摆振是一种可能发生在摩托车、汽车、飞机、拖车和手推车等轮式运输设备转向机构上的自激振动现象,也是一种影响运输设备正常工作的质量缺陷。汽车摆振表现为转向轮绕其主销的持续摆动,其实质是非线性机械振动系统的一种分岔现象。汽车摆振只发生在某一个速度区间内,当车速进入摆振速度区间时,摆振才可能发生,离开该速度区间则会消失。当车速的变化使得汽车发生摆振或摆振消失时,则该系统发生了Hopf分岔,因此摆振属于Hopf分岔。近几十年以来,已有许多学者关注摆振问题,并进行了大量的理论研究和实验探索,取得了丰硕的研究成果。但这些研究对汽车摆振发生机理的解释并不充分,对引起摆振的各种因素的研究并不完整,因此目前还没有完全解决汽车摆振问题。已有的相关研究主要考虑汽车转向轮动力学模型、转向系统结构参数、前轮定位参数、运动副之间的间隙和汽车悬架参数等对摆振的影响,但对于装入电驱动系统的电动汽车摆振问题和车身运动对摆振的影响问题并没有涉及。对于电动汽车,其所涉及的前轮摆振问题的物理机理全部存在,轮胎弹性、路面激励和轮胎不平衡等因素也同样存在。同时,由于电驱动系统的装入,引起了汽车的簧下质量增加、汽车的重心改变和驱动系统机电耦合等新问题。车身运动产生的作用力通过悬架传递到轮胎,摆振产生的前轮轴侧摆也会通过悬架传递到车身,车身运动和前轮摆振之间存在相互的耦合作用,因此有必要更深入地进行研究。针对上述问题,参照试验用用电动汽车结构,综合考虑前悬架的结构、汽车的前轮定位参数、轮胎的动态特性和车身对摆振的耦合作用,应用第二类拉格朗日方程,分别建立了5自由度电动汽车摆振系统模型和考虑车身运动耦合作用的9自由度汽车摆振系统模型。基于汽车摆振时的轮胎侧偏纵滑混合工况,建立了轮胎的动力学模型,同时建立了轮胎的摆角与侧偏角之间的非完整约束关系。依据所建立的9自由度摆振系统数学模型,分析了车身运动与前轮摆振之间的耦合关系。应用数值分析与仿真的方法,求解了模型不同的两种摆振系统在初始激励的作用下各自由度的动态响应,并从动态响应的时间历程、功率谱密度图和稳态相图等方面对其进行了深入的分析。基于状态方程,求解了车速变化时非线性摆振系统的线性派生系统状态矩阵的特征值轨迹。基于该特征值轨迹,应用线性系统稳定系定理和李亚普诺夫给出的关于非线性系统稳定性的判别定理,比较分析了模型不同的两个摆振系统的Hopf分岔特性和运动稳定性,讨论了车轮质量、车身质量、汽车重心位置的改变对摆振系统Hopf分岔特性和运动稳定性的影响。通过计算各自由度的功率谱密度,得到了摆振系统各自由度的振动频率以及这些频率值之间的关系,同时研究了汽车速度变化对前轮摆振频率的影响。通过与燃油汽车比较,研究了电动汽车车轮质量的增加对摆振的影响,同时也研究了主销后倾角,主销内倾角等汽车前轮定位参数对汽车摆振的影响。应用数值计算的方法,分别研究了摆振系统各自由度的振幅和车速的关系,研究了汽车的车身质量、汽车重心的位置和汽车的前悬架倾角等参数对各自由度振幅的影响以及这些参数对汽车摆振速度范围的影响。使用实验室搭建的试验样车,开展了直线行驶摆振试验和配重行驶摆振试验。通过对试验数据进行分析,验证了所建立模型的准确性和数值仿真结果的正确性,研究结果为电动汽车设计和摆振防止措施的实施提供了理论依据。