汽车转弯的力学分析

编号23

毕业论文

（ 14 届本科）

论文题目：汽车转弯的力学分析

学院：电气工程学院

专业：物理学

班级：10本（二）

作者姓名：王久飞

指导教师：杨丽寰职称：工程师

完成日期：2014 年 4 月25 日

目录

诚信声明 (1)

论文题目 (2)

中文摘要 (2)

英文摘要 (2)

1 引言 (2)

历史背景及意义 (2)

主要研究问题及目的 (3)

2 汽车结构力学简易 (3)

3 汽车转弯时析 (4)

侧翻 (6)

漂移 (6)

4 综合分析 (7)

5 结论 (7)

参考文献 (8)

致谢 (9)

陇东学院本科生毕业论文诚信声明

本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：

二O一四年月日

汽车转弯的力学分析

王久飞，杨丽寰

（陇东学院 电气工程学院，甘肃 庆阳 745000）

摘 要：本文用理论分析的方法，对汽车转弯时发生侧翻、漂移等情况进行了受力分析。并推出了汽车转弯时的运动学公式。接着结合实际情况进行了讨论，导出汽车安全转弯条件。当汽车车轮距一定时，汽车和路面的摩擦系数越大，汽车的安全速率越大。 关键词:安全车速；汽车转弯；侧翻；漂移

the Mechanic Analysis of Car Turning

WANG Jiu-fei, YANG Li-huan (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu ) Abstract: It is based on the method of theoretical analysis to analyze rollover and drift of car turning. Then the formula of vehicle cornering are derived. Combined with the actual situation, the safety conditions of car turning are deduced. The friction coefficient of car and road is greater, the rate of security is greater when the distance of wheel is fixed.

Key Words: safe vehicle speed; vehicle cornering ; rollover; drift

1 引 言

历史背景及意义

在现代这个科技高度发达的时代，汽车作为一项简便快捷的交通工具被人们广泛使用，这就涉及到了汽车安全行使的问题了。而汽车转弯问题在其中占有很大的份量，汽车转弯被作为一个研究课题。许多文献只是侧重于对汽车转弯的某一方面的研究，而不能全面的、系统的对汽车安全转弯问题进行分析。河南濮阳职业技术学院周侃、周军二人在《汽车转弯的安全速度》一文中，选取了几个条件运用质点论进行了分析,只是将其当作一个物理问题来处理。文中分水平路面和斜坡路面两个方面，运用公式[1]

mg R

v m s 02μ≤ (1-1) 做了公式推导。山东青岛束敏女士在《车辆侧翻的运动力学分析及防御措施》中，仅将一些现实中的特例“车轮下的奇迹”列出来并分析其是否符合原理，然后运用离心公式及力矩平衡公式如下[2]：

R

m F v 2

= (1-2) 21mgb b F h F L =+ (1-3) 用(1-2)和(1-3)式进一步推导计算及分析解释，最后简单地提了些防御措施。由乌鲁木齐部队训练处杜国瑞等人写的《汽车转弯不容忽视的力学问题》中，主要分析讨论爆胎、翻车、漂移、“推头”、甩尾等一些现实中常发生的交通事故，该文的着眼点主要放在了司机驾驶及汽车性能方面，文中只是做了许多的文字分析，并没有涉及到系统的计算[3]。山东孙衍宾教授在《汽车安全转弯的力学分析》一文中，超越了前面将汽车看作质点的力学分析方法，对汽车本身也做一定的力学分析，重点研究汽车在转弯时可能发生侧翻、侧滑等情况并对其进行了一定的讨论，文中既涉及到了圆周运动定理又涉及到了角动量定理，把一些现实中容易忽略的情形也考虑了进去，如向内侧翻、向内侧滑等。通过对汽车转弯的力学分析，导出汽车在不同情况下安全转弯的行车条件，从而减小汽车转弯时发生侧翻、漂移等等的可能[4]。 主要研究问题及目的

本文采用理论分析的方法，突破把汽车看作质点的常规分析法，运用结构力学、圆周运动及牛顿运动定律等对汽车转弯进行力学分析。本文以汽车安全行驶为目的来研究汽车转弯问题。用圆周运动的运动学方程，并结合实际情况对方程中的一些变量进行范围限定，如：摩擦因数μ，倾角θ，汽车车宽a 及重心等。最后得出结论，汽车安全转弯的速率范围及侧翻、漂移等发生的可能性。本文全方位、多角度、深层次的对汽车转弯进行了系统的力学分析，并结合实际情况进行了讨论，从而导出汽车安全转弯条件。

2汽车结构力学简易分析

如图2-1，将水平地面上的汽车看作一匀质矩形,设质心在A 且汽车质量为m ，则汽车受重力为mg ，四个车轮分别为N 1，N 2，N 3，N 4，其中N 1，N 3在汽车的一边，N 2，N 4在汽车的另一边，则有

4321N N N N mg +++= (2-1)