汽车动力学（安部正人）-第四章 侧向力引起的车辆运动

开篇简述

本章节将不对公式进行详细推导，而是聚焦于核心要点的梳理。我们主要探讨两个问题，首先分析在两种不同类型的外部侧向力作用下，稳态汽车会受到何种影响。这些侧向力包括持续作用的阶跃侧向力和仅在特定时间内作用的脉冲侧向力。同时，我们还将探讨在车辆突然产生横摆角速度时的响应情况。

进一步探究阶跃侧向力的影响，当车辆直线行驶时，若受到侧向力作用，其状态变化如下。此处的Y0代表突然作用的侧向力，而轮胎为抵消该力会产生反力，即2(Kf+Kr）\beta。对于转向不足的情况（NSP点位于质心P点之后），侧向力与轮胎反力间因距离LN而产生力矩，轮胎还会产生额外力矩以进行平衡。转向过度的情况则相反，其产生的力矩方向与转向不足时相反，从而影响车辆的行驶轨迹，使设定转向不足的车辆趋于不足，设定转向过度的车辆趋于过度。

接下来，我们详细解析在侧向力作用后，汽车是如何达到平衡状态的。在受到左旋力矩作用后，左侧图中的车辆开始呈现左转的横摆角度，直至侧向力与反力重新处于同一直线，此时车辆达到平衡。此过程中的一个关键点是，左转车辆在旋转力矩作用下会产生离心力mrV，这导致轮胎为抵消Y0侧向力而产生的反力减小。而对于设定转向过度的车辆，该离心力与侧向力Y0方向一致，反而增大了轮胎所需提供的反力，从而加剧了转向过度的趋势。离心力的方向可根据车辆在旋转时的偏向来判断，它总是指向旋转偏向的相反方向。

下面，我们来总结在侧向力作用下，三种不同转向特性的运动轨迹特点。

接下来，我们探讨脉冲侧向力对车辆的影响。在脉冲侧向力的作用下，车辆的转向状态并不会出现显著的偏离，其整体表现仍大致符合其原有的转向特性设定。

此外，我们还将分析在突然受到横摆角速度干扰时车辆的响应情况。在这种情境下，设定为转向不足的车辆（US）能更有效地抵抗异常的横摆角速度，而设定为转向过度的车辆（OS）则可能加剧这种不稳定的趋势。

最后，我们探讨侧风对车辆运动的影响。在此，我们重新定义几个关键点的概念：NSP代表侧向力作用中心，AC代表空气力学中心，而P点则代表车辆的质心。其中，Ln表示NSP与质心P之间的距离，Lw表示AC与质心P之间的距离。在侧风的作用下，车辆的运动状态主要受AC与NSP相对位置的影响，而与质心P的位置无关。这是一个非常重要的结论。当AC点位于NSP点之前时，车辆将呈现逆时针旋转的趋势；反之，若AC点位于NSP点之后，车辆则将呈现顺时针旋转的趋势。

总结本章，我们主要探讨了CG（质心位置点Center of Gravity）、NSP（侧向力中心点）和AC（Air force Center，侧风力中心点）等关键点在车辆动态平衡中的作用与影响。