敖策划[1]2017年在《悬架转向系统高频耦合振动的模拟分析》文中研究表明随着人们对于汽车要求的不断提高,消费者不仅关注汽车的可靠性,而且也关注汽车驾驶乘坐的体验感。车辆振动是直接影响到驾乘者体验感的主要性能之一,其中方向盘抖动是影响到驾驶员驾车感受的重要影响因素。转向轮高速摆振引起的悬架转向系统的振动以及方向盘的振动严重影响了消费者的驾驶体验,而且还会带来很多操控、跑偏、影响零件寿命等不良的问题。本文基于本课题组资源以及与企业合作的优势,利用ADAMS对转向轮摆振引起的悬架转向系统高频耦合振动进行了模拟分析。本文具体研究工作如下:1、本文首先介绍了MF非线性轮胎模型基本参数以及参数的识别试验方法,然后根据试验数据,进行轮胎模型的参数辨识,最后对得到的轮胎模型进行了扩展仿真,保证模型在任意载荷任意工况下的计算精度。为后续车辆模型匹配的非线性轮胎奠定基础。2、基于非线性轮胎模型,首先建立了忽略悬架系统和转向系统具体结构的转向轮单自由度摆振模型和摆振动力学方程。然后分别在Simulink软件和ADAMS软件中对所建立的模型进行对比研究。最后为分析自激摆振对轮胎力所做功,提出了强迫摆振和强迫侧偏两种运动的概念,通过对比两种考虑轮胎侧偏特性的不同轮胎运动方式,分析两种运动的轮胎力所做功,并对结果进行分析。分析结果表明轮胎在摆振运动中做正功,不断吸收能量体现轮胎负阻尼效应,所以发生轮胎自激型摆振。3、悬架转向系统高频耦合振动试验进行,首先通过第一次试车场路面场地试验,初步选定高速摆振样车,基于试验数据的频域分析,发现该车每种速度段下的振动频率与该速度下轮胎每秒转过的圈数基本相差不大。然后为排除其他因素的干扰,更好的控制试验效果,在室内整车转鼓试验台上进行单边40g质量块不同速度下的试验,为第五章模型验证提供数据支持。最后对试验数据进行频谱分析,确定各个测点振动的主要振动方向,为第五章模型仿真数据与试验数据对比提供方向。4、悬架转向系统高频耦合振动模型建立,首先介绍了建模相关问题的处理,包括转鼓路面模型的处理、轮胎转动惯量的处理、整车固定方式模拟处理、悬架刚度阻尼非线性因素以及衬套的模拟。然后进行了悬架转向系统耦合多体动力学模型的建模。其次将所建立模型与试验数据进行比较。结果表明,车辆以速度为90km/h、100km/h、110km/h匀速行驶时的仿真曲线与试验数据曲线基本吻合,说明该模型精度较好。最后在该模型的基础上进行了轮胎高速均匀性对车辆高速摆振的影响分析,结果表明在各速度段下的基频仿真值和试验所测振动频率非常接近,高速下无论有无不平衡质量作用在轮胎上,都会产生转向轮的高速摆振成分,只是抖动效果是否明显。当轮胎几何不均匀或者刚度不均匀或者两者共同作用效果,引起轮胎力波动达到一定值时,对高速摆振影响很大,方向盘抖动非常明显。
李胜[2]2005年在《分岔理论在汽车转向轮摆振机理及其控制策略研究中的应用》文中指出本文利用非线性动力学分岔理论和常微分方程稳定性理论,详细研究了汽车转向轮自激型摆振的分岔特性。首先对国内外摆振研究所取得成果进行了系统的总结,分析了现有摆振理论存在的问题以及对摆振系统进行非线性分岔分析的必要性。然后详细介绍了分岔理论及分岔问题的研究方法,以国产某非独立悬架汽车叁自由度非线性摆振模型为例,进行了分岔特性数值分析、道路试验、数值仿真。结果表明:临界分岔车速就是实际车辆中的摆振车速,分岔后出现的稳定极限环振动就是实际车辆中自激型摆振现象;由于干摩擦的存在,系统出现了不稳定的极限环,使得摆振是否发生跟激励的大小有关;间隙因素的存在加剧、恶化摆振现象,使得旧车比新车更容易发生摆振。最后根据转向轮摆振的分岔特性提出了摆振的控制目标,并基于相对于分岔的参数百分比灵敏度概念提出一种能够快速优化计算出减弱乃至消除摆振的参数组合的方法。
