多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛動(dòng)力匹配與非線性轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著車輛行駛高速化的發(fā)展,車輛高速、大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的問題越來越突出,且該問題在車輛動(dòng)力學(xué)的研究中也越來越重要,而4輪轉(zhuǎn)向技術(shù)可在很大程度上改善車輛高速、大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定特性。論文依托國家863計(jì)劃現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域重大項(xiàng)目“增程/插電式重型商用車底盤開發(fā)”(批準(zhǔn)號(hào):2012AA111106),以多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛為研究對象,研究多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛的匹配方法;并從車輛非線性動(dòng)力學(xué)模型、非線性動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論及非線性動(dòng)力學(xué)結(jié)

2、構(gòu)穩(wěn)定性理論3個(gè)不同的方面,對4電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛非線性轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究;通過建模仿真與非線性動(dòng)力學(xué)理論研究,得到多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛的匹配方法與4輪非線性轉(zhuǎn)向的變化特性規(guī)律,為完善多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛動(dòng)力系統(tǒng)匹配研究及4輪轉(zhuǎn)向技術(shù)在車輛上的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)與研究依據(jù)。文章的主要工作如下:
　　在傳統(tǒng)動(dòng)力匹配方法的理論基礎(chǔ)上,提出多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛的匹配原則與方法。以多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛為研究對象,基于傳統(tǒng)車輛動(dòng)力系

3、統(tǒng)匹配理論,獲得所研究車輛的初步動(dòng)力匹配結(jié)果;根據(jù)傳統(tǒng)匹配結(jié)果,研究驅(qū)動(dòng)方式對所研究車輛動(dòng)力匹配設(shè)計(jì)的影響,發(fā)現(xiàn)所研究車輛在多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí),其電機(jī)數(shù)目至少大于4個(gè),否則車輛連啟動(dòng)都可能無法實(shí)現(xiàn),并確定增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛由4個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng);分別對驅(qū)動(dòng)電機(jī)與增程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率區(qū)進(jìn)行分析,獲得多電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛運(yùn)行協(xié)調(diào)的高效區(qū),以改善所研究車輛的經(jīng)濟(jì)性。
　　建立4電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛的高維縱側(cè)向耦合非線性動(dòng)力學(xué)模型,進(jìn)行轉(zhuǎn)向仿真研究,研究

4、結(jié)果如下:由操穩(wěn)性仿真揭示,模型跟隨效果好,且可進(jìn)行車輛操穩(wěn)性控制策略的研究;通過車輛轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)仿真發(fā)現(xiàn),車輛高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性比低速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性差;無論車輛高速、低速行駛,隨著前輪轉(zhuǎn)角的增加,轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;進(jìn)行4輪轉(zhuǎn)向仿真發(fā)現(xiàn),車輛低速轉(zhuǎn)向時(shí),車輛穩(wěn)定性可以保證,應(yīng)控制車輛后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向,有助于提高車輛低速轉(zhuǎn)向靈活性;車輛高速轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性比低速轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性差,當(dāng)車輛高速轉(zhuǎn)向時(shí),應(yīng)控制后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向,增加車輛高速轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。

5、r>　　基于非線性動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論,構(gòu)造4電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛李雅普諾夫函數(shù),對車輛非線性運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行定性研究,發(fā)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向在初態(tài)鄰域內(nèi)李雅普諾夫意義下漸進(jìn)穩(wěn)定;從數(shù)學(xué)平衡點(diǎn)角度對所研究車輛的非線性運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行定量研究,研究表明在初始狀態(tài)的鄰域內(nèi),車輛非線性轉(zhuǎn)向漸進(jìn)穩(wěn)定;從數(shù)學(xué)平衡點(diǎn)角度分析前輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性轉(zhuǎn)向的影響,發(fā)現(xiàn)隨著前輪轉(zhuǎn)角增加,車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平衡點(diǎn)越容易失去,車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;研究4輪轉(zhuǎn)向?qū)囕v非線性轉(zhuǎn)向的影響,發(fā)

6、現(xiàn)車輛高速運(yùn)行,后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向時(shí),車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平衡點(diǎn)容易失去,車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向時(shí),隨著后輪轉(zhuǎn)角的增加,所研究車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)越不易達(dá)到平衡點(diǎn)失去狀態(tài),轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性增加;基于以上研究還發(fā)現(xiàn),低速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的平衡點(diǎn)不易失去,車輛低速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性高。
　　對4電機(jī)驅(qū)動(dòng)增程式車輛進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究,通過非線性動(dòng)力學(xué)靜態(tài)分岔與動(dòng)態(tài) Hopf分岔理論,發(fā)現(xiàn)所研究車輛在4輪穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)不發(fā)生Hopf分岔,但發(fā)生靜態(tài)鞍

7、結(jié)分岔;研究車速對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔的影響,發(fā)現(xiàn)隨著車速增加,車輛越易達(dá)到分岔臨界值,轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;研究前輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔影響,結(jié)果表明隨著前輪轉(zhuǎn)角的增加,車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值減小,車輛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性降低;研究后輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔影響,結(jié)果表明車輛高速行駛,當(dāng)車輛后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向時(shí),車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值變小,車輛越容易發(fā)生不穩(wěn)定轉(zhuǎn)向,車輛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性降低;當(dāng)車輛后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向時(shí),車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值增