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1、摘要目前轿车的转向形式可分为两种:前轮转向(2WS)和四轮转向(4WS)。前者的使用范围较为普遍,而后者作为一种新技术,主要应用在中高级和新型轿车上。所谓四轮转向,是指汽车转向时除前轮转向之外,再附加相应的后轮转向。四轮转向技术可使汽车既能保证汽车低速行驶时转向的机动性,也能保证高速行驶时的操纵稳定性,使车身的横摆和侧倾减小,能有效地克服前轮转向汽车的缺点。本文总结回顾了四轮转向技术的发展历史、现状以及研究趋势。即使4WS这项技术早已备受高度关注,并且在研发上比以往取得更多的进展,然而该技术仍然还未能在

2、商用汽车上得到广泛应用。这是因为,还没有一个成熟的理论对汽车四轮转向运动行为进行深刻的阐述,导致在运用现代理论进行研究时,在其方法上依靠更多的还是经验,而不是根据令人信服的理论依据,尤其是当考虑到实际行驶中无法避免的非线性因素时,汽车模型更加趋于复杂,仅靠经验,几乎无法得到准确结果。因此,本文针对四轮转向系统的非线性因素,通过建立非线性动力模型以及结合动力学理论,以求研究出其稳定性以及验证该模型的合理性。关键词:四轮转向,二自由度,动力学,非线性。IAbstract4WS(fourwheelsteeri

3、ng)isanewtechnologyinvehiclesystems.Comparedwiththecurrent2WS(twowheelsteering),4WShassuchadvantages:whenthevehicleturnsatlowvelocity,itProvidesmoresmallersteeringradiusandimprovestheflexibility;whenthevehicleturnsathighspeed,itimprovestheoperationstabil

4、ity.Thisthesishasreviewedbothofthehistoryandresearchtrendsof4WS.Thetechnologyhasdrawnmuchattentiontheseyears,andgreatimprovementhasbeenmadeinexperiment.However,4WScanstillnotbeusedwidelyincommercialvehicle.Thiswasduetolackingasetofmaturetheoreticalsystem

5、fortheevaluationofresearch,whiledependingonexperienceinstead.Analyzedsomecommoncontrolmodels,combinedthenonlineartypemodel,anonlinear4WSmodelisputforward.Itsstabilityisanalyzedandtheresultisverifiedbysimulation,andthengavesomerationalizationadvisestolate

6、rdesignbasedontheresultofsimulate.Keyword:4WS,2DOFModel,Dynamics,NonlinearI目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1汽车四轮转向技术的发展概况11.2选题意义及主要研究内容21.3汽车四轮转向技术的研究现状31.3.1汽车四轮转向系统的非线性动力学研究现状41.4论文的工作和内容安排5第二章汽车四轮转向系统的原理及特性62.1四轮转向系统的原理和特点62.2普通汽车的差速原理92.3汽车四轮转向系统分析92.4汽车四轮转向

7、机构转向过程分析102.5四轮转向汽车的转向特性122.5.14WS系统的低速转向特性122.5.24WS系统的高速转向特性142.6本章小结15第三章基于轮胎非线性的汽车四轮转向模型研究163.1非线性因素的引入163.1.1运动中所受到的力163.1.2轮胎的受力及其模型分析173.2汽车四轮转向系统模型分析203.2.14WS三自由度模型203.2.24WS二自由度模型213.3本章小结23第四章四轮转向系统非线性动力学分析244.1司机模型的分析244.2四轮转向的非线性模型26III4.3四轮

8、转向系统的非线性动力学分析304.4结论33第五章总结34参考文献35致谢36IIIIII第一章(绪论)第一章绪论1.1汽车四轮转向技术的发展概况自19世纪发明汽车以来,前轮转向一直是汽车转向的主要方式,这种源自四轮马车的转向系统,被作为理所当然的转向形式。然而,随着科学技术的发展,人们生活水平的提高,市场对汽车,尤其是轿车性能的要求也越来越高,轿车的车速较高,就要求有更高的安全性和舒适性。因此汽车的操纵稳定性,已经成为当代汽车研究的一个重

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