自行车是一个不稳定的系统,其运动稳定性的研究已有百年历史,由于运动过程受非完整约束,自行车的某些运动学原理仍未阐述清楚。早期学者普遍认为自行车稳定性主要与车辆的陀螺力矩和脚轮效应有关,2011年《Science》发表的论文"A bicycle can be selfstable without gyroscopic or caster effects"用系统稳定性理论和模型试验分析了无陀螺和脚轮效应自行车的稳定性,刘延柱教授对无陀螺效应和自行车脚轮效应的自行车的稳定性从力学角度对其进行了定性分析。本文采用ADMAS动力学仿真建立无陀螺效应与脚轮效应的自行车模型,并对其进行动力学仿真,对影响其稳定性的各力学量进行定量性分析。该模型利用与行驶轮反向转动的辅轮消除陀螺力矩,通过调整前轮转向轴与前轮着地点的相对位置来分析正、负和零脚轮效应C对车行驶稳定性的影响,调整前轮转向系统的质心位置和整车质心位置的布置对车稳定性的影响。利用仿真结果和数据拟合,计算自行车倾倒时的扶正力矩作为稳定性的判别依据。仿真结果显示,从速度曲线自行车倒下的时间、角度曲线的波动可以看出C>0其稳定性最好,C<0稳定性最差;C=0,前轮质心位置对稳定性也具有影响。
暂无评论