汽车悬架、转向和制动系统建模与相互影响分析
汽车主动悬架与转向系统的集成控制
在汽车处于正常行驶情况时，主动悬架控制系统根据随机最优的 方法实施控制，将乘坐的舒适性作为目标，对汽车垂向动力学进行相 应的改善。如果处于危险情况，将行驶安全性作为目标，协调控制器 能够把主动悬架控制从舒适性转为抓地性，进而促使汽车车轮的滑移 率达到最优，确保汽车的制动性能。
（2）电动助力转向系统、主动悬架一起工作的工况。在转向过 程中，汽车会产生倾斜，对汽车车身的姿态产生一定影响，如果汽车 倾侧角过大，极有可能会导致侧翻等问题的发生。而主动悬架能够对 汽车车身姿态进行改善，进而使得汽车转向过程中的稳定性增加。可 以把汽车车身倾侧角视为主动悬架系统对转向产生的扰动，协调控制 器能够对转向盘转角、倾侧角大小进行监控，对主动悬架阻尼力、电 动助力进行合理的调节。这样，就可以使汽车车身的倾侧角、横摆角 速度保持稳定，促使车身姿态维持平直，确保车辆转向性能。同时， 也可以降低汽车倾侧角的改变以及垂向加速度，降低道路表面不平造 成汽车姿态的改变，增加车辆的稳定性和平顺性。
汽车主动悬架与转向系统的集成控制
严斌
（郑州宇通客车股份有限公司技术研究部 450000)
摘要：最近几年，汽车行业中对电子控制技术的使用越来越广泛，比如牵引力控制、主动悬架、电动助力以及转向等系统，这就为汽车的舒适、安全、稳定以及平顺 等性能提供了重要保障。 关键词：汽车；主动悬架；转向系统；集成控制 中图分类号：U463 文献标示码： A
3 结束语
研究汽车主动悬架与转向系统的集成控制，构建各个子系统的 动力学模型，结合汽车轮胎的动态特点，开展各种控制方法的模拟 试验，控制策略能够增加汽车底盘系统的性能，尤其是汽车制动性 能，达到设计的目的。
【参考文献】 [1]袁传义,刘成晔,张焱.主动悬架与EPS集成控制系统道路友好性研究[J].科学技术与 工程,2012,12(22):5551-5555. [2]邹庆,常玉林.汽车主动悬架与转向系统的集成控制[J].拖拉机与农用运输 车,2008(01):56-58.
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化摘要：汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
为了提高汽车悬架系统的性能，本文基于ADAMS软件对汽车悬架系统进行建模和优化。
首先，介绍了汽车悬架系统的组成和原理，然后利用ADAMS软件对其进行动力学建模，并进行了参数化设计。
然后，通过ADAMS的优化模块建立了优化模型，并设定了优化目标和约束条件。
最后，利用ADAMS进行参数优化，评估了优化后的悬架系统的性能和稳定性。
1.引言汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
随着汽车工业的发展和人们对行驶安全和乘坐舒适度要求的增加，对汽车悬架系统的性能和稳定性提出了更高的要求。
因此，对汽车悬架系统进行建模和优化具有重要的理论和实际意义。
2.汽车悬架系统建模汽车悬架系统主要由弹簧、减震器和悬挂结构组成。
弹簧用于支撑车身和车轮之间的重量，减震器则用于减少由于路面不平而产生的振动。
悬挂结构起到连接车轮和车身的作用，并提供运动约束。
为了对汽车悬架系统进行建模，本文选用ADAMS软件进行动力学仿真。
首先，建立汽车悬架系统的三维模型，并设置合适的运动约束和连接关系。
然后，对系统进行刚体化处理，即将弹簧和减震器视为刚体，并通过刚体连接建立弹簧和减震器与车身和车轮的连接关系。
最后，通过添加合适的约束条件和初始条件，完成悬架系统的建模。
3.参数化设计为了对汽车悬架系统进行优化，需要对其相关参数进行设计和优化。
本文利用ADAMS的参数化设计功能对悬架系统的参数进行建模，并设置了相应的参数范围和步长。
通过参数化设计，可以根据实际需求快速调整和优化悬架系统的参数。
4.悬架系统优化在悬架系统优化中，本文设定了性能指标和约束条件，以最小化车身加速度和最大化车轮垂直位移为优化目标，同时考虑到车身重心的稳定性和悬架系统的刚度。
通过ADAMS的优化模块，对悬架系统的参数进行优化，并得到了最优解。
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析对于汽车主动悬架系统建模和动力特性仿真分析，可以分为两个方面，即建模和仿真。
