柔性车身半挂汽车列车侧倾模型建立仿真分析.pdfVIP

柔性车身半挂汽车列车侧倾模型的 建立与仿真分析 欧健李伟颜文张勇 邓国红 (重庆理工大学重庆汽车学院400054) 摘要：建立了包含非线性轮胎模型的柔性车身的半挂汽车列车数学模型，用于分析其侧倾稳定性， 防止侧翻的发生．并在ma：lab／simulink中搭建了仿真模型，给整车以转向盘角阶跃输入，研究分析 了不同车速和结构参数下，半挂汽车列车的各轴裁荷转移变化。得出半挂汽车列车结构参数与侧倾稳 定性的内在联系，为汽车设计与控制侧翻提供了参考与依据． ’ 关键词：柔性车身 半挂汽车列车 侧倾模型 结构参数 半挂式汽车列车以装载量大、运输成本低，成为公路运输的主要车型。但对其性能也提 出了更高的要求，半挂汽车列车由于重心位置高、轮距相对于车身高度过窄，因此在转向行 驶时其侧倾稳定性较差，大幅度的转向或换道等操作都会使车辆的横向载荷转移迅速增大而 发生侧翻现象“3。当车临近侧翻时，由于驾驶员位于车辆前部，经常意识不到侧翻的发生，无 法做出必要的响应。而且半挂汽车列车的质量大，因此惯性比较大，一旦在公路上出现侧翻 失稳的情况。很容易波及到其他正常行驶的车辆，造成连环恶性事故。因此提高半挂汽车列 车的侧倾稳定性，防止侧翻的发生，对于公路安全有着很高的意义业剖。目前国外对半挂汽车 冽车做了很多研究，包括采用车辆预警系统㈣，主动转向技术拍1，差动制动盯3或主动半主动悬 架嵋。113等方式提高半挂汽车列车的侧倾稳定性，防止侧翻。国内一些人对半挂汽车列车也有 所研究，建立了剐性车身的模型，所采用的方法也基本同国外类似，并取得一定成果u2。161。 本文针对半挂汽车列车的侧倾稳定性，防止侧翻的发生，建立了柔性车身的半挂汽车列 车的数学模型和在matlab／Simulink中建立了仿真模型。分析了在转向盘角阶跃输入下，不 同车速与车辆的结构参数对载荷转移的影响，研究了半挂汽车列车的结构参数与侧倾稳定性 的关系。 1半挂汽车列车动力学模型 由于汽车的俯仰与垂直运动对其侧翻的影响较小，因此建模时将其忽略。将车的质量分 为簧载质量与非簧载质量，之间通过悬架联系。其中非簧载质量又分为前轴(转向轴)与集 中后轴(驱动轴)质量，并近似假设非簧载质量质心位于侧倾轴上。 256 同时考虑到车身的扭转对于侧倾的影响，将簧载质量根据轴荷的分布分为前后两个部 分，j,-5车身看为一个简单的可以扭转的柔性体：之间用扭转弹簧联系，其刚度、阻尼符合车 身的扭转刚度、阻尼。 半挂汽车列车中牵引车与半挂车通过连接处(第五轮)连接。通过它传递一定力与力矩。 其中坐标系0’X’Y’z’如图1所示：0’为汽车静止时质心铅垂线与侧倾轴的交点； 过0’点以车辆的前进方向为X’轴，近似作为侧倾轴，前进方向为正；Y’轴平行于地面， 向右为正；过0’点的垂直方向为Z’轴，向下为正。 、；m 1、例7 。‘l l!}L ●L■L■ j’I o，． IFyr．、 图1 半挂汽车列车坐标系 1．1牵引车模型 沿Y’轴力平衡 ～(％，一‘)勤+％(k一，；)站+M心(扈+奶) =rp，届寸瓦她+‘，占一只 (1) 绕z’轴转动 ‘．：．1旷l+L?矿1如】+‘7，1虬+‘j·盯】蝣l+L7。1“ (2) =％屈+M，旷，+^0，占一～(y，一lf，：)+‘E 前簧载质量绕×’轴转动