典型阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性的研究

【摘要】近年来，随着工程建设和交通运输业的发展，重型载货汽车需求量一直较大，其载货量大、运输成本低、经济效益好等优势为其开拓了更广阔的市场空间。各种自然阵风和人工阵风普遍存在和形式多样，使得阵风作用下汽车操纵稳定性问题愈加严重，该方面研究的重要性也日益凸显。三轴重型载货汽车，作为重型载货汽车销售的主力，市场份额不容小觑。三轴重型载货汽车体积大、车身长，行驶过程中极易受阵风影响从而威胁行驶安全性。本文从阵风对汽车作用的整个瞬态过程出发，基于阵风分布力研究阵风对汽车作用，分析了典型阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性，揭示其规律性。建立了二自由度线性三轴汽车模型、包含侧倾自由度的三自由度线性三轴汽车模型和TruckSim多自由度非线性模型，以研究了典型阵风作用下汽车操纵稳定性，实现了简单模型揭示规律，复杂模型贴近实际的研究。首先，建立了二维阵风对汽车作用的描述。对汽车驶过阵风过程进行描述，定义了典型二维阵风的单边阵风、双边阵风和三边阵风。单边阵风包括五种阵风构型；根据阵风长度和车长的关系，双边阵风分为四种工况；三边阵风分为十三种工况。详细推导出各阵风构型对汽车作用基本模式，获得了各工况下阵风对汽车作用的描述。其次，分析了典型二维阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性。基于阵风对汽车作用，结合二自由度线性三轴汽车模型，对典型二维阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性进行了开环分析，确定出对汽车作用和汽车操纵稳定性影响较大的典型工况。基于典型工况，结合道路-车辆-驾驶员二自由度线性三轴汽车闭环模型，进行了三轴重型载货汽车操纵稳定性闭环分析。最后，分析了典型三维阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性。建立了恒值阵风和线性阵风两种典型三维阵风对汽车作用力和力矩，结合三自由度线性三轴汽车模型，对两种典型三维阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性进行了开环分析。根据阵风作用反求获得气动系数，实现了在TruckSim中的空气动力学建模，基于TruckSim复杂非线性模型，分析了两种典型三维阵风对汽车操纵稳定性影响。通过仿真发现，恒值阵风影响比较大。基于恒值阵风分析了开环闭环、不同驾驶员、不同道路下汽车阵风操纵稳定性响应，对阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性进行了影响因素分析，得出了有益结论。本文通过描述阵风对汽车作用的整个瞬态过程，与以往基于风速分布研究阵风对汽车作用不同，基于阵风分布力研究阵风对汽车作用，分析了典型阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性。基于二自由度线性三轴汽车模型、包含侧倾自由度的三自由度线性三轴汽车模型和TruckSim复杂非线性三轴汽车模型，研究了典型阵风作用下三轴重型载货汽车操纵稳定性，实现了简单模型揭示规律，复杂模型贴近实际的研究。本文为今后阵风作用下重型载货汽车操纵稳定性的研究奠定了工作基础，在TruckSim从稳态到瞬态研究方面进行了探索。
【作者】李晓娜；
【导师】李杰；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】三轴重型载货汽车；典型阵风；操纵稳定性；仿真；

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