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越野車的性能——運動穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性
《越野車輛動力學》系列文章：
越野車的性能——影響越野車性能的參數(shù) 已發(fā)布
越野車的性能——可變形路面上的車輛動力學 已發(fā)布
越野車的性能——平順性 已發(fā)布
3.4 運動穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性
3. 4. 1 車輛的操縱動力學
在車輛的操縱動力學中，我們更關注運動的橫向控制動力學，它是對輪式車輛在運動方向上發(fā)生橫向移動方法的描述，尤其是在轉向、加速以及制動過程中，此外，還包括在穩(wěn)態(tài)條件下運動時的方向穩(wěn)定性，圖3.28給出了整車的二自由度操縱模型。
圖3.29是典型的在轉向過程中線性車輛模型的響應， 可以推斷出非線性的輪胎力通過高g操作實現(xiàn)了車輛的穩(wěn)定運動。當采用線性車輛模型時， 無法在大滑移角、橫向載荷傳遞影響、低摩擦系數(shù)以及其他一些影響車輛穩(wěn)定性因素的條件下估算出力的豐度。
由汽車的操縱運動方程可以得出車輛的縱向力、橫向力、側傾和俯仰，如圖3.32 所示。
3.4. 2 越野車輛的穩(wěn)定性
本節(jié)主要是針對諸如農用拖拉機之類的原型越野車輛，當其在陡峭的山坡上作業(yè)或需要越過障礙時的穩(wěn)定性和傾覆問題。
在不規(guī)則路面和斜坡上行駛的越野車輛的不穩(wěn)定性和傾覆問題一直是工程師和設計師需要面對的問題， 翻車狀況與操作條件和許多車輛設計參數(shù)密切相關。在不同類型的越野車輛中， 由于缺乏彈性設計且懸架系統(tǒng)不適當，農用拖拉機成為側翻事故的最大受害者， 而引進的ROPS（翻車保護結構）技術卻并不能防止此類事故的發(fā)生， 只是減少了事故的致死率。但是如果對拖拉機的運動學和動力學進行客觀條件評估， 就可以保證它的安全性和穩(wěn)定性， 基于此， 人們已經進行了許多次嘗試，在理論方法的基礎上開發(fā)出一種封閉式系統(tǒng)，來對那些更容易發(fā)生橫向不穩(wěn)定 性問題的車輛進行優(yōu)化，值得注意的是，由于試驗過程比較危險，因此傾覆問題和不穩(wěn)定性的試驗工作是非常受限的。
在研究公路車輛的穩(wěn)定性問題時，第一步是對車輛運動方程進行合理的推導和逼近。圖3.33表示的是一輛在角度為0的斜坡上行駛的四輪拖拉機，如上所述，典型的拖拉機沒有本書所考慮的懸架系統(tǒng)。另外，人們假設輪胎是過度充氣的，因此可以看作是一個剛性體，輪胎下方的地面是緊實土，也不容易發(fā)生變形。通過這些假設，我們可以將拖拉機看作是一個沒有能量損失的保守系統(tǒng)，由于沒有能量損失，就可以根據能量守恒定律來建立模型。
本文摘編自《越野車輛動力學——分析、建模與優(yōu)化》，機械工業(yè)出版社出版，經出版方授權發(fā)布。
《越野車輛動力學——分析、建模與優(yōu)化》基于機械概念和理論給出了越野車輛系統(tǒng)建模、數(shù)學描述和性能優(yōu)化分析等問題的相關方法，主要目的是較為準確地概述越野汽車的動力學系統(tǒng)。本書首先建立了與車輛的行駛參數(shù)能夠很好地吻合的數(shù)學模型，同時還介紹了高效地對在崎嶇不平路面上行駛的車輛進行建模以獲得車輛很好性能的方法，以及更快地針對越野車輛進行設計、開發(fā)、分析的基本原理。本書有助于讀者開發(fā)計算機程序，并使用一些最優(yōu)選的人工智能方法來對越野車輛動力學進行分析、建模和優(yōu)化。讀者可以根據需要選擇學習。本書可作為高等院校機械工程、車輛工程、交通運輸及相關專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供對越野車輛感興趣的研究人員和工程技術人員閱讀參考。
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