褚志刚[3]2001年在《汽车转向轮高速摆振研究》文中研究说明随着道路条件的改善，汽车的行驶速度越来越高，对汽车的高速行驶性能也提出了越来越高的要求，某汽车在实际行驶时出现了转向轮高速摆振现象，传统的经典力学方法已无法满足复杂汽车系统的建模和精确求解。 本文以多体系统动力学理论和有限元分析技术为手段，应用多体动力学分析软件ADAMS、有限元分析软件ANSYS、叁维造型软件UG建立了前悬架的多体运动学和动力学分析模型，进行了前轮定位参数的优化，完成了前悬架关键部件的结构设计。通过对动力学模型的仿真计算，发现车轮过大的偏心质量是导致摆振的主要原因。根据不同的横向稳定杆简化方法，得到了前悬架和转向系统的刚体动力学模型、离散动力学模型、模态集成动力学模型，比较了叁种不同简化模型对分析结果的影响。计算了转向轮高速摆振随车速的变化规律，以及不同横向稳定杆直径下的前悬架和转向系动力学系统的固有特性和强迫振动响应，探讨了改变横向稳定杆直径对高速摆振的抑制能力。 利用本文的研究方法和理论，克服了传统古典力学方法无法处理的复杂汽车动力学系统的建模和求解问题，大大地提高了模型的动力学求解精度，具有重要的理论价值。通过本文的研究，一方面对前轮定位参数进行了优化设计；另一方面，找到了产生转向轮高速摆振的机理，为企业作进一步的改进指明了方向。因此本文又具有重大的实际意义和实用价值。
张宁, 殷国栋, 陈南, 弥甜, 李鹏程[4]2017年在《车辆动力学中的摆振问题研究现状综述》文中研究表明针对汽车工程中存在的两类摆振问题,车轮摆振和车身摆振,分别描述它们的行为和产生机理,综述国内外对此两类摆振问题的研究的发展历程以及主要的研究成果。摆振现象本质上是较为复杂的非线性动力学行为,针对此问题的研究在理论和实践上都存在很多困难。无论是车轮摆振还是车身摆振,首先它们都是非线性系统自激振荡的表现,其次它们的产生都归因于轮胎接地力对系统做正功,向系统输入的能量恰好能够维持系统摆振行为的产生。同时,包含弹性轮胎的车轮子系统、转向子系统和悬架子系统是影响两种摆振行为的叁大关键因素。鉴于摆振问题仍然是汽车动力学领域的研究难点之一以及新型汽车的快速发展,本文也指出了摆振研究目前仍存在的一些问题,并对此类问题的进一步工作进行展望。
陈帆[5]2013年在《液压助力转向系统中汽车转向轮摆振的研究》文中研究说明转向轮摆振是一种复杂的汽车转向系统振动现象，是汽车在一定条件下转向轮绕主销持续摆动的现象。摆振的存在影响到驾驶员手感、汽车稳定性和行驶舒适性，因此对汽车转向轮摆振的研究具有较好的实用价值。影响转向轮摆振的因素有很多，其中由于制造工艺误差产生的轮胎缺陷是影响转向轮摆振的一个重要因素。本文以此为基础，在轮胎缺陷对转向轮摆振影响机理方面，分析了机械转向系统和液压助力转向系统的转向轮摆振现象，并对二者进行了对比分析。首先，在ADAMS/Car中建立了整车模型，利用FTire轮胎模型中提供的轮胎缺陷数据段选项，设置了四种不同的轮胎缺陷类型（即静不平衡质量、动不平衡质量、径向刚度不均匀性和切向刚度不均匀性），研究了其对汽车转向轮摆振的影响。研究表明：不同类型的轮胎缺陷对转向轮摆振的影响有显着区别；相同类型的轮胎缺陷，当大小不同，分布的相位角不同时，对转向轮摆振的影响区别也较大。其次，汽车悬架作为轮胎与车身连接的元件，能够缓冲来自路面的振动激励，其振动模态对转向轮摆振有较大影响。因此，本文对悬架系统进行了模态分析，得到了对转向轮摆振影响最大的悬架振动模态——纵向反相振动模态，并求取了其模态频率，为汽车悬架优化设计提供了理论依据并最终为转向轮摆振的控制提供了参考。最后，对机械转向系统和液压助力转向系统受轮胎缺陷影响产生的转向轮摆振做了对比分析，分析表明：与机械转向系统相比，液压助力转向系统由于液压缸的弹簧阻尼作用，对汽车高速时转向轮摆振有一定的抑制作用。因此，在一定程度上优化了驾驶员的手感，提高了汽车行驶舒适性和稳定性。
