基于Matlab的客车转向侧翻稳定性分析(精)

第一篇：基于Matlab的客车转向侧翻稳定性分析(精)

基于Matlab 的客车转向侧翻稳定性分析

摘要：本文主要对客车转向行驶时的侧翻情况进行了研究，建立了客车在行驶过程中转向时的数学模型，推导出了稳态转向时客车侧翻临界车速的计算公式，并结合某客车结构参数和路面附着条件进行了仿真，得出了通过提高客车的抗侧翻性能来提高客车的行驶稳定性的方法。

关键词：客车；转向侧翻；稳定性分析；Matlab

0 引言

侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴转动900 或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。汽车侧翻可分为两类：一是曲线运动引起的侧翻，二是绊倒侧翻。

曲线运动引起的侧翻是指汽车在道路（包括侧向坡道）上行驶时，由于汽车的侧向加速度超过一定限值，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧翻[1]。

客车车身和质量比轿车等小型车大得多，而且其地板一般都比较高，在转向侧翻事故中，车体将向某一侧倾倒，与地面接触的侧围会产生变形，结构的变形可能侵入车厢内部，对乘客造成伤害[2]。而侧翻试验是较难实施的且成本较大，本文通过建立客车侧翻的数学模型，在Matlab 中进行仿真来分析影响客车转向行驶稳定性的因素，从而为提高客车的操纵稳定性，在设计阶段保证客车结构参数的合理性，避免车辆行驶发生翻车事故奠定理论基础。车辆转向侧翻模型

客车的前后桥一般采用非独立悬架，在行驶过程中遇到弯道或避开障碍物时需要紧急转向。转向时车辆的质心绕转向瞬心C 作圆周运动。Rr 为转向瞬心C 到后内侧车轮的转向半径；Rf 为转向瞬心C 到前内侧车轮的转向半径；θ 为汽车转向轮转过的角度；L 为汽车的轴距；汽车质心到前桥距离为a；汽车质心到到后桥距离为b。车辆转向时的受力分析

车辆在转向时，会使车身向外侧倾斜，Gs 为客车车身的悬挂质量受的重力；Gu1 为客车前桥的非悬挂质量受的重力；Gu2为客车后桥的非悬挂质量受的重力；Fyi1，Fyi2 分别为地面给转向内侧车轮的侧向附着力；Fyo1，Fyo2 分别为地面给转向外侧车轮的侧向附着力；Fzi1，Fzi2 分别为地面给转向内侧车轮的支撑反力；Fzo1，Fzo2 分别为地面给转向外侧车轮的支撑反力；Fsy 为客车车身的悬挂质量转向时产生的侧向力；Fuy1，Fuy2 为前后车桥非悬挂质量产生的侧向力。

根据车辆转向时受力分析，为路面附着系数。设Ms 为客车车身的悬挂质量；Mu1、Mu2 为客车前后桥的非悬挂质量；asy 为客车车身悬挂质量的侧向加速度；auy1、auy2 为客车前后桥非悬挂质量的侧向加速度。车辆转向临界侧翻状态分析

转向时由于悬架的弹性变形，车身悬挂质量会向转向外侧倾斜，使其质心发生了偏移，同时使车身发生了侧倾。设侧倾角为φ，侧倾角的大小与悬架的侧倾角刚度有关。由于车轮的弹性变形，内侧车轮与外侧车轮的载荷发生了转移，外侧车轮载荷变大，内侧车轮载荷变小，这样内侧车轮弹性变形减小，外侧车轮弹性变相增大，车桥也发生了微小侧倾，如图3所示。当转向内侧车轮所受地面支撑反力为零时，可认为汽车已达到转向侧翻的临界状态[3]。Fzo 为转向时外侧车轮所受的力；Fzi 为转向时内侧车轮所受的力；φ 为转向离心力引起的车身侧倾角；Fyi，Fyo 分别为地面对内、外侧车轮的侧向反力；B 是轮距；hg 是车身悬挂质量的质心高度；hr 是非悬挂质量的质心高度。影响车辆侧翻稳定性的因素分析

影响车辆侧翻稳定性的因素可分为两大类：一是与汽车设计参数有关的部分，如车辆整备质量、质心高度、车辆轮距和悬架特性参数等；二是与车辆行驶状态有关的部分，如车辆行驶速度、转弯半径、路面附着系数、驾驶员操作等[5]。利用Matlab 软件，分析了质心高度、轮距、侧倾角、转向半径、路面附着系数对车辆转向侧翻的影响。

