汽车操纵稳定性与前轮摆振的非线性仿真分析.docx

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Non linea r Sim u la tion on V eh ic le H and ling Stab ility and F ron t W hee l Sh imm yHe L ijuan L in Y iS chool of M echan ica l and V eh icu la r Eng ineering, B eijing Institu te of Technology, B eijing 100081A ca r dynam ic mode l w ith th ree degree s of freedom is con struc ted. Bo th stab le stee ring cha rac2[ A b stra c t]te ristic s and fron t whee l sh imm y occu rring in un stab le cond ition s a re stud ied ba sed on stab ility theo ry of o rd ina ry d if2fe ren tia l equa tion and num e rica l sim u la tion. It is c la rified tha t the veh ic le hand ling stab ility and fron t whee l sh imm y a re bo th the issue s of veh ic le stab ility, and tha t sh imm y w ill occu r mo re o r le ss in a veh ic le w ith d iffe ren t stee ring cha rac te ristic s unde r ce rta in com b ina tion of p a ram e te rs, wh ich confo rm s to the veh ic le d riving p rac tice. A sugge s2 tion is a lso m ade tha t the damp ing and stiffne ss of stee ring system shou ld be app rop ria te ly inc rea sed to reduce o r e2 ven e lim ina te the occu rring of fron t whee l sh imm y.Keyword s: Veh ic le han d lin g sta b il ity; Fron t whee l sh imm y; Non l in ea r sim u la t ion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