四轮转向(Four-wheel Steering)技术作为汽车新技术,可以改善汽车高速行驶稳定性,提高汽车低速转向灵敏性。以四轮转向汽车横向动力学特性作为本文的研究内容,从非线性动力学的角度探索汽车转向失稳机理,从而为汽车操纵系统的稳定性控制提供更为可靠、精确的理论支持和依据。为了研究四轮转向汽车的横向失稳机理,本文从非线性动力学角度出发,首先建立了4WS汽车二自由度汽车模型,选用魔术公式来描述轮胎的力学特性,忽略转向系统的影响,前轮转角以正弦曲线形式作为输入激励,基于4WS汽车2-DOF系统微分方程,基于Matlab/Simulink仿真软件建立非线性系统数学仿真模型,运用四阶Runge-Kutta法对本文建立的仿真系统进行计算与仿真,得出质心侧偏角随前轮转角频率变化的全局分岔图,运用‘克隆’法计算Lyapunove指数,分析了系统由稳定的周期运动走向混沌的过程,从非线性角度揭示了系统失稳的机理。考虑车身侧倾和平面运动的耦合,建立了4WS汽车三自由度汽车模型,选用考虑轮荷转移的平方公式来描述轮胎的力学特性,运用中心流形理论对系统进行降维,判定系统是否发生鞍-结分岔,并研究对开路面这种极限工况下系统由鞍-结分岔走向失稳的过程,验证4WS较于传统的2WS可以改善系统极限工况下的稳定性。为了计算分析系统稳定区域和分岔特性,考虑车身侧倾运动和汽车平面运动之间的耦合关系,建立的4WS汽车动力学方程,分析不同人-车-路参数对系统稳定区域和分岔特性的影响。总之,本文以四轮转向汽车横向动力学特性为研究对象,运用非线性理论比较深入地研究和分析了汽车转向失稳的分岔、混沌特性,进一步揭示了四轮转向汽车转向失稳机理,为深入研究四轮转向汽车技术提供了理论依据。