汽车操纵动力学三自由度模型与转向特性仿真及有关概要.pdf

机械 设计 与制造 第 3期 260 Machinery Design Manufacture 2015年 3月 汽车操纵动力学三 自由度模型与转向特性仿真 李 双 ，刚宪约 ，于海兴 (1．山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049；2．湖北航天技术研究院 特种车辆技术中心，湖北 武汉 430040) 摘 要：基于牛顿力学和欧拉刚体动力学原理，建立了考虑侧滑、横摆、侧倾三个自由度的汽车转向三自由度动力学模 型，并推导出了四轮模型和两轮简化模型的状态空间运动方程。在此基础之上，分别对前轮转向、四轮转向在低速、高速 两种不同行驶工况下转向角阶跃输入的侧 向速度、质心侧偏角、横摆角速度和侧倾角速度响应进行了仿真分析 ，仿真结 果表明：四轮转向比两轮转向具有更好的低速转向机动性和高速稳定性；两轮模型和四轮模型具有相近的稳定时间和稳 态响应 。但两轮模型的超调量要明显大于四轮模型。 关键词：操纵动力学三 自由度模型；四轮模型；四轮转向；状态空间方程 中图分类号：TH16；TH113 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2015)03—0260—05 A3-DOFDynamicalModelandSteeringSimulationforaRigidVehicle LIShuang，GANG Xian-yue，YU Hai-xing (1．SchoolofTransportationandVehicleEngineering，ShandongUniversityofTechnology，ShandongZibo255049，China； 2．CenterofEngineeringofSpecialVehicle，HubeiAcademyofSpaceflightTechnology，HubeiWuhan 430040，China) Abstract：BasedontheNewtonmechanicsnadEulerr dbo dynamics，3-DOFdynamc／modelsconsideringsideslip，yaw androllofvehiclesteeringolebuilt，thenderivingthestatespaceequationsofthe4--wheelmodeland2--wheelmode1．On thisbassi，simulationand analysisof lateralvelacity，sides nagle，yawrate，androllrateintwodifferentrunning conditionsoflowandhighvelolcityaboutfront-wheelsteeringandfour-wheelsteeringaremadeseparc~ely．Theresuhsshow that．4-wheelsteeringhasbettersteeringmaneuverbaility lowspeedna dstba ilitym highspeedthan2-wheelsteering；two— wheelmo delnadfour-wheelmodelhaveclosestbailizationtimenadsteady-stateresponse，buttheovershootof2-wheel mo delsigreaterthna 4-wheelmo de1． KeyW ords：3-DOFM odelofHandlingDynamics；4-WheelModel；4-W heelSteering；StateSpaceEquations 1引言 基础上应用MATLAB进行了汽车转向的时域仿真对比分析 ，更 全面地研究了四轮转向的空间操纵稳定性问题，并分析了两轮