车辆行驶运动稳定性的简化分析.pdf

第 1O卷第 2期 济南大学学报 V0L 10No．2 2000生 JOURNAL 【JF JINAN UNIVERSITY 2000 车辆行驶运动稳定性 的简化分析 一 魏 功祥 (淄博学院 焉面 255o13) 摘 要 ：本 文通 过 简化 车轮受力模 型 ，利 用线性近 似稳 定性 定理 ，分析 车辆行驶 的稳 定性 问题 ，拽 出车辆 出现不稳定性时与临界速度有关 的参数 ，提 出汁算临界建度 的 关键词 ：运动稳定性 ；侧滑角；懈滑力}线性近似稳定性定理 ；临界速度 藕 中圈分囊芎 页 2 文献标识码：A l 引言 车辆行驶 中的运动方式和状态对其稳定性有重要 的影响。自行车静止站立时是不稳定的，但却可 以稳定 的行驶 ；四个轮 的汽车静止时是稳定 的，但在高速运动 时却可能导致不稳定 由于汽车行驶速度 日益的提高 ， 这个 问题的研究有重要的使用价值 。 在研究这个 问题时我们采用线性近似的方法 ，并 引人一个 侧滑角”的概念 。它 的含义是 ：当充气轮胎车 轮在滚动行驶时，其轮心对地面 的线速度 和车轮 中 面 户的夹 角 n，称为 “侧 滑角 ”，如 图 l所示 。在理想滚 |P 动时侧滑角应为零 。这时轮胎不会 向车轮提供侧 向力 ， 但 当侧滑角不等于零肘，车轮就会 向车辆提供删向力， 图 1 侧滑角示意 图 特别在汽车转弯或受到微扰 时，不可避免地会造 成侧 将角不为零 。 2 理论及计算方法 2．1 Record假 定 按 RecordC一假定，充气轮胎车轮在滚动行驶时，如果有侧滑角，则车轮将产生垂直 于车轮 中面的侧 向力 F’作用在车辆上，其大小和侧滑角成正比。 2．2 特 征方程 记车轮 中心对地面 的线速度在车轮 中面上 的分量为 ，垂直方 向分量为 “，在侧滑角不大 收稿 日期 ：2000—03—06 作者简介：魏功样 (1971一)，男 ，山东淄博人，淄博学院数理系助教+从事理论物理研究。 43 的情况下 ，有 a~．tga=v．／v (1) 根据假定，此时车轮产生的侧 向力为 F —ka~．kv／v (2) 其 中 为车轮 的侧 向力系数 ，在不 考虑操 纵影 响的情况下 ，试研究 四轮车辆情况 ：设 该车 的正常行驶速度为 口措 G 轴前进 ，现 由于扰动而产生侧滑角 口，设质心记为 c，坐 标 ，)，如图2所示。设各轮胎情况不 同， 由运动学方程可得 ；对车轮 ； 。I= ．4cosO+aI一 口sin (3) ，● ● 图 2 车辆简化模型 n 一 王sin口+6+∞0s (4) (质心距前后车轮线为 n。，n，距左右车措均为 ) 在 日充分小而 足够太时，近似有 l≈王+口l一埘 (5) ≈ 口 n 由口一仉 ／仉可得 口l≈口一(王+ 口l)一 口