关于考虑万向节间隙的汽车摆振系统动力学建模.pdf

学兔兔 汽车实用技术 20 l2年第4刘 设计研究 AUTOMOB I I E APPL I ED TECIIN()LOGY 2O1 2 N0．4 考虑万向节间隙的汽车摆振系统动力学建模 张士路，陈渊峰 (合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009) 摘 要：在经典三自由度前轮摆振模型的基础上，基于非线性动力学理论，建立了考虑万向节运 动副间隙的三自由度摆振模型。利用Poincar~截面法绘制了车轮摆角幅值随车速变化的分岔特性 曲线，分析了车速变化引起的某非独立悬架汽车前轮自激摆振的Hopf分岔，验证了在特定车速 范围内发生自激励摆振的运动特性。 关键词：前轮摆振 非线性动力学 问隙 Hopf分岔 Dynamics Modeling of Vehicle Shimmy System with Clearance in the Universal Joint Movement ZHANG Shilu，CHEN Yuanfeng School of Machinery and Automobile Engineering，Hefei University of Technology,Hefei 230009 Abstract：Based on nonlinear dynamics，a tree—DOF dynamic model for vehicle shimmy was established， which considered the clearance of universal joint movement．Through Poinca6 mapping method，the Bifurcation characteristic curve of wheel pivot angle amplitude was plotted．Considering the self-excited shimmy which caused by the movement ofrigid axle suspension under varied speeds，the Hopfbifurcation was discussed．The results verify the motion characteristic of self-excited shimmy,which under specific rang of speed． Key words：vehicle shimmy；nonlinear dynamics；clearance；Hopf bifurcation 乘座舒适性、操控稳定性、驾驶安全性和燃油经济 引言 性。目前对车轮摆振现象的摆振发生的机理还不够 前轮摆振通常是指，车轮以一定的频率和幅度 完整，作为维修上的故障问题可以解决，但从设计 绕主销持续振动的现象，并伴随有前桥绕纵轴的侧 的角度预测防止摆振的发生还比较困难。国内外学 倾等多种运动形式 1，2】。这种摆动会通过转向系逆传 者在过去的一段时间内，从轮胎侧偏特性、转向梯 给转向盘，致使车身也产生一定的晃动，而且严重 形中运动副间的间隙、摩擦等非线性因素入手，考 时会引起整车的明显振动【3J，从而影响汽车的行驶安 察其对车轮摆动行为的影响，对摆振产生的机理及 全性。车轮摆阵问题是一个包含诸多非线性因素的 其控制进入了深入研究，也取得了一定理论和实际 多体动力学问题，如轮胎的弹性迟滞现象、间隙的 意义的成果。然而转向系中所含的间隙这一非线性 存在造成部件间不连续接触、非线性侧偏特性、运 因素，对摆振系统的影响在研究中没有得到足够的 动副间的摩擦等等。