基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研究

基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研究,基于,虛擬,樣機,技術,汽車,輪轉,仿真,研究,鉆研 理工科類 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文 (設計 )題目 基于虛擬樣機技術的汽車四 輪轉向仿真研究 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 文家麒 作 者 學 號 201322350 指導教師姓名 趙秋芳 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2017 年 2 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》。開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 開題報告 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。 開題報告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和 中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．開題報告中除最后一頁外均由學生填寫，填寫各欄目時可根據(jù)內容另加附頁。 5． 閱讀的主要參考文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 6．參考文獻的書寫應遵循畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報告應與文獻綜述、一篇外文譯文和外文原文復印件同時提交，文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。 第 1 頁 共 4 頁 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 學生姓名 文家麒 專 業(yè) 車輛工程 班 級 導教師姓名 趙秋芳 職 稱 副教授 工作單位 北華航天工業(yè)學院 課題來源 教師自擬課題 課題性質 應用 研究 課題名稱 基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研 研究 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內外研究概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等 ） 一、 汽車四輪轉向仿真研究的科學意義和應用前景 隨著現(xiàn)代汽車技術的發(fā)展，汽車的行駛速度越來越快。交通安全問題成為日益嚴重的問題。在發(fā)生事故時，原來的被動安全措施不起作用，隨之產(chǎn)生了汽車主動安全的研究設計。汽車 四輪轉向 (4術在這種情況下產(chǎn)生。原來的研究方法會花費大量成本，由于計算機技術的發(fā)展，產(chǎn)生了能節(jié)約很多的虛擬樣機的仿真研究 。 二、汽車 4國內外研究概況 1、汽車 4國外研究狀況 20 世紀初到 20 世紀八十年代。當時的人們想要設想獲得較小的車輛轉彎半徑，應用車輛主要是工程車和軍用車，采用前后輪同時反向轉向，來提高車輛機動性。 1907 年， 4統(tǒng)的第一個專利產(chǎn)生于日本。該結構是將前后輪轉向系統(tǒng)通過一根軸連接起來。該結構早期應用在大型車輛上。 20 世界八九十年代。車 輛動力學研究的深入，人們認識到 4界各大公司開始對 4術進行研發(fā)，日本是其中的典型代表， 1985 年， 司的 統(tǒng)首次應用在乘用車上。隨后 統(tǒng)進行了更新?lián)Q代，產(chǎn)生了 產(chǎn)品，這些系統(tǒng)提高了汽車高速轉向操縱穩(wěn)定性。 1987年， 司的車速感應型 4統(tǒng)（ 用于轎車上。 90 年代末至今。隨著電控技術的發(fā)展，近年來歐美日等國家對智能交通系統(tǒng)，智能車輛公路系 統(tǒng)等特大項目越來越重視?？蒲腥藛T不再從單一的開環(huán)系統(tǒng)考慮，而是從人 路閉環(huán)系統(tǒng)全面綜合地分析研究汽車主動底盤控制系統(tǒng)。，有效改善了整車的綜合性能。 M 公司聯(lián)合研發(fā)的電動式 4統(tǒng)（ 最具代表性。