全拖挂车后轮随动转向非线性动力学特性研究

发布时间：2017-12-30 06:14

本文关键词：全拖挂车后轮随动转向非线性动力学特性研究　出处：《南京林业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：后轮随动转向是一种无需转向机构的被动转向技术,它利用车辆弯道行驶时车轮受到的侧向力和后悬架的侧向弹性实现后轮转向。目前,后轮随动转向技术已在多数轿车上得到了应用。但是,随动转向技术在大型车辆上的应用研究尚不多见。本文将随动转向技术应用于挂车的后轴,以提高挂车的轨迹跟踪性,并改善拖挂车辆的相关动力学性能。研究结论有望为随动转向技术在全拖挂车上的应用提供理论指导与技术支持。本文的主要研究内容和取得的主要研究结论如下:(1)全拖挂车动力学建模研究。基于车辆动力学基础理论,选取魔术轮胎模型,分别建立了挂车后轴具有随动转向功能和无随动转向功能的全拖挂车的动力学方程,并以牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车横摆角速度、牵引车与挂车之间的夹角、挂车后轮随动角以及随动角速度为状态变量,推导了挂车后轴具有随动转向功能的全拖挂车的状态方程。(2)全拖挂车动力学特性研究。基于所建立的全拖挂车的动力学方程,编写相应的Matlab/simulink程序,仿真比较了全拖挂车的后轮有随动转向与无随动转向时,挂车的轨迹跟踪性与全拖挂车的横向动力学性能,并研究了随动结构中的相关几何参量对车辆动力学性能的影响。研究结果表明,挂车后轴具有随动转向功能的车辆,具有更好的轨迹跟踪性和横向动力学性能;随动结构中的弹性元件至支点的距离c2、轮胎中心至支点的纵向距离d2、随动系统刚度k2s对全拖挂车的横向稳定性具有重要的影响。(3)全拖挂车横向稳定性研究。为方便劳斯判据计算,通过对魔术轮胎模型的数据拟合得到立方非线性轮胎模型,并建立了相应的非线性动力学方程。根据劳斯判据,研究了平衡点稳定的充分必要条件,并选取相关参量,根据劳斯判据对全拖挂车的稳定性进行了判断,并将其结果与Matlab/simulink平台下仿真的车辆稳定性进行了比较。研究表明,挂车具有随动转向功能的全拖挂车在弯道行驶时存在临界车速,当车速超出此临界值时,全拖挂车将会处于失稳状态。(4)基于遗传算法的随动参数优化。基于遗传算法思想,使用Matlab编写相应的算法程序,对挂车后轴随动机构的四个参数,即弹性元件至支点的距离c2、轮胎中心至支点的纵向距离d2、随动系统刚度k2s以及随动系统的阻尼系数cc进行优化研究,以改善具有随动转向功能的全拖挂车的轨迹跟踪性与横向动力学特性。
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【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.52

【参考文献】