中心区操纵稳定性参数灵敏度分析与方向盘力矩特性研究.pdf

论文分类号 U 4 6 1 . 6 单 位 代 码 1 0 1 8 3 密 级 内 部 研 究 生 学 号 0 1 4 2 2 0 6 1 吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文 中心区操纵稳定性参数灵敏度分析与方向盘力矩特性研究 Research on On- center Handling Performance Parameter Sensitivity Analysis and Steering Effort Characteristics 作者姓名：秦 淑 英 专 业：车 辆 工 程 导师姓名 及 职 称：宗 长 富 教 授 论文起止年月：2 0 0 2 年 1 0 月至 2 0 0 4 年 5 月 提 要 随着高速公路事业的发展和汽车速度的不断提高，汽车的高速安全性受到了越来越多的关注汽车的操纵稳定性，特别是高速下中心区“路感”是影响汽车高速安全性的重要因素因此，如何设计高速汽车的操纵稳定性和路感成为目前亟待解决的问题本文重点研究了高速汽车操纵稳定性的建模、仿真、评价和分析，以及不同车速和侧向加速度的方向盘力矩特 性。

具体工作如下：一是在充分了解了转向系的结构基础上，建立了面向结构的液压助力转向系统动力学模型，仿真分析了汽车参数对中心区操纵稳定性的影响，并利用已有的客观评价指标进行评价，提出了改进汽车中心区操纵稳定性，特别是中心区“路感”的措施二是利用开发型汽车驾驶模拟器，聘请多名有经验的驾驶员，对我国驾驶员所偏爱的方向盘力矩特性进行了实验研究，得到了不同车速和侧向加速度下驾驶员所喜好的方向盘力矩特性，为设计理想的方向盘力矩特性提供了依据 吉林大学硕士学位论文 - 1 - 目录 第一章 绪论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 §1 . 1 课题研究的目的和意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 §1 . 2 国内外研究现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . 2 . 1国内研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . 2 . 2国外研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 §1 . 3 中心区操纵稳定性的评价方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 . 3 . 1 客观评价方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 . 3 . 2 主观评价方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 §1 . 4 方向盘力矩特性的试验研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 §1 . 5 本文研究的主要内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 第二章 汽车转向系统动力学模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 §2 . 1 二十九自由度模型简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 §2 . 2 轿车转向系统动力学模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 . 2 . 1方向盘与转向柱组件动力学方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 2 . 2 . 2齿条动力学方程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 2 . 2 . 3转向系拉杆力的计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 2 . 2 . 4 左、右侧转向前轮组件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 . 2 . 5转向器和转向主销的干摩擦 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 §2 . 3 车轮模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 . 3 . 1轮胎模型预处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 . 3 . 2轮胎模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 . 3 . 3车轮回正力的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 1 . 轮胎本身的回正力矩. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2 . 主销定位产生的回正力矩及重力回正力矩 . . . . . . . . . . . . 2 1 3 . 方向盘总回正力矩 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 §2 . 4 液压助力曲线的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 §2 . 5 液压助力转向系统动力学模型的验证. . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 目 录 - 2 - 第三章 中心区操纵稳定性的参数灵敏度分析及改进 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 §3 . 1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 §3 . 2 中心区操纵稳定性的客观评价方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 . 2 . 1方向盘转矩对侧向加速度特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 . 2 . 2方向盘转角对侧向加速度图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 3 . 2 . 3方向盘转矩对方向盘转角 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3 . 2 . 4方向盘力矩特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 . 2 . 5平面运动特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 . 2 . 6侧倾运动特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 §3 . 3 中心区操纵稳定性的参数灵敏度分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 3 . 3 . 1 仿真工况及参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 3 . 3 . 2 参数灵敏度分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 1 . 转向系统转向传动比对中心区操纵稳定性的影响. . . . . . 3 4 2 . 转向系统阻尼对中心区操纵稳定性的影响 . . . . . . . . . . . . 3 6 3 . 转向系干摩擦对中心区操纵稳定性的影响 . . . . . . . . . . . . 3 8 4 . 车轮定位参数对中心区操纵稳定性的影响 . . . . . . . . . . . . 3 9 5 . 液压助力特性对中心区操纵稳定性的影响 . . . . . . . . . . . 4 1 §3 . 4 中心区操纵稳定性的改进方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 第四章 驾驶员所喜好的方向盘力矩特性研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 §4 . 1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 §4 . 2 国内外相关研究现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .。