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《汽车操纵稳定性与前轮摆振的非线性仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、2007090汽车操纵稳定性与前轮摆振的非线性仿真分析贺丽娟,林逸(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)[摘要]以某轿车为例,建立3自由度整车系统动力学模型,利用常微分方程稳定性理论和数值仿真计算,详细研究整车的稳态转向特性和系统失稳后的前轮摆振特性。阐明汽车的操纵稳定性与前轮摆振特性同属汽车整车稳定性问题,前者是负刚度系统,后者是负阻尼系统。在一定的参数组合下,具有不同转向特性的汽车都或多或少地存在摆振现象,这与实际情况相符,建议适当增加转向系阻尼和刚度以减小甚至消除摆振的发生。关键词:操纵稳定性;前轮摆振;非线性仿真N
2、onlinearSimulationonVehicleHandlingStabilityandFrontWheelShimmyHeLijuan&LinYiSchoolofMechanicalandVehicularEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081Acardynamicmodelwiththreedegreesoffreedomisconstructed.Bothstablesteeringcharac2[Abstract]teristicsandfrontwhe
3、elshimmyoccurringinunstableconditionsarestudiedbasedonstabilitytheoryofordinarydif2ferentialequationandnumericalsimulation.Itisclarifiedthatthevehiclehandlingstabilityandfrontwheelshimmyareboththeissuesofvehiclestability,andthatshimmywilloccurmoreorlessinavehiclewithdiff
4、erentsteeringcharacteristicsundercertaincombinationofparameters,whichconformstothevehicledrivingpractice.Asugges2tionisalsomadethatthedampingandstiffnessofsteeringsystemshouldbeappropriatelyincreasedtoreduceore2veneliminatetheoccurringoffrontwheelshimmy.Keywords:Vehicleh
5、andlingstability;Frontwheelshimmy;Nonlinearsimulation象,所以研究自激型摆振首先必须建立系统的非线性模型。作者以某轿车3自由度整车系统动力学模型为例,考虑轮胎线性侧偏特性,对整车的稳态转向特性进行分析,并在此基础上,利用常微分方程稳定性理论和数值仿真计算对基于轮胎非线性特性的整车动力学模型的稳定性和摆振特性进行研究,结果表明与实际情况相符合。前言汽车的操纵稳定性与前轮摆振特性同属于汽车整车稳定性问题[1]。操纵稳定性良好的汽车一般应具有适度的不足转向特性,但是当汽车的使用条件变动时,汽
6、车不足转向也有可能转变为中性转向,或者甚至转变为过度转向。摆振问题的研究虽然已有近80年的历史,取得了许多理论上的突破,但摆振仍然是汽车行驶中经常出现的现象。许多与摆振相关的问题还没有得到彻底地解决,例如摆振与车辆其它性能之间的关系,如操纵稳定性,转向轻便性等。研究表明:摆振可分为强迫型摆振和自激型摆振,而自激型摆振是汽车前轮摆振的主要表现形式[2]。自激型摆振是非线性系统所特有的振动现1汽车系统动力学模型作者参考文献[3]建立汽车系统动力学模型,其中忽略簧载质量的侧倾运动及其相关影响,考虑转向系变形对基本操纵模型的影响,建立3自由度汽
7、车系统动力学模型,如图1所示。原稿收到日期为2006年4月28日,修改稿收到日期为2006年7月17日。2007年(第29卷)第5期·390·汽车工程N/rad;αr=(v1-br)/v;αf=[(v1+ar)/v]-δf。将式(2)、式(3)代入式(1),系统的运动方程组可用矩阵形式表示为图1中采用2个坐标系:地面坐标系OXYZ;与汽车质心重合并随着汽车一起运动的动坐标系oxyz,其中o与质心重合,x轴平行于地面指向汽车前进方向,y轴平行于地面指向驾驶员右侧,z轴垂直于地面指向下···v1v10000000m000IIfw0··r·r
8、0Ifw0++···CsδδffCf+CraCf-bCrmv+-Cf图1汽车系统动力学模型vaCf-bCrvvr022aCf+bCr0SK[δsw]-aCf=v-tmCfv-atmCf方。模型中包含汽车沿横
