液压助力转向系统对整车操纵稳定性的影响研究

摘要

汽车的操纵稳定性是汽车的重要性能之一，它决定了汽车的操控性、行驶安全性和抗外界干扰能力，而作为改变汽车行驶方向的转向系统与汽车操纵稳定性关系最为密切。不论是转向系自身的内部结构参数，还是驾驶员作用于转向系的外部使用参数，均对整车操纵稳定性有着极大的影响，故作者针对应用广泛的液压助力转向系统对整车操纵稳定性的影响进行了研究。
　　 首先，本文建立了两种仿真模型：1、根据液压助力转向系统的数学模型以及整车三自由度微分方程，应用Matlab/Simulink建立对应的机理仿真模型。2、根据实车操纵稳定性试验数据，应用BP神经网络进行系统辨识，建立了对应的辨识仿真模型。
　　 其次，基于GB/T6323—94《汽车操纵稳定性试验方法》，对国内某装载液压助力转向系统的轻型客车进行了实车试验。分析了转向盘转角阶跃试验和蛇行试验的试验数据，得到汽车横摆角速度、侧向加速度、车身侧倾角和动力缸左右腔压力等响应曲线。根据QC/T480—1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》，评价了该汽车的操纵稳定性。并利用试验数据对两种仿真模型进行了检验，验证了所建模型的正确性。
　　 最后，在验证了模型正确性的基础上，对其进行仿真分析。在转向盘转角阶跃输入下，对Simulink模型进行不同系统内部结构参数下的仿真，对BP神经网络模型进不同系统外部使用参数下的仿真，得到了不同的汽车横摆角速度、侧向加速度、车身侧倾角、侧倾角速度和液压助力等时域响应。研究了这些参数的变化对汽车操纵稳定性的影响，分析了决定汽车操纵稳定性优劣的关键因素，提出了改善汽车操纵稳定性方法。
　　 本文的研究为进一步改进液压助力转向系统的动态特性，提高汽车的操纵稳定性提供了一定的理论与试验依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 汽车转向系统概述

1.2 液压助力转向系统工作原理

1.2.1 液压助力转向系统概述

1.2.2 典型液压助力转向器的结构

1.2.3 典型液压助力转向器的工作原理

1.3 汽车操纵稳定性概述及研究现状

1.4 本课题的研究背景与主要内容

第二章 建立含液压助力转向系统的整车操纵稳定性模型

2.1 基于Simulink与数学方程的机理仿真模型

2.1.1 数学模型

2.1.2 仿真模型

2.1.3 模型中仿真参数的确定

2.2 基于BP神经网络与试验数据的辨识仿真模型

2.2.1 BP神经网络的层数

2.2.2 BP神经网络的输入层、隐含层和输出层

2.2.3 BP神经网络的训练集

2.2.4 BP神经网络的训练过程

2.3 本章小结

第三章 液压助力转向车辆的操纵稳定性试验与模型验证

3.1 试验条件

3.1.1 硬件部分

3.1.2 软件部分

3.1.3 信号的采集

3.2 试验数据处理与分析

3.2.1 转向盘转角阶跃试验

3.2.2 蛇行试验

3.3 验证模型的正确性

3.3.1 验证Simulink机理模型

3.3.2 验证BP神经网络辨识模型

3.4 本章小结

第四章 液压助力转向车辆的操纵稳定性仿真分析

4.1 不同系统内部结构参数对整车操纵稳定性的影响

4.1.1 不同活塞面积对操纵稳定性的影响

4.1.2 不同扭杆刚度对操纵稳定性的影响

4.1.3 不同小齿轮基圆半径对操纵稳定性的影响

4.1.4 不同转阀供油量对操纵稳定性的影响

4.1.5 不同前悬架侧倾角刚度对操纵稳定性的影响

4.1.6 不同前悬架侧倾角阻尼对操纵稳定性的影响

4.2 不同系统外部使用参数对整车操纵稳定性的影响

4.2.1 不同转向盘转角输入速度对操纵稳定性的影响

4.2.2 不同车速对操纵稳定性的影响

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文