4.1 质心高度、轮距汽车质心高度与汽车侧翻系数成非线性关系，影响汽车质心高度的因素很多并对汽车侧翻阈值影响很大。而质心高度与车辆的载重、悬架特性、车速等相关。轮距受汽车最大车宽限制，其值是一个定值。由式(15)可知，轮距对汽车侧翻的影响很大，轮距的增加可提高汽车的侧翻稳定性。质心高度越高，车辆临界稳定车速越低。质心高度的降低，有利于提高汽车转向行驶的临界稳定车速，因此有效地降低客车的重心，有利于提高其转向稳定性。

当质心高度一定时，增加轮距可以提高车辆的临界稳定车速。因此，在满足设计要求的同时，尽可能的增加轮距对于提高客车转向稳定性有一定的意义。

4.2 侧倾角在研究车辆侧翻稳定性时，引入“侧倾中心”的概念，即将车身相对地面转动时的瞬时轴线称为车身侧倾轴线，该轴线通过汽车前、后轴处横断面上的瞬时转动中心为侧倾中心，它的位置取决于悬架系统的结构和特性参数等。车身的侧倾角与临界车速的关系如图5 所示。侧倾角与临界车速基本成线性关系，车身的侧倾角越小，车辆转向临界稳定车速越大。车辆转向时车身侧倾角与悬架的侧倾角刚度有关，悬架的侧倾角刚度越大，车身发生侧倾的角度越小，故增大悬架的侧倾角刚度，可以改善车辆侧翻稳定性。

4.3 转向半径由式(8)可知，转向半径对侧向加速度影响很大，转向半径越大，侧向加速度越小，对于车辆的转向行驶稳定性越有利。转向半径与临界车速的关系可以看出随着转向半径的增大，车辆临界稳定车速也增大。可见，汽车行驶时转向过急，导致转向半径过小，车辆可能发生侧翻的速度越低，即在低速时就可能发生侧翻的危险。

4.4 路面附着系数路面条件对于车辆转向稳定性也起着至关重要的作用，车辆在何种路面上行驶对于转向的安全也起着决定性的作用。路面附着系数与临界车速的关系从图7 中可以看出随着路面附着性能的改善，客车转向行驶的临界稳定车速随之增加，转向轮转过的角度越小，临界车速越大，行驶越安全。故改善客车行驶的路面环境有利于提高其行驶的稳定性。结论

本文建立了客车在行驶过程中转向时的转向模型，推导出了车辆侧翻临界车速的计算公式，结合相关的车辆结构参数和路面附着条件在Matlab 中进行了仿真。通过对仿真结果得出了结论：增大车辆的轮距、降低车辆的质心高度、增大车辆悬架的侧倾角刚度、增加转向时的半径、改善路面附着条件，可以提高车辆转向时的侧翻稳定性。这为车辆在结构设计阶段改善其行驶稳定性奠定了理论基础。

本工程硕士论文源自

第二篇：370侧翻反思

370事故反思

2013年4月12日晚19:50，汽运队根据调度指令从凯远货场往卸四线转运成功矿砂备货装火车。370驾驶员程学马在凯远货场装车后，行驶到3号磅房过磅，过磅时发现吨位超载，货物偏一边，就打电话给当班班长。班长听到汇报后及时要求不要卸货，等他到场后看情况再卸。驾驶员行车到卸四线后，自己认为场地平整，就擅自卸货，卸货时造成了车厢侧翻。事故的发生给公司造成影响和损失：