首先是汽车主动悬架系统的建模。
建模的目的是通过数学方程和物理模型来描述悬挂系统的运动和特性。
建模可以从两个方面入手，一是车辆运动模型，二是悬挂系统模型。
车辆运动模型是描述车辆整体运动的数学模型，它包括车辆的质心、惯性力、加速度等参数，并考虑到车辆在不同路面条件下的受力情况。
一般可以采用多自由度的运动方程来描述车辆的运动。
悬挂系统模型是描述悬挂系统特性的数学模型，它包括弹簧、阻尼、悬挂支架等组成部分，并考虑到悬挂系统的动力学特性，如频率响应、刚度、阻尼等参数。
根据悬挂系统的工作原理和设计参数，可以建立悬挂系统的数学模型。
其次是动力特性的仿真分析。
仿真分析的目的是通过数值计算和仿真模拟来模拟和预测悬挂系统在不同工况下的动力特性。
可以通过将建立的悬挂系统模型和车辆运动模型导入仿真软件中进行仿真分析。
动力特性的仿真分析包括四个方面：路面输入、悬挂系统响应、车辆运动和动力性能评估。
路面输入是指对车辆行驶过程中的路面输入进行模拟和预测，可以通过信号生成器生成不同频率、振幅和相位的路面输入信号。
悬挂系统响应是指悬挂系统对路面输入做出的响应。
可以通过差动方程、拉普拉斯变换等方法来求解悬挂系统的动态响应，并得到悬挂系统的频率响应曲线、阻尼比、刚度等参数。
车辆运动是指车辆在不同路面输入下的运动情况，包括车辆的加速度、速度、位移等参数。
可以通过对车辆运动模型进行数值计算和仿真模拟来模拟和预测车辆的运动情况。
动力性能评估是指对悬挂系统的性能进行评估和比较，可以通过对悬挂系统的频率响应、稳定性、舒适性等指标进行计算和分析，来评估悬挂系统的动力性能。
总的来说，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是一项复杂而又重要的任务，通过对悬挂系统的建模和仿真，可以帮助设计和优化悬挂系统，提高车辆的悬挂效果和驾驶舒适性。
某微型轿车麦弗逊悬架转向系统建模与性能仿真分析(中期报告)
河北工业大学本科毕业设计中期报告毕业设计（论文）题目：某微型轿车麦弗逊悬架转向系统建模与性能仿真分析专业：车辆工程学生信息:学号:110249 姓名:高立通班级：车辆111指导教师信息:姓名:卞学良职称:教授报告提交日期：2015年4月23日一.毕业设计总体设计要求运用UG软件建立麦弗逊悬架装置的零件模型，用虚拟装配技术进行装配建模，然后导入ADAMS，利用ADAMS 软件建立麦弗逊悬架装置虚拟样机模型，对其工作性能进行仿真分析，得出仿真结果。
通过本次毕业设计，使学生掌握麦弗逊悬架装置建模和动态仿真的一般方法。
二.毕业设计进展情况经过这几周的建模、装配等工作，毕业设计取得了阶段性成果。
在建模之前查阅了与麦弗逊悬架相关的文献资料，初步了解了麦弗逊悬架的基本组成和工作过程，之后进行了建模装配和仿真。
为了防止麦弗逊悬架关键点的位置发生变动，在UG里面直接画出各个零件装配在一起的图，图如下：1.零件图：车轮2.装配图：三.毕业设计过程中的问题及其解决方法由于以前已经学习过UG，所以在建模的过程中没有遇到什么问题四.下一步工作内容下一步的工作内容就是对麦弗逊悬架进行运动仿真，做出需要的性能曲线，其中主要用到ADAMS运动仿真软件，所以下一步的首要任务就是先熟悉一下ADAMS软件，然后把用UG建立的麦弗逊悬架模型导入ADAMS/VIEW软件，对其进行运动仿真。
汽车转向系统的建模（尽量简化）转向时所需施加的力（移动副位移驱动）车轮跳动时左右两侧运动是否一致（？）内转向轮和外转向轮（理论值与实际值的对比）横摆臂的建模外轮实际转向角函数（外转角---时间或位移）：曲线1外轮理论转向角函数（内转角---时间或位移）：曲线2内轮实际转向角函数（内转角---时间或位移）：曲线3 【即理论】外轮实际转角与理论转角之差函数（外转角差---实际内转角）：曲线4内外车轮实际转角之差函数（实际转角差---实际外转角或实际内转角）：曲线5 内外转向轮转角理论关系曲线：曲线6内外转向轮转角实际关系曲线：曲线7（曲线6和曲线7合成在一张图上显示如何做?）转向拉杆位移驱动：线性位移驱动（大小？）地面的驱动：正弦关系（-50mm---50mm）1.驱动的函数表达式：60*sin（360d*time）车轮跳动量为（-60mm---60mm）2.函数：DZ(MARKER_86, MARKER_89) （-60mm----60mm）Mea1:车轮跳动测量曲线3.