或許是最明顯的，可能是因?yàn)轳{駛員可以表達(dá)其感受。其也可能是最重要的一個(gè)方面，因?yàn)橛烧駝?dòng)引起的人體傷害很少可以修復(fù)。振動(dòng)環(huán)境的其他方面與載荷、車輛結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)[6-8。差的振動(dòng)環(huán)境對(duì)駕駛員造成的后果，在最壞的情況下可能是長(zhǎng)期暴露下受到傷害，或者疲勞引起駕駛能力下降有損于交通安全。如果貨物對(duì)振動(dòng)敏感，可能會(huì)損壞貨物。基礎(chǔ)設(shè)施可能因磨損增加而受損。同時(shí)車輛結(jié)構(gòu)疲勞壽命降低。