事故原因：

1、对3月17日盛浩车队事故宣传落实不到位，未引起高度重视。

2、思想上重效率，重效益，担心生产指令转场量完不成而轻视安全。

3、对生产作业中把关不严，发生违规行为查处不严，安全监管不到位。

4、对特殊的货种性质认识不够，布置不够细，忽视安全监控。

5、对员工安全制度学习培训不到位，造成员工安全意识差。违章操作。

预防措施：

事故发生后，我队按照四不放过原则，对原因进行分析，并针对公司之前车辆侧翻具体情况，提出有针对性预防措施，从中吸取教训，举一反三，预防类似事故的发生：

1、加强员工安全培训，提高员工安全意识和责任意识，以耳边

人，说身边事，开展事故反思及警示教育。

2、加强自身安全业务知识学习，提高自身管理水平，踏踏实实干工作，特别是安全工作，不流于形式或停留在口头上。

3、加强对特殊作业环境及货种监控，狠抓现场作业过程管理。对违章指挥，违章作业等行为坚决打击治理。

4、近2、3年来公司内共发生了十几起侧翻事故，所以必须从根本上制定防范措施，从源头上控制。严格执行装车标准，矿砂、红土镍矿使用大型号的斗车，将货物装平整。同时层层把关，如斗车、指挥手、司机、司磅员发现严重超载车辆，不开票等形成安全工作齐抓共管，人人有责，把安全工作贯穿到作业的每一个环节。

汽运队

20130413

第三篇：客车侧蒙皮技术改进

客车侧蒙皮技术改进

作者：扬州亚星客车股份有限公司特种车辆厂 潘长海

摘要：针对客车侧围应力蒙皮存在的缺陷，简要介绍几种改进措施。关键词：侧围蒙皮；应力蒙皮；骨架；焊接

客车侧围蒙皮平整度的好坏直接影响整车外观质量。如果一辆客车，无论其设施多么完备，但其外观质量很差，特别是侧蒙皮表面有明显的波浪纹和凹凸不平感，甚至在光线作用下，存在时隐时现的、杂乱的反光效果，也将无法获得用户的青睐。

1应力蒙皮存在的缺陷

目前国内客车厂使用最广泛的侧围蒙皮工艺为应力蒙皮(即张拉蒙皮)。该蒙皮采用人工、电热或机械张拉后达到临界塑性变形点，并贴紧车身骨架进行点焊。这种张拉蒙皮工艺简单，易于批量生产，可操作性强，取代了过去的预应力蒙皮。但经过这几年的生产，已逐渐显现出其无法克服的缺陷。

(1)由于侧窗技术的发展，侧窗由过去的胶条式铝型材窗已过渡为整体粘贴式或直角铝型材推拉窗，原先在侧窗下沿梁上的蒙皮焊点可由胶条遮盖,而现在的侧窗已无法遮盖，必须采用原子灰刮平，施工较复杂，原子灰用量增多。

(2)侧窗下沿梁与腰梁间的立柱由于弧形很小，制造时一般被忽略，不进行弧度压形，而是由矩形管直接下料拼焊，造成应力蒙皮弧度曲线只能由最前和最后的立柱保证，导致应力蒙皮中段弧度曲线与设计曲线有出入，使人感觉侧围蒙皮不饱满，有内凹现象。更有甚者，由于立柱与蒙皮之间为硬性摩擦，蒙皮外表有“露筋”现象。

(3)对于中低档车，由于成本问题，其焊接无法使用电阻点焊工艺，仍采用CO 2 气体保护焊，但焊接变形无法控制，对蒙皮损伤较大，导致的直接结果为蒙皮外观质量较差。

2应力蒙皮的改进

针对上述应力蒙皮存在的缺陷，可以采取下列方法进行改进:(1)改变侧窗下沿梁结构。原结构(见图1a)用KQJ 40×50 和KQJ 20×30 两根矩形管拼焊而成,蒙皮加一层折边件，与侧蒙皮在矩形管上焊接，接缝处焊接变形较大，原子灰用量较多，且油漆外表存在“隙缝”，解决较困难；改进后(见图1b)，原拼焊的矩形管用整体异型管取代，取消原折边件，侧蒙皮高度上升；对于高档客车，车身骨架均采用镀锌钢管，可采用图1c 结构。如折边件必须采用冲压成型件，并要求有较高的焊接精度，一般采取点焊。

(a)(b)(c)

1.侧窗下沿梁；2.折边件；3.侧蒙皮；4.冲压件

图1侧围蒙皮结构

(2)改变焊接工艺。为降低焊接变形，提高侧蒙皮外观质量，可以将原CO 2 气体保护焊改为电阻点焊。由于电阻点焊需要车身骨架与蒙皮具有导电性,可采用镀锌钢管和镀锌钢板，而这样做势必会增加成本。以一辆8 m 中低档客车为例，如仅仅更换几根点焊部位的梁为镀锌钢管，侧窗下沿梁、腰梁、前后立柱，侧蒙皮更换为镀锌钢板，其单辆成本会增加200～ 300 元左右，同时电阻点焊设备投资也较大。有些厂家也采用导电底漆，但钢管和钢板的表面处理要求高，应用成功的厂家不多。