李胜, 林逸[6]2004年在《汽车转向轮摆振研究》文中研究表明回顾了国内外摆振研究所取得的成果。指出,按照不同的分类标准,转向轮摆振研究的内容也不同。分析了几个主要因素对转向轮摆振的影响,指出未来摆振的研究应着重从强迫型摆振、自激型摆振、模型参数识别及高速摆振等几方面进行。
张强强[7]2017年在《乘用车自激摆振研究及控制策略》文中认为汽车是一个由许多零部件组成的复杂机械体,在行驶过程中难免会出现噪声和振动,而汽车摆振则是一种十分有害于车辆性能的情况。所谓摆振即是在特定情况下汽车转向轮绕主销的持续左右振动,任何汽车都存在不同强度的摆振现象。轻度摆振经常会被人们忽略,但是经过一定时间的积累,会造成转向系零部件的磨损以及疲劳失效,降低汽车使用寿命以及安全性。严重的摆振发生时,汽车轮胎会发生严重磨损,还可能引起汽车的蛇形运动,对汽车的安全性造成极大危害。由于干摩擦力具有迟滞特性、轮胎侧向力非线性,转向摆振系统在不同强度的外界激励下,会产生不同情况的自激振动。本文在前人研究的基础上,进一步深入研究转向轮摆振产生的原因,考虑干摩擦的迟滞特性以及轮胎侧向力和回正力矩的非线性,以某国产乘用车为原型,经过适当简化,运用Matlab软件对简化后的系统进行仿真分析,探究如何有效的抑制转向轮摆振。本文的主要研究内容如下:(1)选用Stribeck干摩擦模型,建立车轮绕主销摆振的单自由度力学模型,并对其进行仿真计算与分析,研究了结构参数对自激振动的影响。(2)以某款国产独立悬架乘用车为样车,建立了包含方向盘转角θ_s,齿条位移y,左右转向轮绕其主销摆振角θ_1、θ_2的四自由度转向摆振系统模型,分析了主销后倾角、刚度、阻尼等参数对转向轮摆振特性的影响,并重新设计了横拉杆刚度与阻尼。(3)在第四章研究的基础上,以某型四轮转向汽车为样车,建立4WS汽车摆振动力学模型,研究了前轮与后轮摆振特性的不同以及各项参数对4WS汽车转向轮摆振的影响。研究发现,合理地选择主销后倾角、转向系统刚度、阻尼等参数能够有效的抑制转向轮摆振。
王祥[8]2017年在《轻型卡车摆振线性不稳定和非线性分岔的仿真研究》文中研究表明轻型卡车在城市、城乡和乡村物流运输以及城市工程作业中发挥着不可替代的作用,对其进行研究具有实际意义。以功能性需求为主导的国产轻型卡车出现摆振问题,将无法满足用户、物流业和排放法规日益增长的要求,因而对轻型卡车摆振问题进行研究显得十分必要。目前,摆振的研究多集中于具有独立悬架的乘用车,对具有非独立悬架的轻型卡车较少。可以借鉴的具有非独立悬架的载货汽车摆振研究,多是早期的研究成果,受当时基础理论和计算机性能的限制,存在一定的局限。因此,有必要结合现在的理论进展和计算机性能,开展轻型卡车摆振的建模和仿真研究。本文研究重点是建立轻型卡车摆振线性模型和摆振非线性模型,基于摆振线性模型进行轻型卡车摆振仿真和摆振线性不稳定分析,找到轻型卡车发生摆振线性不稳定的速度区域,分析和确定影响轻型卡车摆振线性不稳定的因素;基于摆振非线性模型进行轻型卡车摆振仿真和分岔特性分析,找到轻型卡车发生摆振非线性分岔速度区域,分析和确定影响轻型卡车摆振非线性分岔的因素,为在轻型卡车设计阶段对摆振进行预测和控制提供参考。