函数：ATAN(DY(MARKER_36, MARKER_59)/DZ(MARKER_59, MARKER_36))Mea2:主销内倾角变化曲线4.函数：ATAN(DX(MARKER_59, MARKER_36)/DZ(MARKER_36, MARKER_59))Mea3:主销外倾角变化曲线5.函数：ATAN(DY(MARKER_85, MARKER_30)/DZ(MARKER_85, MARKER_30))Mea4:车轮外倾角变化曲线6.函数：DY(MARKER_91, MARKER_93)-DY(MARKER_90, MARKER_92)Mea5：车轮前束变化曲线从汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角。
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化.doc
本科毕业论文（设计）题目汽车悬架系统建模与优化学院工程技术学院专业车辆工程年级2011学号姓名指导教师成绩2015年 5 月31 日目录摘要 (3)Abstract (5)0 文献综述 (5)0.1 前言 (3)0.1.1 悬架组成元件和分类 (3)0.2 国内外有关汽车悬架的研究情况 (4)0.2.1 国外研究情况 (4)0.2.2 国内研究情况 (4)1 引言 (5)2 双横臂式前独立悬架模型的创建 (6)2.1 创建新的模型 (7)2.2 工作环境的设置 (7)2.3 设计点（Point）的创建 (7)2.4 主销的创建 (8)2.5 上横臂的创建 (9)2.6 下横臂的创建 (9)2.7 拉臂的创建 (10)2.8 转向拉杆的创建 (10)2.9 转向节的创建 (10)2.10 车轮的创建 (10)2.11 测试平台的创建 (11)2.12 弹簧的创建 (12)2.13 球副的创建 (13)2.14 固定副的创建 (13)2.15 旋转副的创建和修改 (14)2.16 移动副的创建 (15)2.17 点-面约束副的创建 (15)2.18 模型的保存 (16)2.19 模型的验证 (16)3 前悬架模型的仿真分析 (16)3.1 添加驱动 (17)3.2 主销内倾角的测量 (17)3.3 主销后倾角的测量 (19)3.4 前轮外倾角的测量 (20)3.5 前轮前束角的测量 (22)3.6 车轮接地点侧向滑移量的测量 (23)3.7 车轮跳动量的测量 (25)3.8 前悬架特性曲线的创建 (26)3.8.1 主销内倾角-车轮跳动量相对变化曲线 (26)3.8.2 主销后倾角-车轮跳动量相对变化曲线 (28)3.8.3 前轮外倾角-车轮跳动量相对变化曲线 (29)3.8.4 前轮前束角-车轮跳动量相对变化曲线 (29)3.8.5 车轮接地点侧向滑移量-车轮跳动量相对变化曲线 (30)3.9 保存测试成功的前悬架模型 (31)4 前悬架模型的细化（将前悬架模型参数化） (31)4.1 设计变量的创建 (32)4.2 设计点的参数化 (35)4.3 物体的参数化 (38)5 前悬架模型的优化 (40)5.1 定义目标函数 (40)5.2 参数的优化 (41)6 结论 (46)7根据已有参数结合优化结果画出悬架的装配图 (46)致谢 (48)汽车悬架系统建模与优化摘要：本设计以某轿车的双横臂式前独立悬架为研究对象,以降低汽车轮胎的磨损量为研究目标,对前悬架模型的几何参数进行优化设计。
汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计
汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计作为汽车底盘中重要的一部分，悬架系统承担着车身支撑以及减震的重要功能。
一个优秀的悬架系统可以提供良好的操控性和驾驶舒适性，对汽车的性能和安全性有着至关重要的影响。
本文将探讨汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计，旨在提升汽车悬架系统的性能。
一、悬架系统动力学建模悬架系统的动力学建模是优化设计的基础。
动力学建模的目的是描述悬架系统在不同工况下的运动规律和力学特性。
常用的悬架系统动力学模型包括质点模型、弹簧-阻尼-质量模型以及多体动力学模型等。
质点模型是最简单的悬架系统动力学模型，它基于质点运动学和动力学原理来描述悬架系统的运动规律。
质点模型可以用来分析悬架系统的振动特性和悬架与车身的相对运动。
