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汽车侧翻分析
在汽车行驶中中， 侧翻是其中一种最为严重并且威胁成员安全的事故。 侧翻可以定
义为能够使车辆绕其纵轴旋转 90 度或更多以至于车身同地面接触的任何一种操纵。侧翻可
以由一个或一系列综合因素产生。 它可以发生在平直的水平地面上， 并且车辆的侧向加速度
达到一定的数值，该数值要超过车辆侧面重量转移到车轮上所抵消的加速度值。
通过有坡度的路面 （或无路情况） 时由于不平路面的冲击， 地面松软或其他障碍物会促使侧
向压力提高从而使车辆“失足” 。
侧翻过程是一个包括作用在车辆上和车辆里的力的相互作用的复杂过程。侧翻受操纵和
高速公路的影响。人们已经通过理论分析以及包括一系列复杂设备的模型实验研究侧翻过
程。这个过程很容易通过静态基本结构实验来理解（忽略惯性和滚动平面上的加速度） ，并
且促进发展更加复杂的模型。
1、 刚性汽车的准静态侧翻
汽车侧翻的最基本的机械特性可以通过考查转弯过程中稳定车身的受力均衡性来了
解。稳定的车辆是指悬架和轮胎的偏置在分
析中被忽略掉。在转弯操纵中，侧向力作用
在地面上来平衡作用在汽车重心上的侧向
加速度，如图 9－ 2 所示。侧向力作用在车
辆上的位置的不同产生一个力矩， 该力矩使
车辆向如图所示的外侧侧翻 .
为了分析转动情况， 假定汽车在稳定状
态以使汽车没有滚动加速度， 并且使轮胎如
图所示受力（前轮和后轮） 。在很多公路环
境中，它也适合考虑横向坡度。如大家所知
的坡度和道路转弯处汽车外侧比内侧高出
的程度。在分析中，将角度表示为 ” ”，想
左下的坡度表示正角。 这个方向的坡度有助
于平衡侧向加速度。 斜坡角度通常情况下很
图 9－ 2 侧翻汽车的受力
小，而且角度很小时约有 sin , cos 1 。以汽
车接地点为中心的力矩关系为：
t
Ma y h Mh F zi t Mg 2 0 （9－ 1）
从式（ 9－ 1）我们可以得出 ay：
F
t h zi t
a y 2 Mg
（9－ 2）
g h
在水平路面上（ 0 ），没有侧向加速度，方程也成立。此时，内侧车轮载重， Fzi，是
车总重的一半。另外通过正确选择坡面角度，可以使 Fzi 保持在具有侧向加速度的汽车重量
的一半 .，即通过公式：
ay
（ 9－ 3）
g
在公路设计中，坡面被准确用在曲率设计中。在给定半径和预定行驶速度的情况下，恰
当的选择坡面以产生一个侧向加速度，这个加速度在 0～ 的范围内。在道路外侧比内侧
高的曲度