(3)骨架与蒙皮采用粘接技术。为消除侧蒙皮存在的鼓动声，提高侧蒙皮平整度，可提高车身骨架与蒙皮的粘接强度，一般采用如Sikaf lex 等胶种，均匀涂在侧骨架纵梁和立柱上，蒙皮经二次张拉后贴紧骨架、粘合。采取这种工艺将有效地避免鼓动声,表面波浪纹也较少，但是粘接表面除油除锈工作量大，蒙皮如采用普通钢板，蒙皮内侧的粘接部位不能涂刷防锈漆，实施过程较复杂。粘接工艺适合少品种、小批量使用。

1.侧窗下沿梁；2.立柱；3.腰梁；4.纵梁；5.滚压蒙皮

图2侧围蒙皮滚压结构

(4)侧围蒙皮采用滚压工艺。经过多次工艺验证，发现侧窗下沿梁的CO 2 气体保护焊焊点(点焊或塞焊)是影响外观的重要因素。为消除焊接变形,对侧围蒙皮结构进行如下改进，如图2 所示，侧围蒙皮上部滚压成型，与异型管形状相似；在点划线处塞焊，焊点<615 mm，立柱内陷10 mm，在立柱中部加一纵梁折边件，纵梁与蒙皮之间贴一层宽40 mm 的黑色双面胶，利用纵梁，使得侧围蒙皮弧度曲线符合设计弧度，蒙皮同样采用二次张拉工艺，蒙皮内侧满喷5 mm 左右的隔热阻尼胶，填实骨架与蒙皮间隙缝。经过改进后的蒙皮表面刚挺、饱满，焊接变形对侧蒙皮表面影响小，平整度高，波浪纹和鼓动声不明显。

3结束语

对侧蒙皮进行改进，必须从车型、成本、工艺及批量大小等方面综合考虑，选择适宜的改进措施。也可以将几种改进措施有机揉合，选择一种综合性方法，以提高侧蒙皮外观质量和整车质量。(end)

第四篇：侧手翻教案

侧手翻教案范文

作为一名教职工，有必要进行细致的教案准备工作，编写教案有利于我们弄通教材内容，进而选择科学、恰当的教学方法。来参考自己需要的教案吧！以下是小编整理的侧手翻教案范文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

教学目标：

1.知识与技能目标：通过本节课的学习，能够了解侧手翻的`动作要点，明确并掌握快、稳、收的技术动作，形成自我保护意识。

2.过程与方法目标：在练习中，培养模仿、观察、想象能力，发展柔韧素质和协调、平衡、控制能力。

3.情感态度与价值观目标：在集体教育环境中，能体现相互帮助、积极进取、团结合作精神，在参与体验成功的乐趣中，培养自信心，有利于个性风采的形成。

教学重、难点：

重点：腿要直，要注意时机，两腿要在一条直线上!

难点：快、稳、收等技术要点一气呵成，动作协调连贯优美。

教学过程：

(一)开始部分

1.课堂常规：集合整队、点名报数、安排见习生、检查服装、宣布上课。

2.学生集中注意力，教师表扬激励：大家精神状态都特别好，一起进入一种全新的.、有趣的教学模式。

(二)准备部分

小游戏“喊数抱团”，激发学生学习兴趣。如报“二”就两人一组，翘背，炒豆子;报“三”就三人一组压肩;报“一”就活动关节，为学习本节技能课做准备。

(三)基本部分

(1)讲解示范

讲解示范动作要领并引导学生观看挂图，得出动作要领(两臂平举，上体后倾，左腿侧举，落地屈膝，右腿向侧上方摆，两手依次在前方撑地，经分腿倒立过程，两脚着垫，并腿直立)