弹簧-阻尼-质量模型是一种常用的悬架系统动力学模型，它把悬架系统看作是由弹簧、减震器和质量单元组成的动力学系统。
这种模型能够更加准确地描述悬架系统的力学特性，包括悬架系统的减震性能和下垂量等。
多体动力学模型是最复杂的悬架系统动力学模型，它考虑了悬架系统的多个部件之间的相互作用。
多体动力学模型可以有效地预测悬架系统在复杂路况下的运动规律和力学响应。
二、悬架系统优化设计基于悬架系统的动力学模型，可以进行悬架系统的优化设计。
悬架系统的优化设计旨在提升汽车的操控性、驾驶舒适性和安全性。
1. 悬架系统刚度与减震器调校悬架系统刚度对汽车的操控性和驾驶舒适性有着重要的影响。
较高的悬架系统刚度可以提高车辆的操控性能，但对驾驶舒适性会产生不利影响。
因此，在悬架系统的优化设计中，需要根据车辆的使用环境和性能要求来选择合适的悬架系统刚度。
减震器是悬架系统中起到减震功能的重要部件。
通过对减震器的调校，可以改善车辆在不同路况下的驾驶舒适性和操控性能。
减震器调校需要考虑悬架系统的刚度、减震器特性以及车辆的动力学特性等因素。
2. 悬架系统动态特性与操控性优化悬架系统的动态特性对车辆的操控性能有着重要的影响。
汽车悬架、转向和制动系统建模与相互影响分析 李玉超
汽车悬架、转向和制动系统建模与相互影响分析李玉超摘要：本文建立了整车的悬架、转向和制动系统的数学模型，深入分析了转向以及制动工况下的整车性能指标的变化规律，通过试验对所做的仿真进行了部分验证，试验结果与仿真的趋势相吻合，也论证了所做仿真的正确性，为底盘多系统的进一步研究提供了参考。
关键词：汽车悬架；转向和制动；系统建模；相互影响1底盘系统的数学模型1.1整车动力学模型悬挂质量运动的模型采用7自由度，其模型如图1所示。
建模时作以下规定：以过悬挂质量质心垂直于地面的轴为Z轴，车辆前进方向为X轴，以垂直于X轴和Z轴且过质心的直线为Y轴。
考虑到当汽车转向(制动)时，悬挂质量的惯性力形成了侧倾(俯仰)角加速度，以及当转向和制动同时进行时，又存在着俯仰、侧倾和车身垂直加速度的耦合，可以建立如式(1)和式(13)所示的侧倾和俯仰运动方程以及其它运动方程如下：其他参数的物理意义见图1。
1.2制动系统数学模型由于底盘3个系统有复杂的运动状况，所以在建立制动系统的数学模型时，要充分考虑到车辆的纵向加速度、侧向加速度和车身侧倾对车辆载荷的影响。
垂直载荷发生变化会导致各车轮的侧向力和纵向力都发生变化。
所以考虑转向时的汽车制动模型为式中，各车轮侧向力和纵向力可由1.3中轮胎模型求出，各参数的意义可参考图2。
制动力矩的数学模型[7]为i——制动杠杆比ph——操纵机构效率B——助力器助力比mD——制动主缸直径0p——推出压耗wcA——制动分泵面积h——分泵效率fiB——制动器效能因素R——车轮制动鼓半径考虑载荷的转移以及与非簧载质量和悬架参数有关的向心力，可得车轮垂直载荷计算公式为式中L――轴距Ｒo――转向半径ho――车辆质心到侧倾轴线的距离在这里以轮1为例，定义)2/(Lhumo&为纵向惯性力，sfoomkvLmRLhbh)2/(])([0为侧向惯性力。
上述2惯性力是影响载荷变化的主要原因。
从图3和图4可以看出，当汽车处于转向工况时，由于前轮转角的变化会导致侧向力的变化，同时形成整车的侧向运动(产生侧向加速度)，从而导致轮胎载荷中侧向惯性力的变化(见式(22)和式(17)～(20))，载荷的变化又会影响纵向力的变化，导致制动距离发生变化；当转向制动时，悬架运动的纵向惯性力也会导致前后轮载荷变化，前后轮的纵向力也发生变化；另外，当轮胎工作于饱和状态时，侧向力的增加也会导致纵向力的减小，从而导致制动距离的增加，降低了汽车的安全性。
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析
汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。
主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。
减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。
这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。
接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。