該系統(tǒng)裝備于 司量產(chǎn)的車輛 002 卡上，極大改善了低速的機動性 。 2、汽車 4國內研究狀況 上海 交通大學的喻凡教授采用了 制和非線性的滑模控制理論，結合了直接橫擺力矩，對汽車模型進行了集成控制。 吉林大學的 郭孔輝院士對輪胎模型進行了深入的研究，提出了統(tǒng)一輪胎模型。 武漢理工大學的鐘紹華教授通過建立二自由度的 4型，分析其對定性的影響。 第 2 頁 共 4 頁 3、 4術發(fā)展趨勢 4統(tǒng)能夠在很大的范圍類有效的提高機車的動力學響應特性，在極限工況下，他也能夠很好的地報紙機車的超操縱穩(wěn)定性。不久的將來， 4術將隨著進一步深化研究和相關領域理 論及技術的發(fā)展而得到長足的進步，并在車輛系統(tǒng)中得到更廣泛的引用，尤其 是在提高車輛的中高速度的棗粽穩(wěn)定性方面會得到廣泛的應用。未來 4統(tǒng)的研究方向主要集中在 以下方面： a） 將人的因素考慮到操縱控制系統(tǒng)中去，研究由駕駛員構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 b） 考慮汽車轉彎時橫向負荷轉移造成的輪胎特性的變化，研究非線性多自由度的控制模型。 c） 進一步研究汽車的瞬態(tài)特性，并應用于 4制模型。 d） 采用最新的控制理論和控制方法來進行 4 e） 研究和開發(fā)高靈敏度和高精度的傳感器，為 4究領域測試技術的發(fā)展最北前提條件。 f） 進一步研究和開發(fā) 4統(tǒng)的執(zhí)行機構，提高其響應特性。 g） 進一步開發(fā)和研究智能汽車的 4統(tǒng)。 h） 將 4是 主動控制 4統(tǒng)研究的長期目標。 第 3 頁 共 4 頁 設計內容和預期成果 （具體設計內容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的形式） 1、 設計內容 1、 建立四輪轉向仿真模型； 3、進行可視化 仿真。 2、預期成果 1、 完成仿真模型，進行分析； 2、完成論文 。 擬采取設計方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 用虛擬樣機技術建立四輪轉向仿真模型， 并進行仿真 ，從而達到縮短設計周期和節(jié)約實驗金費的目的。 第 4 頁 共 4 頁 實現(xiàn)本項目已具備的條件 （包括過去學習、研究工作基礎，現(xiàn) 有主要儀器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條件等） 1、 可以從圖書館借閱相關的文獻資料； 2、 要有一臺較高性能的電腦，便于進行仿真試驗； 3、 有一定的軟件應用基礎，能夠較快的使用 件； 4、要了解汽車轉向的相關知識 。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位 ) 1 查閱四輪轉向和聯(lián)合仿真的相關資料和文獻，完成文獻綜述，完成外文翻譯，撰寫畢業(yè)設計開題報告； 5 利用 立四輪轉向的仿真模型，進行仿真試驗； 13 進行 仿 真； 15 總結畢業(yè)設計，按照規(guī)范編 寫論文準備答辯。 第 5 頁 共 4 頁 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述 設計 (論文 )題目 基于虛擬樣機技術的汽車四 輪轉向仿真研究 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 文家麒 作 者 學 號 201322350 指導教師姓名 趙秋芳 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2017 年 2 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 說 明 1． 根據(jù)學?！懂厴I(yè)設計 (論文 )工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計 (論文 )文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計 (論文 )答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻綜述 應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計 (論文 )工作前期內完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述， 閱讀的主要參考 文獻應在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計 (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在 2000 字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 第 1 頁 共 4 頁 基于虛擬樣機技術的汽車四輪轉向仿真研究 文獻綜述 摘要： 隨著當今社會的發(fā)展、技術的進步，道路安全得到了人們更高的重視，為了保證行車安全，汽車的操縱穩(wěn)定性也受到了重視。