بررسی رفتار دینامیکی غیرخطی در سامانه‏ی فرمان یک خودرو، بر اثر پدیده‏ی شمی چرخ جلو

در علم دینامیک خودرو واژه شمی به نوسانات ناخواسته‏ی چرخ های فرمان‏گیرنده حول محور فرمان‏گیری (یا کینگ پین) اشاره دارد. با وجود آن‏که عوامل ایجادکننده‏ی این پدیده دقیقاً مشخص نیست اما می توان آن را پاسخ دینامیکی سامانه‏ی فرمان خودرو به عوامل تحریک‏کننده بیرونی و تشدید داخلی بین درجات آزادی دانست. در این تحقیق به منظور بررسی عوامل ایجادکننده‏ی شمی چرخ جلو در یک خودرو، یک مدل مطلوب با سه درجه آزادی از سامانه‏ی فرمان، که جزئی‏نگری لازم تا حد ممکن در آن در نظر گرفته شده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل پارامترهای مهم سامانه‏ی تعلیق و فرمان نظیر، کستر، انحراف کینگ‏پین و غیره در نظر گرفته شده است. در گام اول معادلات دینامیکی ‏سامانه‏ی فرمان استخراج شده و سپس به صورت بی‏بعد در آمده اند. به دنبال آن به منظور بررسی رفتار ‏سیستم‏ در مجاورت نقاط تعادل، نقاط تعادل و نوع تعادل در فضای فاز بدست آمده و بررسی شده است. دوشاخگی نقاط تعادل به ازای همه‏ی پارامترهای سیستم مطالعه، اثر این پارامترها بر روی دامنه‏ی شمی بررسی شده و در قالب نمودارهای دوشاخگی نمایش داده شده است. در پایان، با استفاده از معیار لیاپانوف، امکان وقوع رفتار آشوبناک در سیستم بررسی شده است. به این ترتیب به کمک مطالعات صورت گرفته مقدار بحرانی پارامترهای سیستم برای ورود به رفتارهای غیر قابل پیش‏بینی و آشوبناک مشخص شده است. همچنین با توجه به این نتایج محدوده‏ی ایمن برای طراحی ‏سامانه‏ی فرمان مشخص شده است. نتایج نشان می‏دهد که با افزایش ضریب سختی و استهلاک سامانه‏ی فرمان، کوچک نمودن گشتاور لختی اجزای متصل به چرخ، انتخاب تایر مناسب و نیز طراحی بهینه‏ی هندسه‏‏ی فرمان می‏توان دامنه‏ی شمی را کاهش داد و از وقوع رفتار آشوبناک در سیستم جلوگیری نمود.