随着社会的发展、经济水平的提升以及交通法规的不断修订与完善,汽车拖车组合系统(Car-trailer combinations,CTC)越来越多地走进人们的生活。与普通乘用车不同,CTC包含了多个车辆运动学和动力学耦合问题。在高速行驶过程中,当CTC受到来自路面激励或者气流的扰动时,会比较容易出现折叠、横向摆振等复杂的失稳现象,危害人们生命财产安全。本文针对CTC系统,建立起包含悬架特性的5自由度扩展单轨模型,系统研究了悬架特性的引入对CTC车身摆振的影响机理。论文主要完成工作如下:(1)建立了5自由度CTC扩展单轨模型和基于Trucksim软件的虚拟样机模型。在扩展单轨模型中考虑了轮胎和悬架减振器的非线性特性,并包含牵引车和拖车的侧倾、侧向以及横摆运动。提出以判定系数r~2作为模型评价标准,通过对扩展单轨模型与商业软件Trucksim模型中车辆的各运动状态量(牵引车、拖车的横摆角速度、牵引角等)的判定系数进行计算,验证了扩展单轨模型的正确性。(2)系统研究了悬架系统特性对CTC车身摆振行为的影响机理。悬架特性主要考虑了悬架弹簧刚度、减振器阻尼特性以及减振器失效行为。对比分析了不同减振器阻尼特性及弹簧刚度对车辆动态稳定性的影响,得出悬架系统中影响CTC车身摆振的主要因素。减振器非线性因素的引入,会使得CTC运动复杂性增加,不仅对系统的动态响应产生影响,而且会使系统的全局稳定性发生改变。另外利用减振器失效模型研究了减振器发生空程畸变失效后对CTC车身摆振的影响机理。(3)利用非线性动力学理论中的分析方法,对CTC系统动力学稳定性和失稳机理进行了分析。通过Hurwitz判据法求出CTC系统的动态临界车速,再根据Hopf定理证实了该速度为系统的Hopf分岔点,而且在该速度下会出现Hopf分岔现象并产生极限环。另外通过对系统特征根的研究,重点分析了主导极点对CTC动态响应的影响。最后对CTC系统的多平衡点分岔特性、失稳机制及全局稳定性进行了研究。(4)研究了CTC系统参数对车辆动态稳定性的影响。结果表明,路面附着系数、拖车横摆转动惯量、拖车前轴与铰接点之间的距离等参数对系统的动态临界车速影响较大。研究结果为CTC系统在设计阶段的整车开发提供科学依据。(5)将增量谐波平衡法应用于CTC车身摆振机理的研究。利用增量谐波平衡法能够求得CTC系统的解析表达式,式中各参数意义较为明确,并且可以直接求出系统的响应频率,有利于对系统动态响应进行频域分析。通过与Runge-Kutta数值方法求得的结果进行对比分析,证实了增量谐波平衡法可以被应用于CTC车身摆振的研究。