四輪轉向技術能提高汽車行駛穩(wěn)定性，可以提高汽車的循跡能力。 原來的研究方法會花費大量成本 ，由于計算機 技術的發(fā)展，使用基于 虛擬樣機的仿真研究 ，能夠減少實驗成本。 關鍵字： 四輪轉向 ； 虛擬樣機；仿真 on of of s of in to of a of to of of on 、 汽車四輪轉向仿真研究的科學意義和應用前景 隨著現(xiàn)代汽車技術的發(fā)展，汽車的行駛速度越來越快。交通安全問題成為日益嚴重的問題。在發(fā)生事故時，原來的被動安全措施不起作用，隨之產(chǎn)生了汽車主動安全的研究設計。汽車四輪轉向 (4術在這種情況下產(chǎn)生。原來的研究方法會花費大量成本，由于計算機技術的發(fā)展，產(chǎn)生了能節(jié)約很多的虛擬樣機的仿真研究 。 二、汽車 4國內外研究概況 1、汽車 4國外研究狀況 20 世紀初到 20 世紀八十 年代。當時的人們想要設想獲得較小的車輛轉彎半徑，應用車輛主要是工程車和軍用車，采用前后輪同時反向轉向，來提高車輛機動性。 1907 年， 4統(tǒng)的第一個專利產(chǎn)生于日本。該結構是將前后輪轉向系統(tǒng)通過一根軸連接起來。該結構早期應用在大型車輛上。 20 世界八九十年代。車輛動力學研究的深入，人們認識到 4統(tǒng)能提高汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性，世界各大公司開始對 4術進行研發(fā)，日本是其中的典型代 第 2 頁 共 4 頁 表， 1985 年， 司的 統(tǒng)首次應用在乘用車上。隨后 統(tǒng)進行了更新?lián)Q代，產(chǎn)生了 產(chǎn)品，這些系統(tǒng)提高了汽車高速轉向操縱穩(wěn)定性。 1987年， 司的車速感應型 4統(tǒng) （ 用于轎車上。 90 年代末至今。隨著電控技術的發(fā)展，近年來歐美日等國家對智能交通系統(tǒng)，智能車輛公路系統(tǒng)等特大項目越來越重視。科研人員不再從單一的開環(huán)系統(tǒng)考慮，而是從人 路閉環(huán)系統(tǒng)全面綜合地分析研究汽車主動底盤控制系統(tǒng)。，有效改善了整車的綜合性能。 司和 司聯(lián)合研發(fā)的電動式 4統(tǒng)（ 最具代表性。該系統(tǒng)裝備于 司量產(chǎn)的車輛 002 卡上，極大改善了低速的機動性 。 2、汽車 4國內研究狀況 上海 交通大學的喻凡 [8]教授采用了 制和非線性的滑?？刂评碚摚Y合了直接橫擺力矩，對汽車模型進行了集成控制。 吉林大學的 郭孔輝院士對輪胎模型進行了深入的研究，提出了統(tǒng)一輪胎模型。 武漢理工大學的鐘紹華 [10]教授通過建立二自由度的 4型，分析其對定性的影響。 四輪轉向 (4為改善汽車操縱穩(wěn)定性能最有效的一種主動底盤控制技術，通過對汽車轉向系統(tǒng)的直接作用，有效地改善了汽 車的轉向操縱性能和行駛安全性能。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng) (提高汽車行駛穩(wěn)定性的控制目標出發(fā)，通過調節(jié)作用在車輪上縱向力的大小，在車體上產(chǎn)生一個橫擺力偶矩，從而糾正汽車的行駛姿態(tài)，改善汽車的轉向特性，使汽車在各種路面和各種行駛工況下都獲得良好的行駛穩(wěn)定性。 三、 4術的發(fā)展趨勢 和前景 四輪轉向技術 (4 其主要目的是增強轎車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩(wěn)定性，改善低速時的操縱輕便性，在轎車高速行駛時便于由一個車道向另一個 車道的移動調整，以減少調頭時的轉彎半徑。上世紀 80 年代的本田 車、馬自達 602 轎車及 念車都曾 應用了四輪轉向技術 。 根據(jù)現(xiàn)時車速的不同，系 統(tǒng)轉向后軸具有三種轉向動作：異相、中相和同相。低速行駛時，后輪轉彎方向與前輪相反，這就是異相。中速行駛時，后輪筆直而保持中相。高速行駛時，后輪處 于 正相，和前輪轉彎方向相同。