众所周知，汽车摆振是某些车辆在一定条件下转向轮绕主销的持续摆动现象。摆振的影响因素众多，机理复杂，很难在车辆设计开发初期对其进行预测和控制，是底盘设计中很难解决的问题之一。国内外把摆振分为强迫型摆振和自激型摆振，强迫型摆振主要研究外界周期性激励力引起的共振现象，自激型摆振认为是系统中非线性环节所引起的振动现象，如轮胎侧偏非线性、轮胎松弛效应、转向系干摩擦、间隙等。自激型摆振的研究，通常是建立简化的摆振数学模型，计算系统的固有振动模态，或者是利用稳定性判据进行稳定性分析。摆振动态过程的仿真是研究自激型摆振的一个重要途径，可以用于汽车设计开发初期对自激型摆振进行预测和控制，目前国际上有关自激型摆振动态过程仿真的研究比较少。现有的汽车动力学模型缺少影响自激型摆振的关键环节，导致模型不能对自激型摆振的动态过程进行仿真。基于上述现状，本文在对自激型摆振关键环节研究的基础上，试图应用动态仿真的方法探索自激型摆振的仿真，重点研究了自激型摆振动态过程建模的关键问题、车辆仿真系统的平衡方法、自激型摆振动态过程的仿真及关键影响因素的分析。第一，自激型摆振动态过程建模的关键问题研究。车辆系统中的一些关键环节对自激型摆振有重要影响，为了使模型自身具备仿真自激型摆振的能力，需要在模型中对这些关键环节进行准确建模。（1）转向系统左右车轮的协调能力对摆振有很大影响，本文建立起转向系统完备动力学模型，左右车轮、转向节、转向横拉杆、齿条组成了一个完整的动力学系统，转向系统阿克曼机构实现力输入，建立起左右车轮间的力学联系，实现了左右车轮的自适应协调；（2）转向系统静摩擦对摆振有一定的抑制能力，干摩擦的静动摩擦状态切换会引起系统特征值和固有频率的变化，借鉴D.Karnopp的摩擦模型，建立起静、动摩擦分离的转向主销干摩擦模型，准确描述了转向系统的静摩擦特性，实现了转向死区的模拟，使转向系模型具备一定的抵抗外界干扰的能力；（3）胎体的弹性特性对摆振有重要影响，本文建立了考虑胎体弹性的车轮模型，将车轮简化为轮辋和胎体，引入胎体弹簧阻尼和胎体动力学，准确描述轮胎的弹性特性，实现了轮心处的力向转向系统的动态输入，准确计算轮胎接地印迹处运动状态；（4）为使模型能在非水平路面仿真，研究了非水平路面的探测算法，建立了适用于非水平路面的探测模型，可以实时探测非水平路面轮胎接地点处的高程和法向量，使模型适用于非水平路面的仿真。第二，车辆仿真系统的平衡方法研究。初始状态是自激型摆振激发的必要前提，为了确定出正确的车辆模型初始状态，对车辆仿真系统的平衡方法进行了研究，提出了一种适用于全工况的平衡方法。（1）传统平衡方法，仅适用于车轮接地工况，而不能解决车轮离地的特殊工况，本文基于powell方法建立了车轮离地优化算法，把车体垂向位移自由度作为优化目标，实现了车轮离地工况的平衡问题；（2）针对传统非线性迭代算法—牛顿拉斐逊迭代法必须要计算雅克比矩阵解析表达式的特点，本文建立拟牛顿无导数迭代算法，利用替代的方式来求解系统的雅克比矩阵，从而使迭代算法不受雅克比矩阵的解析表达式很难获取的限制；（3）平衡方法把待求变量分为边界条件和初始状态，在外循环用优化方法求边界条件，在内循环用非线性迭代算法求初始状态。第三，自激型摆振动态过程的仿真研究。建立了整车动力学模型，对模型稳态性能的正确性进行了试验验证。通过典型摆振工况的仿真，验证了模型具备仿真自激型摆振动态过程的能力；分析了一些关键环节的建模对自激型摆振动态过程仿真的重要性；对影响自激型摆振的关键因素进行了仿真分析，包括：外界激励大小、胎体弹性、转向系统惯量、主销后倾角、车速等，得出以下结论：（1）外界激励必须足够大，自激型摆振才可能被激发；（2）胎体的弹性越小，越容易产生自激型摆振；（3）转向系统的惯量越大，越容易产生自激型摆振；（4）转向系统的刚度越大，越不容易产生自激型摆振；（5）主销后倾角越大，越容易产生自激型摆振；（6）自激型摆振有一定的速度区间，当小于或大于这个速度区间时，摆振将不会发生。所得仿真结论与工程经验相吻合，进一步验证了模型能够较为准确的仿真自激型摆振的动态过程。