(2)分组练习

练习1：辅助练习-靠墙分腿倒立、分腿倒立翻转成分腿站立练习(体会分腿倒立感觉)，集体练习2-3次。

易犯错误：分腿倒立时屈髋、冲肩，侧翻不经倒立，侧翻方向不正，身体没挺直…

练习2：保护帮助下进行完整动作练习，分组练习10分钟。

易犯错误：蹬地摆腿无力;翻转不流畅;手、脚落点不在一条直线上;保护帮助者站位不对或者保护帮助方法不对。

练习3：强化纠正分组练习3-5次

①在地面上画好直线，强调两手在一条直线上。②在练习者前方拉一根橡皮筋，要求腿从上面越过。

在分组练习过程中，学生相互之间进行观察和修正动作，教师控制各组之间的进行顺序和次数，发现问题，个别解决和整体修正。

(3)课课练，8分钟，一组跳绳，第二组仰卧的车轮跑，第三组立卧撑，第四组做沙袋，每两分钟轮换一次。

(四)结束部分：

1、音乐伴奏下，边唱边跳《让我们荡起双桨》自编操放松。

2、学生总结收获，教师补充评价。

3、整理器材：体操馆，垫子30块，皮筋6个!

4、宣布下课：师生再见

第五篇：侧手翻说课稿

《侧手翻》说课稿

尊敬的评委老师，你们好！

我说课内容是：站立式起跑。

下面，我分别从教学对象、学习目标、学习内容、教学方法、教学过程等5个方面进行叙说，敬请批评指正。

一、教学对象：

本节课的教学对象是水平四七年级学生，共40人，男女生各20人，年龄为13-14岁左右。班风好，纪律性强，50%左右的学生身体素质较好，20%的学生参加过班级比赛或校运会，为完成本课学习奠定了基础。

二、学习目标：

(1)认知与技能目标：正确了解侧手翻动作技巧，80%学生在保护帮助下完成正确姿势的动作。(2)身体发展目标：发展学生的上肢力量与腰腹力量及协调灵敏等身体素质。(3)情感目标：培养学生勇敢坚强，克服困难，战胜自我团结协作的精神。

三、学习内容

本节课的主学习内容是站立式起跑，根据上述的学情与目标分析、以及单元计划；以及结合本节课的教材特点，确定重点和难点如下：

教学重点是：两腿的蹬摆配合，身体各部分协调配合；

教学难点是：经分腿倒立侧翻，完成是手脚成一条直线。

四、教学方法

本次课的教法包括：1）讲解法，使学生对站立式起跑的整个动作有正确的概念和了解；2）示范法，使学生建立正确的站立式起跑动作的表象；3）谈话法，了解学生对运动技术的掌握程度；4）演示法，使学生更加明确动作的结构，强化印象；5）预防纠正错误法，加强自信，避免和减少学生的错误动作。

学法包括：1）观察法，让学生加强对动作环节和结构的认识，建立正确的动作表象；2）练习法，增强学生对动作的熟练程度，进一步巩固和完善动作结构，形成动力定型。3）合作学习法，让学生发挥能动性，增强学生参与意识。

教学手段方面：运用挂图、标志物、口诀、音乐等教学手段，增强辅助教学功效，提高学习效果。

五、教学过程

本课分为3个部分，分别是准备部分，10分钟；基本部分，30分钟；结束部分，5分钟。

（一）准备部分是身心动员阶段：

步骤是，首先进行课堂常规，包括教师集合整队，师生问好、清点人数，宣布课的任务，安排见习生，安全教育等环节。其次是安排（1）队形队列1分钟；（2）徒手体操4分钟的两个环节的全身性活动。目的是让主要目的是进一步提高学生关节肌肉的伸展性和灵活性，对学生形成正确的身体姿势有良好的作用。第三是通过3个有针对性的专项辅助练习，为主教材的学习获得更多的正迁移信息。

（二）基本部分是学习与体验阶段，其内容是，学习站立式起跑动作，时间为30分钟。教学步骤如下：

（1）教师讲解动作要领，学生听讲；

（2）教师结合口令、挂图，突出重点；学生看挂图，听讲解，记口令；（3）学生进行练习，模仿各分解动作，教师集体指导。

(4)分成4个小组尝试3种不同方式的练习，教师巡回指导。

(5)教师指导时结合口令、挂图、标志线或学生示范进行纠错，集体指导与区别对待相结合。（6）教师组织屈腿仰卧起坐素质锻炼，学生互相合作练习。

（三）结束部分是身心放松阶段，内容是：一是根据教材特点设计了3种针放松活动；二是教师小结讲评、表扬好人好事；三是布置课后作业，每人每天练习原地纵跳摸高5次；四是安排学生收拾器材，宣布下课。

我的说课完毕，谢谢专家评委！