1. 研究目的与意义
汽车拖车组合系统(Car-trailer Combinations,简称CTC),由牵引车和拖车组合而成,它们通过铰接装置进行连接,包括以旅游和娱乐为主的拖挂式房车和以运输为主的拖挂式卡车。
根据挂车类型的不同,铰接点可分为多种类型。
铰接式车辆在运动时由牵引车提供动力和转向。
2. 课题关键问题和重难点
汽车拖车组合式车辆与一般的乘用车在操纵稳定性上有很大的不同,由于拖车的引入带来了系统高速工况下操纵稳定性的改变,因此汽车拖车组合式车辆的动态稳定性更为关键。
本课题主要研究汽车拖车组合式车辆的动力学行为,重点关注系统的操纵稳定性。
1.如何控制动态稳定性来保持汽车-拖车组合系统的稳定?2.基于单轨模型的汽车拖车组合系统的车辆动力学仿真模型,车辆和拖车参数在潜在不稳定开始时对系统稳定性的影响是怎样的?3.如何通过建立拖车的单轨模型进而得到其稳定性分析结果?为研究系统的稳定性,需要对系统进行简化,而单轨模型则能很好得出汽车操纵稳定性的一些基本特性。
3. 国内外研究现状(文献综述)
目前国外研究中所建立有关拖挂车组合系统的物理数学模型多是在研究拖挂车组合系统的侧向稳定性、转向稳定性等运动特性时所提出的,目前国外研究中对于铰接点的动力学分析一般仅引入一到两个自由度,尚无可以作为描述汽车拖车组合系统系统铰接点的一般物理模型,因此基本可以确定目前若要对拖挂车组合系统系统的铰接点做理论研究,需要在确定具体研究方向的基础上合理的选择或建立合适的物理数学模型。
Aleksander Hac[1]通过分析、仿真和车辆测试来检查横摆平面中铰接式车辆的动力学和稳定性。讨论了使用牵引车的主动制动控制车辆拖车组合。描述车辆-拖车组合的横向和横摆运动的线性分析模型用于研究拖车参数变化对系统动态稳定性的影响以及不同控制策略的局限性。
Van de Molengraft-Luijten[2]在研究中提出的方法可用于快速将卡车和挂车组合的数量缩小到一个关键集,以便用复杂的非线性仿真软件或全尺寸试验进行评估。为了达到这一目标,推导了单轨线性车辆模型的运动方程,以了解卡车和挂车组合的动态偏航性能之间的根本差异。使用赫维茨准则来确定近似的解析稳定性边界。结果表明,稳定性不提供组合之间的区分,因为大多数组合在正常驾驶条件下是稳定的。相比之下,后向放大是一种歧视性的性能度量。频域方法用于研究车辆组合之间的根本差异。与复杂非线性仿真模型结果的比较表明,该方法可用于选择关键车辆组合和研究参数变化的影响。
4. 研究方案
本课题旨在通过建立汽车拖车组合式车辆的单轨动力学仿真模型,推导系统的横摆阻尼比与动态临界车速,进而研究不同车辆参数情况下,系统在高速行驶转向扰动工况下动态稳定性的差异,提供必要的理论模型、虚拟仿真分析的数据图形、灵敏度分析数据结果,为此类车辆的设计提供理论与技术依据。
首先选择在横摆平面上车辆-拖车组合的的简化模型来研究车辆-拖车组合的稳定性。
汽车-拖车组合系统是一个复杂多变的系统,其稳定性由多种因素决定。
5. 工作计划
2023年1月2日至2023年1月15日:完成译文翻译,查阅文献,完成开题报告并上传毕设网(了解汽车拖车组合式车辆的动力学行为,重点关注系统的操纵稳定性)。
2023年1月16日至2023年2月3日:指导老师审核译文和开题报告,根据指导老师意见完成修改。
2023年2月4日至2023年2月20日:研究学习理论模型求解和仿真软件。
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