在低速行駛時，異相拖曳操縱，尾部跟隨車輛的真實軌跡，比兩輪轉向更緊密。這使得在城市交通中的駕駛更容易。低速操縱時，如 倒車上船板或野營帶拖車停車時， 使操縱更容易。倒拖車時。負相極大地改進拖車對轉向動作的反應，更容易使車輛就位。 從 20 世紀 80 年代末期到今天，日本汽車制造商一直延續(xù)著獨立采用四輪轉向的傳統(tǒng)。但四輪轉向受到了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)和橫向偏擺控制系統(tǒng)的威脅，這兩種裝置都能夠使四輪轉向系統(tǒng)一樣糾正轉向不足 /轉向過度，而不會導致成本和重量增加過多不利影響。 日產(chǎn) 在向世人證明四輪轉向是具有價值的挑戰(zhàn)性駕控特性。通過電腦輔助，日產(chǎn)的超級 統(tǒng)啟用了嚴密控制的直排輪剎車，這種形式可以被任何一種替代手段予以貫徹。當您面臨彎角的挑戰(zhàn)時，后輪將首先逆向轉向，以便提升初始轉向響應的敏銳度。然后，當傳感器感應到汽車回應轉向操控時，后輪將在與前輪相同的方向轉向，從而立刻導入后胎的滑動響應，這種響應可有助于調整攻彎的角度。由于電腦在監(jiān)控著整個過程，轉向過度量將一直得到抑制。所以現(xiàn)在除了一些大型卡車和賽車使用外，乘用車幾乎都沒有使用，四輪轉向技術 極大地提升了大型車輛的操縱性、穩(wěn)定性、安全性及舒適性，是一項與防抱制動系統(tǒng) 引力控制系統(tǒng) 媲美的具有劃時代意義的汽車技術革命，改變了大型車輛的未來，并可望于未來的 5 年內成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一 四、總結 當今社會，道路交通設施不斷完善，汽車的新技術也不斷涌現(xiàn)。汽車的保有量 也越多， 第 3 頁 共 4 頁 如何提高汽車行駛時的安全性顯得尤為重要，被動安全已經(jīng)不能滿足人們的 要求，主動安全 得到了人們越來越高的重視。四輪轉向技術是一種能有效提高汽車行駛穩(wěn)定性的技術，它可 以使車輛低速時改善其機動性，它可以使車 輛在高速時改善穩(wěn)定性。 五、參考文獻 [1]殷國棟 ,陳南 J]2008,6(2) :10[2]郭孔輝 吉林科學技術出版社， 1991. [3]王洪禮 ,張峰 ,喬宇 J]2003,25(2):130[4]):4265]se 45037 [6]焦峰 ,陳南 ,秦緒柏 J],汽車工程 ,2004,(1):57]崔勝民 ,李滿天 輪轉向車輛控制眼就 [J]2002,34(3) [8]王輝 ,喻凡 系統(tǒng)仿真學報 8卷第 9期 ,2006 [9]余志生 M]機械工業(yè)出版社 ,1992. [10]鐘紹華 ,肖植雄 ,黃妙華 車二自由度模型操縱穩(wěn)定性分析 [J]1998,20(6):13[11]李建成 北京 :機械工業(yè)出版社， 2003. [12]方力 哈爾濱 2008. 第 4 頁 共 4 頁 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日 密 級 分類號 編 號 成 績 本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標 題 of of 譯 文 標 題 轉向系統(tǒng)的發(fā)展的歷史 作者所在系 別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 車輛工程 作者所在班級 者 姓 名 文家麒 作 者 學 號 201322350 指導教師姓名 趙秋芳 指導教師職稱 副教授 完 成 時 間 2017 年 2 月 北華航天工業(yè)學院教務處制 1 譯文標題 轉向系統(tǒng)的發(fā)展 原文標題 of of 者 名 艾布特 國 籍 美國 原文出處 要： 車輛的基本系統(tǒng)中必須有轉向系統(tǒng) ,駕駛員操縱 方向盤來 通過轉向系統(tǒng)來 控制汽車的 行駛方向 ,達到他的行駛目的 。 100 多年來 ,汽車工業(yè)機械和電子技術 在不斷 發(fā)展和進步。今天 的 汽車不是純機械意義上的汽車 ,它是機械、電子、材料和其他綜合產(chǎn)品。轉向系統(tǒng)隨著汽車工業(yè)的發(fā)展在長期進化。 關鍵詞： 轉向系統(tǒng) 汽車 駕駛 發(fā)展 轉向系統(tǒng)的發(fā)展 轉向系統(tǒng)在車輛系統(tǒng)的基本系統(tǒng)是必要的 ,司機通過方向盤來操縱和控制汽車的方向旅行 ,以實現(xiàn)他的駕駛意圖。 100 多年來， 汽車工業(yè)機械和電子技術的發(fā)展和進步。今天 ,汽車不是純機械意義上的汽車 ,它是機械、電子、材料和其他綜合產(chǎn)品。