后轮随动转向技术是一种提高车辆操纵稳定性的方法之一,但传统的车辆后轮随动系统由于结构和材料参数的固定而有其一定的局限性,只能在一定车速范围内提高车辆的操控性。随着新型智能材料的不断涌现和发展,在机械、航空、土木等产生了许多新的技术。本文将智能材料应用于车辆后轮随动转向技术,探索性研究车辆后轮随动车辆的半主动控制技术和智能随动转向系统。考虑智能材料普遍具有粘弹性力学特性,首先利用分数阶微积分描述智能材料本构关系,综合考虑具有车辆轮胎的非线性特性和后轮随动转向系统的影响,建立车辆的三自由度非线性分数阶动力学模型。通过大量数值仿真,结果显示车辆在一定的条件下后轮会出现摆振现象,摆振属于自激振动现象。通过改变随动转向系统智能材料的参数或后轮转向系统结构参数能够可实现对后轮转向车辆摆振的抑制。通过计算得到一些随动系统相关参数的Hopf分岔图,为后轮转向机构结构参数的设计提供参考。利用新型智能材料特性提出一种半主动的控制方式,该方式可以在一定范围内调节后轮随动转向系统的相关材料参数,实现随动刚度可调,再并联一智能阻尼器实现随动系统阻尼可调,以提高随动转向车辆的稳定性。根据前轮转角与质心侧偏角的传递函数,得到随动转向系统的刚度和阻尼调节律。仿真结果表明:在线性车辆模型中,车辆的质心侧偏角和横摆角速度明显减小,车辆稳定性提高,且在高速行驶时改善效果更明显;在非线性车辆模型中,质心侧偏角更接近零值,且在低速和高速行驶状态都能有良好的控制效果。结果证明了半主动控制策略有良好的可行性和实用性,且更适用于非线性车辆模型中。为了将智能材料与随动转向技术相结合,本文设计一套智能随动转向系统,该系统由四连杆运动机构和控制操纵部分组成,在有机硅分子智能材料和智能随动转向机构的作用下通过改变随动刚度来控制后轮转角。智能随动转向系统的机械结构部分通过CATIA进行建模,并通过ADAMS进行装配和动力学仿真。仿真结果表明:智能随动转向系统具有位移放大效应,验证了智能随动转向系统的可行性。当车辆在某一速度行驶转向时,该系统只需施加一定的瞬间电流即可实现后轮转向。通过比较不同侧向力作用下的电流与随动转向角之间的关系图,表明设计的智能转向机构具有合理性与适用性。