小尺度電動(dòng)車橫擺穩(wěn)定性的人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)分析.pdf

1、微型電動(dòng)汽車具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)緩解城市擁堵、環(huán)境污染、能源危機(jī)的理想交通工具之一。對(duì)于重量和大小接近于人體的小尺度電動(dòng)車，是微型化、輕量化、電動(dòng)化的融合體，節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)顯著。
　　隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，與汽車操穩(wěn)性緊密相關(guān)的汽車行駛安全性問(wèn)題受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者和消費(fèi)者越來(lái)越多的關(guān)注。然而，小尺度電動(dòng)車由于極其輕量化、微型化，在汽車行駛安全性上將產(chǎn)生新的問(wèn)題需要深入研究，這是因?yàn)椋?/p>

2、與傳統(tǒng)汽車相比，小尺度電動(dòng)車的車身橫向、縱向尺寸以及質(zhì)量都有了極大的縮減，人體和汽車之間的動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，導(dǎo)致乘坐人體的力學(xué)特性、乘坐姿態(tài)和變動(dòng)行為將會(huì)對(duì)汽車行駛的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性產(chǎn)生不可忽略的影響。因此，針對(duì)橫擺動(dòng)力學(xué)而言，研究小尺度電動(dòng)車的橫擺穩(wěn)定性問(wèn)題應(yīng)當(dāng)充分考慮人-車之間的人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)。
　　為研究人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)對(duì)小尺度電動(dòng)車橫擺穩(wěn)定性的影響，論文著重開展了以下工作：
　　①提出了人-車三自由度橫擺

3、動(dòng)力學(xué)“人踩單車模型”，并進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)。在理論層面上探討了人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)對(duì)小尺度電動(dòng)車橫擺穩(wěn)定性的影響。
　?、诨诙囿w動(dòng)力學(xué)理論，利用ADAMS/Car專業(yè)化環(huán)境建立了小尺度電動(dòng)車動(dòng)力學(xué)仿真模型并開發(fā)建立了針對(duì)汽車操穩(wěn)性的駕駛員人體坐姿模型，最后構(gòu)建成人-車多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型；參照汽車操穩(wěn)性道路試驗(yàn)的相關(guān)理論與方法，設(shè)計(jì)進(jìn)行了多項(xiàng)考核汽車操穩(wěn)性指標(biāo)的仿真試驗(yàn)以確保整車模型的準(zhǔn)確性。
　?、刍谌藱C(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)

4、與汽車操縱穩(wěn)定性理論，通過(guò)ADAMS/Car與Matlab/Simulink聯(lián)合仿真對(duì)駕駛員坐姿人體進(jìn)行主動(dòng)行為模擬控制，對(duì)比分析了小尺度電動(dòng)車在是否慮及人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)時(shí)的橫擺動(dòng)力學(xué)響應(yīng)差異性以考察耦合效應(yīng)對(duì)小尺度電動(dòng)車橫擺穩(wěn)定性的影響。除此之外，還探討了部分外界因素對(duì)人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)作用效果的影響。
　　分析研究表明：
　　①“人踩單車模型”可作為研究慮及人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)時(shí)的汽車橫擺特性的簡(jiǎn)化模型，能從理論上較好地

5、解釋人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)對(duì)小尺度電動(dòng)車橫擺特性產(chǎn)生的影響。
　　②慮及人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)后，人體姿態(tài)變動(dòng)對(duì)小尺度電動(dòng)車轉(zhuǎn)向的行駛軌跡產(chǎn)生影響：耦合效應(yīng)使整車在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)軌跡發(fā)生偏移，更易造成轉(zhuǎn)向失穩(wěn)。
　　③小尺度電動(dòng)車中的人機(jī)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)延長(zhǎng)了橫擺響應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，增加了響應(yīng)峰值和超調(diào)量。然而，耦合效應(yīng)卻滯后了峰值響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)整車質(zhì)量接近人體時(shí)，在同等系統(tǒng)參數(shù)情況下，考慮與忽略其耦合效應(yīng)的車身橫擺響應(yīng)的超調(diào)量將相差