基于多轴转向的特种车辆操纵稳定性研究

论文摘要

多轴特种车辆整车尺寸大、承载质量大、工作环境恶劣且工况复杂,在高速行驶工况时的转向失真越来越严重,甚至在低速工况下也有发生甩尾的可能而引发安全事故。因此有必要针对多轴车辆深入研究其操纵稳定性。本文依托总装备部定远汽车试验场和我校联合攻关的预研项目,以某多轴转向三轴特种车辆为研究对象,利用相关软件建立多体系统模型,进行仿真分析,并通过实车试验对比评价该车的操纵稳定性。本文首先介绍了车辆操纵稳定性国内外研究的情况,以及评价汽车操纵稳定性的指标。分析了一般车辆基本转向原理,进而分析多轴转向车辆的转向原理,及多轴转向车辆的二自由度汽车转向数学模型。讨论了目前多轴转向结构的控制策略及实现方式。其次分析该特种车转向系统、悬架、轮胎等结构的特点,介绍在ADAMS平台中各子系统的建模方法,重点分析该车机械式多轴转向结构,并建立了可信度高的模型。利用建立的整车动力学模型,参照国家标准,在ADAMS进行了操纵稳定性仿真试验,并由仿真得出的各项参数数据进行处理计算,拟合得到相应的曲线；由此对该车的性能进行评价。最后通过稳态回转整车场地试验验证了本文所建动力学仿真模型；进一步通过其它场地试验包括转向盘角阶跃输入试验、转向盘角脉冲试验及蛇行试验从主观及客观方面评价该车的操纵稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景与意义
• 1.2 多轴转向车辆研究的历史及现状
• 1.2.1 多轴转向机构研究历史及现状
• 1.2.2 多轴转向车辆操纵稳定性研究历史及现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 车辆操纵稳定性理论研究与评价体系
• 2.1 车辆操纵稳定性评价发展
• 2.2 车辆操纵稳定性评价方法
• 2.2.1 主观评价与客观评价
• 2.2.2 开环评价与闭环评价
• 2.3 操纵稳定性评价指标
• 2.3.1 表征稳态响应的参数
• 2.3.2 表征瞬态响应的参数
• 2.4 本章小结
• 3 基于多轴转向的特种车辆转向原理及数学模型
• 3.1 基本转向理论
• 3.2 多轴转向车辆的转向原理
• 3.2.1 同一转向轴的理想内外轮转角关系
• 3.2.2 同一侧不同转向轴车轮的转角关系
• 3.3 多轴转向车辆的数学模型
• 3.4 多轴转向系统控制策略及实现方式
• 3.4.1 多轴转向系统控制策略
• 3.4.2 多轴转向系统实现方式
• 3.5 本章小结
• 4 整车操纵稳定性动力学模型建立
• 4.1 虚拟样机技术
• 4.2 多体动力学简介
• 4.3 ADAMS建模理论及求解算法
• 4.3.1 广义坐标的选取
• 4.3.2 动力学方程的建立
• 4.3.3 动力学方程求解
• 4.4 整车建模
• 4.4.1 整车结构特点与工作环境
• 4.4.2 坐标选取
• 4.4.3 整车模型简化
• 4.4.4 模型参数获取
• 4.5 转向系的建模
• 4.5.1 转向系结构
• 4.5.2 转向系统建模
• 4.6 悬架建模
• 4.7 路面及轮胎建模
• 4.8 整车多体动力学模型建立
• 4.9 本章小结
• 5 虚拟样机操纵稳定性仿真试验
• 5.1 稳态回转试验评价
• 5.1.1 仿真试验条件
• 5.1.2 仿真试验方法
• 5.1.3 试验评价指标
• 5.1.4 仿真试验数据及分析
• 5.2 转向盘转角阶跃输入评价
• 5.2.1 仿真试验条件
• 5.2.2 仿真试验方法
• 5.2.3 试验评价指标
• 5.2.4 仿真试验分析
• 5.3 转向盘角脉冲输入评价
• 5.3.1 仿真试验条件
• 5.3.2 仿真试验方法
• 5.3.3 试验评价指标
• 5.3.4 仿真试验分析
• 5.4 蛇行试验评价
• 5.4.1 仿真试验条件
• 5.4.2 仿真试验方法
• 5.4.3 试验评价指标
• 5.4.4 仿真试验分析
• 5.5 转向回正性评价
• 5.5.1 仿真试验条件
• 5.5.2 仿真试验方法
• 5.5.3 试验评价指标
• 5.5.4 仿真试验分析
• 5.6 影响汽车操纵稳定性因素分析
• 5.7 本章小结
• 6 整车场地试验
• 6.1 试验简介
• 6.2 验证试验
• 6.3 整车场地试验
• 6.3.1 角阶跃输入实车试验
• 6.3.2 角脉冲输入实车试验
• 6.3.3 蛇行实车试验
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录