间隙主导型汽车摆振发生机理及动力学性态研究

根据引起摆振的主导因素，可将汽车摆振分成①轮胎主导型②结构主导型③间隙主导型三种类型。以往关于汽车摆振的研究大都针对前两种类型，关于间隙主导型摆振的研究很少。而实际上转向系间隙不可避免，使用过程中由于磨损导致间隙因素的影响更加突出。本项目以采用齿轮齿条转向器的转向系为例，综合考虑转向器、转向传动机构、转向操纵机构等转向系间隙因素的影响，以Hertz定律和以阻尼函数描述的非线性阻尼模型为基础，建立考虑间隙的转向系动力学模型，与经典摆振系统模型结合，建立间隙主导型汽车摆振系统动力学模型；在此基础上，应用PNF法对系统运动稳定性及失稳机制进行分析；应用胞映射结合Monte Carlo方法对系统全局随机动力响应进行分析，探讨间隙主导型摆振控制策略，并以抑制摆振为目的对间隙主导型摆振系统参数进行优化，为间隙主导型汽车摆振控制奠定理论基础；通过样车试验结果修正上述分析模型，并验证参数优化的效果。

分别考虑转向传动机构、转向器、转向操纵机构等转向系机构运动副间隙，建立了间隙主导型车辆摆振系统动力学模型，并对其动力学行为及关键影响因素等问题进行了分析。本项目以采用齿轮齿条转向器的非独立悬架车辆为例，以Hertz定律和以阻尼函数描述的非线性阻尼模型为基础，建立了转向传动机构、转向器以及转向操纵机构等含运动副间隙的转向系机构子系统动力学模型，对其子系统的动力学特性进行了分析。在此基础上，与经典转向系摆振系统动力学模型相结合，建立了间隙主导型车辆摆振系统动力学模型。基于该分析模型，应用数值分析方法对间隙主导型车辆摆振系统在初始位移激励下的自激摆振动力学行为等进行了系统分析，考察了间隙、车速、运动副接触刚度、阻尼等系统结构参数对于车辆摆振响应的影响，并对系统的分岔特性及系统的初值特性等进行了讨论，分析了系统的稳定性及失稳机制。在上述工作基础上，提出了通过系统结构参数的优化抑制摆振的思路，相关方法可为更好地抑制车辆摆振提供支持。申请并授权发明专利1项，在国内外核心学术期刊及ASME IDETC2012会议上已公开发表（录用）论文9篇，其中SCI源2篇，EI源8篇；另有4篇论文已通过国内外本领域核心期刊的审稿（录用通知待发）；此外有4篇外文期刊论文正在审稿中。