利用根轨迹法分析汽车结构参数对操纵稳定性的影响

研究操纵稳定性影响因素的方法很多 ，其 中根
轨 迹 法 在稳 定性 研究 方 面 ， 有非 常 好 的直 观性 。 具
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图５ 前、 后轮 侧 偏 刚度 变化 时 的 根轨 迹 图
从 图 ５可以看 出， 随着前轮侧偏刚度 的增大 ， 减 少了汽车的不足转 向量 ， 根轨迹 图向虚轴靠近 ， 汽车 操 纵稳 定 性 降低 ， 随着 汽 车后 轮 侧 偏 刚度 的增 大 ， 而 汽 车 的不 足 转 向量增 加 ， 轨 迹 图远 离 虚轴 ， 车操 根 汽 纵稳 定性 提 高 。
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图 １ 汽车质量变化 时的根轨迹 图
收 稿 日期 ：０ １－５０ ２ １－ － ６ ０
比较 ， 出各结构参数影响操纵稳 定性 的主 次关 系。 得 关键词 ： 轨迹法 ； 纵 ； 根 操 稳定性 ； 自由度 ； 三 汽车 ； 运动 方程 中图分类号 ： ６ ． Ｕ４ １６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ５ ５ （ ０ １ ０ — ０ １ ０ １ ＂ — ４ Ｘ ２ １ ）８ ０ ３ — ３ ７
《 装备制造技术）０ １ ２ １ 年第 ８ 期
利用根轨迹 法分析汽车结构 参数对 操纵 稳定性 的影响
李 亮平
（ 广东恒兴集团 ， 广东 湛江 ５４ ９ ） ２ ０４
摘 要 ： 用根轨 迹法对汽 车操 纵稳定性 的影响 因素进行 了研 究 ， 利 对三 自由度模 型 中的结构参数 也进行 了研 究， 通过
根轨迹是当开环系统某一参数 （ 如根轨迹增益 Ｋ ，从 零 变化 到无 穷 时 ， 一 ｃ ） 闭环 特征 方 程 的根 在 ｓ 面 平 上移动 的轨迹。根轨迹增益 Ｋ 是首 １ 形式开环传 递 函数 对应 的系数 】 。 依据根轨迹图 ， 就可 以分 析系统性 能随参数 （ 如
Ｋ 变 化 的规 律 。开环 增益 从零 变 到无 穷 大 时 ， 轨 ） 根 迹 全 部 落 在左 半 ｓ 面 ， 平 因此 ， Ｋ＞０时 ， 当 系统 是 稳 定 的 ；如果 系统 根 轨迹越 过 虚轴 进 入右 半 ｓ 面 ， 平 则 在 相 应 值 下 ， 统是 不稳 定 的 ； 轨迹 与 虚 轴 交 点 系 根 处 的 Ｋ值 ， 是 临界 开环增 益 。 就
４ ３ ２
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其 中，
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从 图 ２可 以看 出 ， 横摆 转 动 惯量 厶增 加 时 ， 尼 阻
比变化不大 ， 振荡频率增加 ， 衰减 系数减小 ， 根轨迹 向虚轴 靠 近 。所 以减 小横 摆 转 动 惯量 ，可 以提高 汽 Ｚ 车操 纵 稳定性 。 ２３ 悬挂 质心 到侧倾 轴高 度 ｈ对操 纵稳 定性 的影 响 ．
利用 Ｍａａ ｔｂ软件 编程 ， 制 根轨 迹 图。由于根 轨 ｌ 绘
１ 汽 车三 自 由度 方 程传 递 函数 和 特 征 方程 迹图对称于实轴 ， 以只画出实轴 以上的部分。汽车 所 的求解 的结构参数是相互影响的 ，但为 了分析这些参数对
操纵稳定性的影 响，计算 时 ，简单地让它们单独变 由郭孔辉的《 汽车操纵动力学》 中汽车线性三 自 化， 并且大部分参数的变化范 围， 都设定在相对基 准 由度 （ 横摆 、 侧倾 、 侧滑 ） 操纵动力学模型经过拉斯变 数值 的 ５ ％范围内１ Ｏ ３ ］ 。 换 ｔ 采 用 Ｍａａ ２ ］ ， ｔｂ符 号 运 算 求 解 ， 到 汽 车 的 特 征 ２１ 汽车质量对操纵稳定性 的影响 ｌ 得 ． 方程 ：
作者简 介 ： 李亮平 （９４ ） ， １８一 男 江西赣州人 ， 工程师 ， 硕士 ， 研究方 向为汽车操纵稳定 性。
３ １
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎｏ８， ０ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ １ ｉ １
从 图 １ 以看 出 ， 可 随着 汽 车质 量 的减 小 ， 衰减 系 数 （ 部绝对 值 ） 实 减小 ， 轨 迹 的 变化 率 增 大 ， 根 而根 轨 迹 逐 渐远 离虚 轴 （ 稳定界 限 ）汽 车 操纵 稳定 性 提高 。 ， ２２ 横 摆转 动 惯量 对操 纵 稳定 性 的影 响 －
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写成 根 轨迹 法 的标 准形 式
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Biblioteka BaiduＩ＋ Ｓ ｓ＋ ｓ ＝ ｓ ．＋ ＋ ０ ４ 。
２ 使用结构 参数对轿 车操 纵稳定性的影响
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图 ４ 悬挂质量变化 时的根轨迹 图
２５ 前 、 ． 后轮 侧 偏 刚度对 操纵 稳定 性 的影 响
－
１ ６６ ． ４ ７
一 ．６ ７ １７ ４ ～ ７ ４ １ ６８
．
一 ．６ ９ １７ ４ — ．６ １７ ５ ｒａ ｅｌ
— ．６ １ １ ５ ７
图 ２ 横摆转动惯量 厶变化 时的根轨 迹图