本文的主要研究内容如下(1)轻型卡车摆振线性和非线性模型的建立对车轮的陀螺效应和轮胎的摆振特性进行分析,确定由此产生的陀螺力矩和轮胎非保守力矩;通过简化假设建立转向轮和前桥系统摆振的力学模型,拉格朗日方法建立转向轮和前桥系统摆振的数学模型,基于轮胎摆振的线性和非线性特性,推导以状态方程表示的整车摆振线性模型和摆振非线性模型。(2)轻型卡车摆振的线性不稳定和参数影响仿真基于轻型卡车摆振的线性整车状态方程,提出了摆振线性模型仿真算法。通过仿真确定给定参数下发生摆振线性不稳定的速度区域,分析影响摆振线性不稳定的参数。(3)轻型卡车摆振的非线性分岔和参数影响仿真针对轻型卡车摆振的非线性整车状态方程,引入轮胎侧偏非线性的“魔术公式”,提出对其进行摆振非线性仿真的算法。总结含可变参数非线性动力系统的基本概念、分岔和单参数系统分岔的基本类型,引入判定Hopf分岔和确定分岔值的方法。将轻型卡车非线性摆振模型转化成为便于进行分岔特性分析的形式,提出对其进行分岔特性分析的仿真算法,进行分岔特性仿真。利用开发的分岔特性仿真算法,制定参数影响仿真方案,分析影响轻型卡车非线性分岔的参数。研究结果表明,给定参数组合下轻型卡车出现了摆振线性不稳定和摆振非线性分岔;增大横拉杆刚度、横拉杆阻尼、直拉杆刚度、直拉杆阻尼、左右转向轮主销当量阻尼和左右轮胎侧向刚度,或减小左右主销后倾角、左右轮胎垂向刚度和左右轮胎拖距都有助于消除轻型卡车出现的摆振线性不稳定和摆振非线性分岔;减小左右轮胎侧偏刚度有助于消除轻型卡车摆振线性不稳定,增大左右轮胎松弛长度或减小左右轮胎接地印迹半长度有助于消除轻型卡车摆振非线性分岔;悬架当量角刚度和悬架当量角阻尼的变化则对轻型卡车摆振的线性不稳定和摆振非线性分岔没有影响。
许可[9]2016年在《双前桥转向的重型汽车多极限环摆振研究》文中指出双前桥转向系统以其简洁的构造,低廉的造价,使重型卡车实现小半径高效的转向。双前桥系统的在被广泛应用的同时,其双前桥车轮轮胎的磨损也引起人们的重视。摆振是引起轮胎磨损的一个因素,但是摆振不仅会导致轮胎磨损,还会引起操纵系统的自激振动,从而影响汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。因此本文在前人研究的基础上,进一步深入研究双前桥转向系统的摆振现象,分析其摆振机理,并研究其对整车摆振的影响。本文采用具有负斜率特性的干摩擦模型,研究摆振系统发生多极限环自激振动的动力学行为。考虑轮胎和干摩擦的非线性,建立9自由度摆振系统微分方程。首先对该9自由度系统进行定性分析,使用中心流形定理将该系统22维的状态方程进行降维,得到2维的平面系统并对其进行分析。然后使用数值计算的方法对9自由度系统进行数值计算,具体分析其分岔特性及多极限环自激振动特性。接着建立整车动力学模型,用Matlab软件对整车模型进行数值计算,并分析各结构参数对整车摆振的影响。最后总结全文并提出展望。定性分析发现降维后得到的2维系统的Hopf范式的极坐标形式c=0,因此系统在分岔点处发生退化的Hopf分岔。数值计算发现具有负斜率特性的干摩擦模型会诱发摆振系统在一定范围内出现多极限环响应。适当的改变系统结构参数及干摩擦力矩,能够有效抑制系统的自激摆振现象,防止整车在摆振发生时产生蛇形现象。