轉 向系統(tǒng)隨著汽車工業(yè)的發(fā)展在長期進化。 傳統(tǒng)的轉向系統(tǒng)是機械轉向系統(tǒng) ,汽車方向盤 ,通過引導控制等一系列的機械零件方向盤實現(xiàn)偏轉 ,從而實現(xiàn)轉向。 在 1950 年代 ,液壓動力轉向系統(tǒng)在汽車應用 ,標志著轉向系統(tǒng)的開始。源以前的人類和液壓動力轉向的助推器 。 壓助力器 (液壓動力轉向 )是基于機械轉向系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)增加了。液壓系統(tǒng)和發(fā)動機 ,當將軍的一部分引擎啟動時 ,提供汽車發(fā)動機功率 ,另一部分動能的液壓系統(tǒng)。由于其可靠工作 ,成熟的技術仍然得到了廣泛的應用。轉向系統(tǒng)的主要特點是流體壓力 ,減少司機方向盤的支持 ,改善了操舵 燈和汽車操作穩(wěn)定性。 但與此同時 ,也有一些液壓系統(tǒng)缺陷 :完成 針對汽車設計和制造的汽車轉向 ，若不能改變的動力學特征 后 。直接后果是 ,在低功率動態(tài)特征時 ,汽車在低段可以很好 ,但在高速段感的好方法 ,因為不能調整動力特征 ,沒有更好的方式驅動 ,高功率的動態(tài)特征時 ,以低段 參數(shù) 效果不是很好 ,如果沒有 ,目標車輛液壓系統(tǒng)也必須在 2 發(fā)動機驅動。因此 ,能源消耗 ,增加燃料發(fā)動機 ,現(xiàn)有的液壓油泄漏問題應該不僅污染環(huán)境 ,而且容易 影響 其他組件 。 針對低溫 ,液壓系統(tǒng)性能很差。 近年來 ,隨著電子技術的廣泛應用 ,轉向系統(tǒng)也越來越多的使用電子設備。因此 ,變成 使用 電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)相應的電動液壓助力轉向系統(tǒng)。電動液壓動力轉向系統(tǒng)可以分為兩類 :電動液壓操舵系統(tǒng) (電液壓動力 (電動液壓轉向電子控制轉向 (液壓動力轉向 )。電動液壓操舵系統(tǒng)在液壓動力系統(tǒng)的基礎上開發(fā)的液壓增壓系統(tǒng) ,不同的是 ,電動液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的電源 ,但不是由汽車發(fā)動機汽車驅動液壓系統(tǒng) ,節(jié)約能源 ,降低發(fā)動機油耗。電動液壓操舵裝置是在傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)的基礎上開發(fā) ,所不同的是 ,電動液壓操舵系統(tǒng) ,電子控制設備增加。電子控制單元可以根據(jù)轉向速度 ,速度的汽車液壓系統(tǒng)的操作參數(shù) ,改變液壓增壓速度不同的大小 ,從而實現(xiàn)變化 ,動態(tài)特征。但根據(jù)電機驅動液壓系統(tǒng) ,反過來 ,電機停止轉動 ,從而減少能源消耗。 雖然電動液壓動力轉向液壓操舵系統(tǒng)克服了缺點。但由于液壓系統(tǒng)的存在 ,它的存在液壓油泄漏問題 ,和電動液壓助力轉向系統(tǒng) ,介紹了電機驅動系統(tǒng)更復雜 ,成本和可靠性。 為了 區(qū)別 電動液壓轉向系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)電動助力轉向 ( 現(xiàn)在應該 知道 各種各樣的轉向系統(tǒng) ,最大的區(qū)別在于電動助力轉向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)。最初由液壓操舵系統(tǒng)的電動機。電動助力轉向系統(tǒng)一般由扭矩傳感器和微處理器、電機、等的基本原理是 :當司機將方向盤驅動軸旋轉 ,安裝在轉動軸的扭矩傳感器和扭矩信號到電信號微處理器 ,微處理器基于其他車輛運行速度和扭矩信號的參數(shù) ,根據(jù)治療的程序集電力汽車助推器方向和大小的助推器。自 1988 年以來 ,第一次在日本鈴木 車裝備轉向系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)被廣泛承認的人。 轉向系統(tǒng)主要體現(xiàn)在以下方面 :動力轉向系統(tǒng)可以提供不同在不同速度下的動態(tài)特性。低 ,方向盤 ,增加更多的光 ,在高速轉向減少 ,甚至為了提高道路增加潮濕 。 動力轉向系統(tǒng)只有在駕駛汽車去工作 ,提供動力 ,以減少能源消耗 。 電動機 工作時 ,由電池驅動的電動助力轉向系統(tǒng)不能在發(fā)動機工作條件下的工作。