双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性
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学 报 (自然科学版）
20N16ov年. 12011月6
第 37卷 第 6 期
Yol.37 No.6
JO U R N A L O F JIA N G SU UNIVERSITY(Natural Science Edition)
doi：10.3969/j .issn.1671 -7775.2016.06.004
中图分类号i K461.6 文献标志码： A 文章编号：1671 -7775(2016)06 -0640 - 05 ft ft :h 引文格式：吴虑成，陈聪..双前桥转向三轴 车韵操.纵稳定性扛甚大学学损（. 然科学飯>.2016,37(6
Handling stability of three-axle vehicle with dual-front-axle-steering system
WU Zhicheng, CHEN Cong
(School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract ：The handling stability of three-axle vehicle with dual-front-axle-steering system was influenced by steering angle ratio of front axle to middle axle. A differential equation with tire magic formula was established to describe the plane motion with two degrees of freedom of three-axle vehicle with dual-frontaxle-steering system. The vehicle steady and transient responses on steering wheel angle step input were numerically simulated. The influences of steering angle ratio of front axle to middle axle on steady and transient responses of several vehicles with different wheelbase and ion of mass center were contrasted. The change rules of yaw angular velocity gain, reaction time and overshoot with steering angle ratio of front axle to middle axle were acquired. The results show that the handling stability can be improved by changing the steering angle ratio of front axle to middle axle according to vehicle design pa rameters. Key words：dual-front-axle-steering；handling stability; steering angle ratio; numerical simulation；
magic formula
平 面 2 自由度汽车模型被广泛应用I于汽车操纵
稳定性研究[1 .如玉树凤等[5]对三轴车辆在结构 参 数 不 同 时 操 纵 稳 定 性 的 变 化 进 行 了 分 析 ，以三轴 车辆为研究对象，建立了 2 自由度运动微分方程，在
车辆结构变化时， 其质心、转动惯量等参数进行了 计 算 ，分析了轴距、侧偏刚度等结构参数变化对车辆 操稳性的影响.
1 2 双前桥转向三轴汽车 自由度模型
参考文献[7 ]将双前挢转向三轴汽车简化为只
有 沿 y 轴的侧向运动和绕2 轴的横摆运动这2 个自
由度的三轮汽车模型，如 图 1 所示.
量 冶 为 车 辆 质 心 侧 偏 角 ；叫 为 车 辆 横 摆 角 速 度 ；《
双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性
吴志成，陈 聪
rc 京理 太 学 机 械 与 __学 院 北 京 :《)_〇〇8.1=,):
摘 要 ：双前桥转向三轴汽车的前两桥转向角比值会对车辆操纵稳定性产生影响，建立了包含轮胎 魔术公式的双前桥转向三轴汽车2 自由度运动微分方程，数值仿真了汽车对转向轮角阶跃输入的 稳态.和瞬态_响应，对比了前两桥转向角比值对几种轴距和廣心位置不同的汽车稳态和瞬态响应的 影响 ，得到了稳态横摆角速度增益、反应时间和超调量等操纵稳定性指标随前两桥转向角比值变化 的规律•结果表明根据车辆设计参数改变前两桥转向角比值可以改善车辆操纵稳定性. 关 键 词 ：双 前 桥 转 向 ；操 级 稳 定 性 ；转 向 角 比 值 ；数 值 仿 真 ；魔术公式
笔者在双前桥转向三轴汽丰2 自由度运动微分
收 基 作
稿 金 者
日 项 简
期 目 介
：2 0 1 6 - 0 1 - 2 5
：国 ：吴
陈
家自 志成
聪
（（然1199科7922学——基）) 金，，男男资，，助北河
项北京目唐人（山,5副1人3教7，5顿授04士，6博)研士究(w生u_（zchhiecnhceonngg@chnb@it.
1ed6u3..
cconm) ，)主，主要要从从事事汽汽车车总转体向技技术术的的研研究究.
.
第6期
吴志成等：双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性
方 程 的 基 础 上 加 入 轮 胎 魔 术 公 式 ，建 立 非 线 性 的 转 向动力孛模型-身采用数值仿虜方法，研究在三轴率 辆 轴 距 、质 心 位 置 等 参 数 变 化 时 ，车辆稳态横摆角速 度増益曲线和表征瞬态响应品质的参数随前两桥转 向角比值突化的规律.