在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。
通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。
同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。
比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。
此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。
通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。
总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。
通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。
这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。
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Ｉ ｍｓ Ｈ Ｌ ） Ｉ ｍｓ Ｌ ） ω ）－（ ω＋（ θ ω＋ ｘ ｚ＋ ｓ ｚ＋ ｓ
２ Ｉ （ （ ｖ ＋ｕ ） （ Ｈ－Ｌ ）＝ ∑ ＭＸ θ ω＋ ω ）－ｍｓ ω θ ｚ ｓ · ·
２
２
（ １ ） 其中 Ｆ ＋Ｆ －Ｆ －Ｆ ） ｄ ∑ ＭＸ＝（
２ ３ １ ４
（ ２ ）
垂直运动模型 ｍｓ （ ｚ Ｌ ）＝ ∑ Ｆ ｓ－ ｓθ ｉ 其中 Ｆ ｋ （ ｚ ｚ ）＋ｃ （ ｚ ｚ ）－ １＝ ｓ １ ｕ １－ ｓ １ １ ｕ １－ ｓ １ ｋ ｚ ｚ ａ ｆ ｕ ２－ ｕ １ － ２ ｄ ２ ｄ
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１ 底盘系统的数学模型
１ １ 整车动力学模型 悬挂 质 量 运 动 的 模 型 采 用 ７自 由 度， 其模型如 以过悬挂质量质心 图 １所示。建模 时 作 以 下 规 定： 车 辆 前 进 方 向 为 Ｘ轴， 以 垂直 于 地 面 的 轴 为 Ｚ轴， 垂直于 Ｘ轴和 Ｚ轴 且 过 质 心 的 直 线 为 Ｙ轴。 考 虑 到当汽车转向（ 制动） 时， 悬挂质量的惯性力形成了 侧倾（ 俯仰） 角加速度， 以及当转向和制动同时进行 时， 又存在着俯仰、 侧 倾 和 车 身 垂 直 加 速 度 的 耦 合， 可以建立侧倾、 俯仰运动方程以及其他运动方程。 其中
Ｚ ｈ ｕＨ ｕ ｉ Ｃ ｈ ｅ ｎＷｕ ｗ ｅ ｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄＡ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｂ ｉ ｌ ｅＥ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
引言 汽车底盘是一个复杂的系统， 它主要包括悬架、 转向和制动等子系统。悬架系统作为车身与底盘连 接的桥梁， 对整车的平顺性有重要影响； 转向系统遵 循驾驶员的输入指 令 使 转 向 轮 转 向， 以获得对车辆 方向的控制， 它决定着汽车的转向灵敏性、 轻便性和 操纵稳定性等； 而制动系统则直接影响到汽车的安 全性。表面上看， 这 ３个 子 系 统 各 自 决 定 着 不 同 的 性能， 实际上， 当汽 车 在 不 同 的 工 况 下 行 驶 时， 各子 系统间的运动相互影响、 相互作用。从纵向来看， 单
Ｆ ｋ （ ｚ ｚ ）＋ｃ （ ｚ ｚ ）－ ４＝ ｓ ４ ｕ ４－ ｓ ４ ４ ｕ ４－ ｓ ４ ｋ ｚ ｚ ａ ｒ ｕ ３－ ｕ ４ － ２ ｄ ２ ｄ
·
·
(
)
（ ７ ） （ ８ ） （ ９ ） （ １ ０ ） （ １ １ ） （ １ ２ ）
·
ｍｕ ｚ ｋ （ ｚ ｚ ）－Ｆ （ ｉ ＝ １～ ４ ） ｉ ｕ ｉ＝ ｔ ｉ ｇ ｉ－ ｕ ｉ ｉ 当俯仰角 θ 、 侧倾角 在小范围内， 近似有 ｚ ｚ ａ －ｄ θ ｓ １＝ ｓ－ ｚ ｚ ａ ＋ｄ θ ｓ ２＝ ｓ－ ｚ ｚ ｂ ＋ｄ θ ｓ ３＝ ｓ＋ ｚ ｚ ｂ －ｄ θ ｓ ４＝ ｓ＋ 俯仰运动方程为
· · · · · ·
