基于二自由度模型的汽车系统动力学特性仿真分析

摘要

随着国民经济的发展和道路运输基础设施建设的日益完善，汽车保有量逐年递增。与此同时，道路交通事故量居高不下，给人们的生命和财产安全带来巨大伤害。造成汽车道路交通事故的原因有很多，其中汽车的操纵稳定性影响汽车行驶安全性的主要原因之一。本文在学习和研究国内外前人研究结果的基础之上，通过控制变量、建立汽车系统动力学模型，利用 Matlab编程/SIMULINK软件仿真，通过系统动力学和汽车动力学理论，进行了汽车系统动力学的仿真分析，研究了二自由度汽车模型的主要影响因素。
　　主要通过汽车的系统动力学受力分析，针对汽车进行简化，建立了线性二自由度汽车系统动力学方程；利用状态方程，提供了汽车动力学方程的求解和仿真分析方法，并结合传递函数和状态空间不同的表达方式，提出了某些隐形输出参数的动态特性求解方法；对汽车进行动力学仿真研究时，提出了基本特性参数、悬架特性参数和轮胎特性参数等仿真参数的经验公式或试验获取方法。研究结果将对汽车的动力学仿真提供模型和理论基础。
　　在给定的国产某型汽车仿真参数的基础上，进行汽车结构参数、系统参数和运动状态参数的变化对汽车系统动力学仿真分析。主要针对汽车整备质量、前轮侧偏刚度、后轮侧偏刚度、汽车运行速度、转向盘输入的变化对汽车状态参数的影响。在进行汽车状态参数响应指标分析的同时，考虑到侧向加速度的影响，并针对汽车的行驶稳定性和相应品质提出了建议和改进方法。研究结果为汽车的生产、制造和运行提供技术支持和参考。
　　研究汽车非线性系统稳定性分析评价方法。通过对汽车非线性动力模型的建立，进行了汽车系统的相平面分析，主要是通过转向盘转角零输入（汽车直线运动）、转向盘转角恒常值输入（汽车稳态圆周运动）、转向盘转角正弦输入（汽车蛇形运动）等不同输入型式，针对相轨迹全图和局部图进行分析。同时对相平面上的某一条轨线，从时域仿真和频域仿真的角度，进行相轨迹和状态变量的分析。研究结果可为汽车制造和生产企业提供技术支持和参考。

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第一章 绪 论

1.1汽车操纵稳定性的研究内容及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第二章 汽车系统动力学建模

2.1汽车动力学方程建立

2.2汽车系统动力学方程求解

2.3汽车系统动力学参数的获取方法

2.4本章小结

第三章 汽车线性动力学特性仿真分析

3.1汽车仿真参数的确定

3.2结构和系统参数变化对动力学的影响分析

3.3汽车运动状态对系统动力学的影响

3.4本章小结

第四章 汽车非线性动力学特性仿真分析

4.1汽车非线性动力学模型的建立

4.2相平面分析

4.3仿真结果分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2展望与改进

参考文献

致谢

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