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原文传递类菱形车操纵动力学分析与优化

论文题名：	类菱形车操纵动力学分析与优化
关键词：	多体动力学;类菱形车;操纵动力学
摘要：	汽车操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要因素，受汽车结构、道路环境和驾驶员等因素影响。本文以类菱形底盘布置车辆为研究对象，应用多体动力学理论和方法，在操纵稳定性理论前期研究的基础上，进行了面向类菱形底盘布置车辆的整车运动学分析和动力学分析优化，为类菱形车操纵稳定性提高提供了理论基础。根据类菱形底盘布置特点，选择合适的悬架结构，运用有限转动张量和空间解析几何法建立了类菱形车双横臂悬架参数化运动学模型，并用ADAMS软件验证了模型的正确性。基于该运动学模型，以悬架摆臂长度和初始位置作为优化变量，对悬架跳动过程中轮胎接地点最大滑移量、轮胎最大外倾角、侧倾力臂和后倾角变化进行了优化，从而使类菱形车操纵稳定性得到提高，为后继研究奠定了基础。根据前期研究结果，对改进后的车身造型进行风洞试验，测试结果表明类菱形车空气动力学性能得到很大提高。根据类菱形底盘结构车辆，结合多体动力学理论，对类菱形车侧倾机理进行分析，建立了类菱形车整车稳态侧倾模型。基于该类菱形车稳态侧倾模型，主要分析了类菱形车稳态侧倾过程中，整车质心高度、侧倾中心高度、悬架侧倾角刚度、悬架载荷分配等参数对侧倾过程中轮胎载荷变化、侧向加速度变化、车身侧倾角变化的影响，并对类菱形车侧倾极限进行了分析计算。结合类菱形车稳态侧倾分析结果和车辆侧倾过程中对车身侧倾角和侧翻阀值的要求，通过合理选择整车布置参数，提高了类菱形车抗侧倾能力，为改善类菱形车操纵稳定性提供了理论依据。在侧倾分析的基础上，建立了类菱形车稳态俯仰模型。根据类菱形车加速和减速工况的区别，分别对类菱形极限加减速情形下的车辆俯仰进行了分析，主要分析了纵倾中心高度和重心纵向偏移量对车辆俯仰的影响。在保证类菱形车侧倾稳定性的前提下，通过选择整车参数，合理布置前后悬架导向杆系，确定合适的纵倾中心高度和重心纵向偏移量，能够增强类菱形车抗俯仰能力，提高类菱形车操纵稳定性。开环操纵稳定性研究方法适合于车辆本身特性的研究，也是操纵稳定性研究的基础。开环操纵稳定性不考虑驾驶员特性，主要研究道路-车辆模型，把汽车本身看作是一个控制系统，按照对控制系统稳定性，稳态品质和瞬态响应特性的一般要求，来分析和研究汽车的运动特性。根据类菱形车侧倾动力学模型和俯仰动力学模型分析，并结合传统底盘布置车辆的整车参数，确定了类菱形车整车基本参数。在三自由度开环操纵稳定性时变模型基础上，根据试验标准对类菱形车稳态回转试验、方向盘角阶跃输入试验、方向盘转角脉冲输入试验进行模拟，分析了类菱形车稳态和瞬态响应，并根据操纵稳定性指标限制与评价方法对各响应指标进行分析评价，类菱形车在方向盘角阶跃、稳态回转和方向盘转角脉冲试验中，各评价指标结果表明类菱形车具有很好的操纵稳定性。本文作为类菱形底盘布置车辆操纵稳定性前期理论研究，为类菱形车整车参数选取和提高操纵稳定性提供了理论依据。
作者：	莫旭辉
专业：	车辆工程
导师：	钟志华;韩旭
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文