24、车辆纵向动力学与俯仰运动分析

车辆纵向动力学与俯仰运动分析

1. 稳态纵向力与防抱死系统

在稳态情况下，归一化纵向力接近最优值。以下是不同加速度下的归一化纵向力数据：
| Ûv/g | Fx1/(m g) | Fx2/(m g) |
| — | — | — |
| -1.0 | -0.740 | -0.260 |
| -0.4 | -0.315 | -0.185 |

无论车辆属性如何，防抱死系统能提供接近最优的制动力或制动扭矩。除了避免车轮完全锁死，这也是防抱死系统的主要优点。

当车辆进行急刹车操作时，会出现强烈的俯仰反应。如下图所示，底盘的运动会导致较大的悬架行程。在稳态下，前轴压缩量达 7 cm，后轴回弹量略超 6 cm。这是由于前后轴悬架弹簧刚度不同（前轴 cSF = 20 000 N/m，后轴 cSR = 25 000 N/m），还会使底盘产生轻微的轮毂运动。

大多数司机不喜欢车辆在刹车时大幅“低头”，但直接硬化悬架并不可行，因为这会显著降低舒适性。

2. 增强型平面车辆模型

2.1 模型组成

更复杂的平面车辆模型由五个刚体组成：底盘左半部分、每个车轴的左车轮和左转向节。坐标 xC、zC 和 θC 分别描述底盘的纵向、垂直和俯仰运动。车轮和转向节中心重合，z1、z2 表示它们相对于底盘的垂直运动，旋转角度 ϕ1 和 ϕ2 描述车轮相对于转向节的旋转。底盘中心高度 h = r + hR，其中 r 是车轮半径，hR 是底盘中心相对于车轮中心的高度，a1 和 a2 定义底盘中心相对于前后轴的位置。

2.2 受力分析

转向节和底盘之间的悬架