转向系参数对汽车自激摆振多极限环特性影响研究.pdf

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1、第52卷第10期V01．52No．10农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年10月0ctober2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．10．001转向系参数对汽车自激摆振多极限环特性影响研究张志龙，潘宁，魏道高(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]为研究转向系参数对干摩擦诱发的汽车自激摆振多极限环特性影响，以在一定车速下具有多频多幅摆振独立悬架汽车为样车，将悬架与转向系统运动副间

2、隙处干摩擦等效到前轮主销处，应用拉格朗日方程建立了干摩擦主导型的汽车摆振系统3自由度模型。基于上述模型，在数值计算时轮胎选用魔术公式，而干摩擦模型选用Stetanski—Wojewoda动态模型。结果表明，该样车在一定车速下因初始激励的不同而会出现不同幅值的自激摆振：横拉杆刚度和主销处的干摩擦力矩均对自激摆振系统的分岔区间有较大影响。分析结果可为抑制该类型汽车自激摆振提供理论参考。[关键词]自激摆振；多极限环；横拉杆刚度；主销后倾角；干摩擦[中图分类号]U464．21[文献标志码]A[文章编号]1673—3142

3、(2014)10—0001—060引言汽车摆振是一种非常有害又普遍的振动现象，对汽车操纵稳定性、行驶平顺性、动力性和燃油经济性等都有较大负面影响。它分为强迫振动和自激振动。强迫摆振机理和解决方法已比较明确，而自激摆振是一种复杂的非线性振动，对其产生机理及其发展规律还不明确。自激摆振是一个复杂的动力学问题，受到多种因素影响，其中转向系统参数对汽车自激摆振系统有较大影响。许多学者针对这个动力学问题展开了研究。宋健等建立了独立悬架系统的摆振模型，但只在线性范围内进行了分析阻]。YongLi、Z．C．Feng分析了干摩擦

4、引起的自激振动．采用Canudas．建立的单自由度力学振荡器模型．对单自由度振动机理进行了探究，研究发现在中等速度时振荡器的响应为一个稳定极限基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375130，51050002)收稿日期：2014—06—15修回日期：2014—08—15环，随着参数变化，系统会出现}昆沌现象【2]。李胜在分析非独立悬架汽车自激摆振时，对转向系干摩擦导致的多极限环现象进行了仿真计算，但没有研究该类摆振系统出现多极限环机理[3]。周兵建立了非独立悬架汽车前轮自激摆振振动模型，并分析了几个结构参数对

5、分岔特性的影响，但并没有发现多极限环的现象[4]。王威对独立悬架汽车转向系问隙与干摩擦分别诱导汽车自激摆振中出现Hopf分叉特性进行了研究，但没有涉及多极限环现象[5]。本文在前人研究基础上．对轮胎模型选用较为准确的魔术公式，引入考虑干摩擦粘滞记忆特性的Stefanski—Wojewoda动态模型来描述车轮受到的绕主销的干摩擦力矩。利用数值计算分析方法来研究干摩擦诱发汽车前轮出现多极限环摆振现象。1考虑悬架与转向系统干摩擦的摆振系统动力学模型1．1考虑干摩擦摆振系统动力学模型哳一一～呐～n．至曲．虽Ⅲ耐。～～一一

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7、兰蛐Omgbn划L“ea的f．。ck血一=淼蕊一一．萋_雾妇呷№胁肌1h：hSHm池叭引咖础啊k2农业装备与车辆工程在构建摆振力学模型时做了如下假设：(1)忽略了悬架与转向系运动副问隙碰撞弹性力影响，只考虑其干摩擦力。；(2)忽略了悬置以上结构参数影响，将簧载质量等效到左右轮：(3)假

8、设车辆直线行驶且速度不变：(4)假设方向盘固定不动。图1齿轮齿条式悬架汽车自激摆振动力学模型Fig．1Theself-excitedshimmymodelofgearracktypesuspensionautomobile基于以上假设，运用拉格朗日方程建立了考虑悬架与转向系运动副干摩擦的摆振系统三自由度动力学微分方程^目l+厶l(目l一妒)+cl(目l一妒)+c。目l+c。目l+』)l孙一(El一』)l绐1)×[(1cosT-RsinT)sinrcosOl+sin弓(2siny+Rcosy)sin目1]+Fy,[

9、D,cosr+(1sinT+RcosT)sinr]+El(／cost—RsinT)cosr=0(1)J希寸k文9f9、+c文ef午、+cq0寸cz0寸Mr0F葩-Mm)x[(1cosT-RsinT)sinrcos02+sin弓(2siny+Rcosy)sin目2]+Fy2[Dlcosr+(1sinT+RcosT)sinr]+E2(／cost—RsinT)cosr=0(2)