類菱形車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究與分析.pdf

1、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)作為汽車的一級部件，在整車的設(shè)計中占有重要的地位。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好壞不僅影響著整車的操縱性，也會對車輛的安全性產(chǎn)生很大的影響。針對類菱形車的底盤布置形式而專門開發(fā)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是有很大差別的。本文首先對類菱形車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并對轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了建模以及優(yōu)化，得到了滿足前后輪同步轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)參數(shù)；其次，對類菱形車的轉(zhuǎn)向性能進(jìn)行了分析，并分析了構(gòu)件的柔性變形對轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及整車響應(yīng)的影響；然后，對類菱形車

2、進(jìn)行了非線性三自由度側(cè)向動力學(xué)分析，以及考慮了駕駛員模型和道路模型的人—車—路閉環(huán)系統(tǒng)分析；最后，通過類菱形車操縱穩(wěn)定性試驗，驗證了類菱形車在所設(shè)計的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)作用下具有操縱靈活、響應(yīng)靈敏、安全、可靠的操縱性和穩(wěn)定性?；诖怂悸?，本論文開展和完成了如下研究工作：
　　 1.類菱形車的底盤結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)車的差異，導(dǎo)致類菱形車的轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的具體形式又與傳統(tǒng)車不一樣，最明顯的區(qū)別在于傳統(tǒng)車一般是通過前輪轉(zhuǎn)向，而類菱形

3、車是通過前后輪同步轉(zhuǎn)向。本文從轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分分析了適用于類菱形車底盤結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)筒式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并通過對四連桿機(jī)構(gòu)的建模以及優(yōu)化，使得轉(zhuǎn)向輪向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)的角度差降到最低，并盡可能減小車輪跳動時產(chǎn)生的被動轉(zhuǎn)向角。
　　 2.類菱形車的一大優(yōu)點是操縱靈活，通過對類菱形車最小轉(zhuǎn)彎半徑和傳動比特性的分析很好地驗證了類菱形車操縱靈活的特點。類菱形車轉(zhuǎn)向輪的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)無法實現(xiàn)回正，本文通過附加的轉(zhuǎn)向回正

4、機(jī)構(gòu)很好地解決了這種問題。建立了類菱形車的線性二自由度模型，考慮了整車質(zhì)心的變化對輪胎的側(cè)偏剛度的影響。并對類菱形車的線性二自由度模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)分析，分析結(jié)果表明，類菱形車不僅轉(zhuǎn)向靈活，在操縱穩(wěn)定性響應(yīng)時間指標(biāo)上，也具有較好的響應(yīng)性能。
　　 3.類菱形車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是前后輪聯(lián)動轉(zhuǎn)向，縱穿了整車的前后，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的拉桿較長。本文利用ADAMS軟件建立了類菱形車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型和前輪懸架轉(zhuǎn)向模型，并利用ANS

5、YS軟件對一些關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行柔性化，得到了類菱形車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的柔性模型和前輪懸架轉(zhuǎn)向柔性模型。通過對剛性模型和柔性模型的仿真，得到了構(gòu)件的柔性變形對前后輪同步轉(zhuǎn)向的影響以及前懸架上下擺臂的柔性變形對被動轉(zhuǎn)向的影響。將類菱形車簡化為三點支撐的連續(xù)梁，分析了軸轉(zhuǎn)向?qū)φ嚪€(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)的影響。
　　 4.本文在類菱形車線性二自由度模型的基礎(chǔ)上，加入了縱向運(yùn)動自由度來描述類菱形車在轉(zhuǎn)向運(yùn)動中車速的變化，并應(yīng)用Pacejka 輪胎模型描述

6、輪胎側(cè)偏特性，由此構(gòu)建了具有實時在線仿真功能的類菱形車非線性三自由度側(cè)向動力學(xué)模型。而不同轉(zhuǎn)向類型的汽車，面對同一行駛道路，經(jīng)駕駛員判斷后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向盤輸入是不同的，這就需要在進(jìn)行側(cè)向動力學(xué)分析時加入駕駛員模型和道路模型。通過蛇行試驗驗證了類菱形車非線性三自由度側(cè)向動力學(xué)模型和基于人—車—路的閉環(huán)系統(tǒng)模型的正確性。
　　 5.在全文的最后，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對類菱形車進(jìn)行操縱穩(wěn)定性的六個基本試驗，并按照操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評價方法對各個