学 报 (自然科学版）
20N16ov年. 12011月6
第 37卷 第 6 期
Yol.37 No.6
JO U R N A L O F JIA N G SU UNIVERSITY(Natural Science Edition)
doi：10.3969/j .issn.1671 -7775.2016.06.004
中图分类号i K461.6 文献标志码： A 文章编号：1671 -7775(2016)06 -0640 - 05 ft ft :h 引文格式：吴虑成，陈聪..双前桥转向三轴 车韵操.纵稳定性扛甚大学学损（. 然科学飯>.2016,37(6
Handling stability of three-axle vehicle with dual-front-axle-steering system
WU Zhicheng, CHEN Cong
(School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
Abstract ：The handling stability of three-axle vehicle with dual-front-axle-steering system was influenced by steering angle ratio of front axle to middle axle. A differential equation with tire magic formula was established to describe the plane motion with two degrees of freedom of three-axle vehicle with dual-frontaxle-steering system. The vehicle steady and transient responses on steering wheel angle step input were numerically simulated. The influences of steering angle ratio of front axle to middle axle on steady and transient responses of several vehicles with different wheelbase and ion of mass center were contrasted. The change rules of yaw angular velocity gain, reaction time and overshoot with steering angle ratio of front axle to middle axle were acquired. The results show that the handling stability can be improved by changing the steering angle ratio of front axle to middle axle according to vehicle design pa rameters. Key words：dual-front-axle-steering；handling stability; steering angle ratio; numerical simulation；
magic formula
平 面 2 自由度汽车模型被广泛应用I于汽车操纵
稳定性研究[1 .如玉树凤等[5]对三轴车辆在结构 参 数 不 同 时 操 纵 稳 定 性 的 变 化 进 行 了 分 析 ，以三轴 车辆为研究对象，建立了 2 自由度运动微分方程，在
车辆结构变化时， 其质心、转动惯量等参数进行了 计 算 ，分析了轴距、侧偏刚度等结构参数变化对车辆 操稳性的影响.
1 2 双前桥转向三轴汽车 自由度模型
参考文献[7 ]将双前挢转向三轴汽车简化为只
有 沿 y 轴的侧向运动和绕2 轴的横摆运动这2 个自
由度的三轮汽车模型，如 图 1 所示.
量 冶 为 车 辆 质 心 侧 偏 角 ；叫 为 车 辆 横 摆 角 速 度 ；《
双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性
吴志成，陈 聪
rc 京理 太 学 机 械 与 __学 院 北 京 :《)_〇〇8.1=,):
摘 要 ：双前桥转向三轴汽车的前两桥转向角比值会对车辆操纵稳定性产生影响，建立了包含轮胎 魔术公式的双前桥转向三轴汽车2 自由度运动微分方程，数值仿真了汽车对转向轮角阶跃输入的 稳态.和瞬态_响应，对比了前两桥转向角比值对几种轴距和廣心位置不同的汽车稳态和瞬态响应的 影响 ，得到了稳态横摆角速度增益、反应时间和超调量等操纵稳定性指标随前两桥转向角比值变化 的规律•结果表明根据车辆设计参数改变前两桥转向角比值可以改善车辆操纵稳定性. 关 键 词 ：双 前 桥 转 向 ；操 级 稳 定 性 ；转 向 角 比 值 ；数 值 仿 真 ；魔术公式
笔者在双前桥转向三轴汽丰2 自由度运动微分
收 基 作
稿 金 者
日 项 简
期 目 介
：2 0 1 6 - 0 1 - 2 5
：国 ：吴
陈
家自 志成
聪
（（然1199科7922学——基）) 金，，男男资，，助北河
项北京目唐人（山,5副1人3教7，5顿授04士，6博)研士究(w生u_（zchhiecnhceonngg@chnb@it.
1ed6u3..
cconm) ，)主，主要要从从事事汽汽车车总转体向技技术术的的研研究究.
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第6期
吴志成等：双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性
方 程 的 基 础 上 加 入 轮 胎 魔 术 公 式 ，建 立 非 线 性 的 转 向动力孛模型-身采用数值仿虜方法，研究在三轴率 辆 轴 距 、质 心 位 置 等 参 数 变 化 时 ，车辆稳态横摆角速 度増益曲线和表征瞬态响应品质的参数随前两桥转 向角比值突化的规律.