（ ３ ）
( (
)
·
（ ４ ）
式中， 各车轮侧 向 力 和 纵 向 力 可 由 １ ３节 中 轮 胎模型求出， 各参数的意义可参考图 ２ 。
７ ］ 制动力矩的数学模型 ［ 为
Ｆ ｋ （ ｚ ｚ ）＋ｃ （ ｚ ｚ ）＋ ２＝ ｓ ２ ｕ ２－ ｓ ２ ２ ｕ ２－ ｓ ２ ｋ ｚ ｚ ａ ｆ ｕ ２－ ｕ １ － ２ ｄ ２ ｄ
１～ ６ ］ 。从这 些 研 究 结 果 可 以 看 出， 汽车底 研 Nhomakorabea工作 ［
收稿日期：２ ０ ０ ９ ０ １ ２ １ 修回日期：２ ０ ０ ９ ０ ５ １ ２ ５ ０ ５ ７ ５ ０ ６ ４ ） 和安徽省“ 十一五” 科技攻关计划重点项目（ ０ ７ ０ １ ０ ２ ０ ２ ０ ８ ２ ） 国家自然科学基金资助项目（ 作者简介：祝辉， 博士生， 主要从事车辆动力学与控制研究， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｚ ｈ １ ９ ８ １ ０ ９ ０ ２ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｍ 通讯作者：陈无畏， 教授， 博士生导师， 主要从事车辆动力学与控制研究， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ：ｃ ｗ ｗ ＠ｍ ａ ｉ ｌ ． ｈ ｆ ． ａ ｈ ． ｃ ｎ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇｉ ｎｍ ａ ｎ ｙｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔｗ ｏ ｒ ｋｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ｔ ｈ ｅｍ ａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓｏ ｆ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ，ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｒ ｅｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓａ ｎ ｄｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓａ ｍ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅｔ ｈ ｒ ｅ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓａ ｒ ｅａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｂ ａ ｓ ｅ ｄｏ ｎｔ ｈ ｅａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｓａ ｍ ｏ ｎ ｇｔ ｈ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ，ｔ ｈ ｅｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄｔ ｏｂ ｅｐ ａ ｉ ｄａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎｔ ｏａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄｔ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｂ ｅｔ ａ ｋ ｅ ｎｉ ｎｔ ｈ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓａ ｒ ｅｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｏ ｆｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇｓ ｈ ｏ ｗｔ ｈ ｅｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｍ ｏ ｎ ｇｔ ｈ ｅｔ ｈ ｒ ｅ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ，ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ． Ｋｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ，Ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｂ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ，Ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ
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农 业 机 械 学 报 ２０１０年
盘的很多子系统都可通过各种方法来改善相应的局 部性能， 但是多数文 献 都 没 有 完 全 给 出 ３个 系 统 精 确的数学模型， 有的甚至没有分析悬架、 转向和制动 ３个系统之 间 相 互 运 动 的 联 系 和 影 响。 因 此， 本文 分析各系统间 建立底盘中的 ３个 系 统 的 数 学 模 型， 的相互影响。
２ ２ （ Ｉ ｍｓ Ｈ ） （ ）＋（ Ｉ ｍｓ Ｈ ） （ θ＋ω＋ ω ω－ ｙ＋ ｘ＋ ２ ２ ２ ２ Ｉ ｍｓ Ｈ Ｌ ） Ｉ ｍｓ Ｌ ） θ ω ）－（ ω ＋（ θ ω－ ｘ ｚ＋ ｓ ｚ＋ ｓ
Ｉ （ ）＋ｍｓ （ ｕ－ｖ ） （ Ｈ－Ｌ ）－ ω＋ω ω θ ｚ ｓ
· · ２ ｍｓ Ｌ ｚ ｍｓ Ｌ ＝ ∑ ＭＹ ｓ ｓ＋ ｓθ · ·
图１ 整车运动模型 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ
侧倾运动方程为
· · · · · ·
２ ２ （ Ｉ ｍｓ Ｈ ） （ ）－（ Ｉ ｍｓ Ｈ ） （ －θ ω－θ ω θ ω＋ ｘ＋ ｙ＋
其他参数的物理意义如图 １所示。 １ ２ 制动系统数学模型 由于 底 盘 ３个 系 统 有 复 杂 的 运 动 状 况， 所以在 建立制动系统的数 学 模 型 时， 要充分考虑到车辆的 纵向加速度、 侧向加 速 度 和 车 身 侧 倾 对 车 辆 载 荷 的 影响。垂直载荷发生变化会导致各车轮的侧向力和 纵向力都发生变化。所以考虑转向时的汽车制动模 型为 ｍｕ＝－（ Ｆ ｃ ｏ ｓ Ｆ ｃ ｏ ｓ Ｆ ｓ ｉ ｎ δ δ δ ｘ １ ｆ＋ ｘ ２ ｆ＋ ｙ １ ｆ＋ Ｆ ｓ ｉ ｎ Ｆ Ｆ ） δ ｙ ２ ｆ＋ ｘ ３＋ ｘ ４ （ １ ５ ）
Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄＩ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎＡ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇａ ｎ ｄＢ ｒ ａ ｋ ｉ ｎ ｇＳ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ
２０１０年 １月 Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ １ ２ ９ ８ ． ２ ０ １ ０ ． ０ １ ． ０ ０ ２
农 业 机 械 学 报
第４ １卷 第 １期
汽车悬架、 转向和制动系统建模与相互影响分析
祝 辉 陈无畏
（ 合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
个子系统的运动会 对 汽 车 的 各 使 用 性 能 产 生 影 响。 从横向来看， 多个子系统并存， 它们之间必然存在着 相互协调的问题。当对各个子系统按不同的性能指 标进行改进（ 从结构或从 控 制 的 角 度） 时， 这些子系 统的简单迭加并不能获得良好的综合性能。若某一 子系统从结构上或 从 控 制 上 加 以 改 进， 以获得更好 性能时， 那么它对其 他 子 系 统 的 间 接 影 响 也 大 大 增 强。 关于汽车底盘各系统的相互影响及针对多个子 系统的协调， 近年来 已 有 不 少 学 者 进 行 了 这 方 面 的