肖闯[10]2011年在《单前转向轮摆振机理研究与结构优化设计》文中研究指明摆振是轮子行走机构动力学研究的重要问题之一。本文从简单的单转向轮系统入手,建立不同复杂程度单转向轮系统的线性与非线性动力学模型；搭建了参数可调的单转向轮摆振实验装置,验证了转向轮系统动力学系统模型的有效性；应用线性常微分方程稳定性理论与非线性动力学Hopf分岔理论,研究转向轮系统的稳定性；提出了防范摆振的方法；对实际轮椅车转向轮系统参数进行优化设计；解决了杠杆驱动式轮椅车转向轮的摆振问题。其具体研究工作如下：从单自由度转向轮系统出发,分别探讨了单自由度垂直旋转枢轴、非垂直旋转枢轴转向轮动力学系统的数学模型与稳定性；建立了单自由度、二自由度典型单转向轮系统的线性动力学模型,分析了系统中阻尼参数、质量参数、几何参数与陀螺仪效应对稳定性的影响；基于线性稳定性理论对单轮、双轮、单自由度和二自由度典型单转向轮动力学系统进行稳定性分析；并从频域角度对摆振的机理进行进一步的解释。以杠杆驱动式轮椅车的转向轮系统为研究对象,将系统适当简化,利用分析力学方法,建立了转向轮叁自由度非线性动力学系统模型,以及分解的两种二自由度和单自由度转向轮动力学系统模型。讨论了转向轮动力学系统中主要参数对其稳定性的影响。搭建了可调节主要参数的转向轮摆振实验装置,构造了一种全新的转向轮摆振实验台。此外,通过对叁个自由度以及分解的二自由度和单自由度转向轮摆振实验装置的实验研究,用来检验理论上所建立的转向轮非线性动力学系统模型的可靠性。在二自由度转向轮系统动力学模型的基础上,应用非线性动力学Hopf分岔理论和常微分方程稳定性理论,对二自由度有、无阻尼转向轮系统的自激型摆振分岔特性进行了分析。阐明了,转向轮系统在一组特定的参数组合下,会表现出自激型摆振的性质,即自激型摆振是一种非线性动力学Hopf分岔后出现的稳定极限环振动现象；通过对摆振振幅及摆振发生时的速度的分析表明,由于转向轮系统中质量参数、几何参数及阻尼参数的改变,能够引起转向轮系统稳定性的变化,间接影响了摆振振幅和频率的变化,而摆振的强烈程度也反映了轮子行走装置的稳定性。通过研究转向轮系统参数变化对摆振的影响规律,提出了预防摆振的方法,获得了几条新的具有实用价值的结论。例如,通过增加拖距长度、合理的选择质量参数或者增加系统的阻尼都可以减小甚至消除摆振。利用遗传优化算法对轮椅车转向轮系统进行结构优化,针对实验研究的转向轮摆振实验装置进行稳定性分析,并采用增加阻尼轴承的方法改善实验中转向轮系统的稳定性。应用稳定性分析和结构优化设计的方法和结论,解决杠杆驱动式轮椅车转向轮摆振问题。
参考文献：
[1]. 悬架转向系统高频耦合振动的模拟分析[D]. 敖策划. 吉林大学. 2017
[2]. 分岔理论在汽车转向轮摆振机理及其控制策略研究中的应用[D]. 李胜. 吉林大学. 2005
[3]. 汽车转向轮高速摆振研究[D]. 褚志刚. 重庆大学. 2001
[4]. 车辆动力学中的摆振问题研究现状综述[J]. 张宁, 殷国栋, 陈南, 弥甜, 李鹏程. 机械工程学报. 2017
[5]. 液压助力转向系统中汽车转向轮摆振的研究[D]. 陈帆. 湖南大学. 2013
[6]. 汽车转向轮摆振研究[J]. 李胜, 林逸. 汽车技术. 2004
[7]. 乘用车自激摆振研究及控制策略[D]. 张强强. 合肥工业大学. 2017
[8]. 轻型卡车摆振线性不稳定和非线性分岔的仿真研究[D]. 王祥. 吉林大学. 2017
[9]. 双前桥转向的重型汽车多极限环摆振研究[D]. 许可. 合肥工业大学. 2016
[10]. 单前转向轮摆振机理研究与结构优化设计[D]. 肖闯. 湖南大学. 2011
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