電動助力轉向系統(tǒng)不應該液壓系統(tǒng) ,而液壓增壓系統(tǒng)和自動裝配。和電動助力轉向系統(tǒng)可以改變助推器微處理器算法的程序 ,簡單的動力學特征的變化?？茖W和技術的發(fā)展正在改變 ,傳統(tǒng)的轉向系統(tǒng)的轉向控制 (車輪轉向 ),并將傳播機制。 3 但思想的火花總是可以帶來驚喜 !電子轉向系統(tǒng)南偏西方向 (線 )改變了傳統(tǒng)的三個最與微控制器的概念 ,取而代之的是轉向 傳動機構、三個最分成兩部分。電子轉向系統(tǒng)是最先進的技術和汽車轉向系統(tǒng)。它主要由轉向控制模塊、執(zhí)行模塊和微控制器三個模塊。轉向控制模塊的主要功能是扭矩傳感器的檢測司機的意圖 ,和檢測信號 (包括旋轉方向和轉速等 )乘公共汽車 ,微控制器 ,基于信號和微控制器 ,和速度反饋控制模塊是一個方向盤 ,讓司機 ,能感覺到。但就是這樣 ,是開發(fā)虛擬根據(jù)測試數(shù)據(jù)的集成 ,形成了 “ 體驗 ”, 通過固化過程的微控制器。如此速度 ,轉向力矩的大小和一些對應關系。 轉向角傳感器和致動器包括轉向汽車 ,轉向電機控制器等。這是微控制器根據(jù)控制命令的函數(shù) ,執(zhí)行驅 動電機旋轉角度 ,完整的行動。同樣大小的旋轉角度傳感器監(jiān)測和反饋微控制器 ,形成一個完整的準確的閉環(huán)控制系統(tǒng) ,轉向運動。 微控制器是電子轉向系統(tǒng)的核心。它是接收信號檢測、處理發(fā)送相應的控制信號。由于微控制器取代了轉向傳動機構 ,因此系統(tǒng)的組件之間的機械連接 ,減少響應速度和響應的準確性。并且把戰(zhàn)略、傳輸控制軟件編程設置 ,和其他設備 ,如動導航設備。傳導機制減少帶來的更大的汽車室內空間 ,給更多的樂趣。并將行為可以被記錄下來 ,保存在軟件可以幫助 甚至可以為交通事故提供證據(jù)。 4 of of is in is to s of so as to of 00 is of a it is of is by a of to so as to As in 950s, in of of by to is in on a. of of of to of is in at at of is in in in to no in at If to be in As a to to at is In in 5 be is in on of of in by is in on of is to of of at so as to in of to of it is In to It of in no by by of by to in of to on to in of of 988, to is by is in A at In to At in to to 6 A in to to so as to A so by in of of of is of of of to to of it y is of It of to s is to by to by to on is a to is is of to of by of in of So it is to of It is of on to to of to a is of It is to of of to of a be in 7 指 導 教 師 評 語 外文翻譯成績： 指導教師簽字： 年 月 日 注： 1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：①翻譯的外文文獻與畢業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；②翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（ 3 000 字以上）；③譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。 2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。 畢業(yè)設計報告 (論文 ) 報告 (論文 )題目： 基于虛擬樣機技術的汽車四輪 轉向仿真研究 作者所在系部： 機電工程學院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級： 作 者 姓 名 ： 文家麒 作 者 學 號 ： 201322350 指導教師姓名： 趙秋芳 完 成 時 間 ： 北華航天工業(yè)學院教務處制北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 本文研究了四輪轉向汽車的操縱穩(wěn)定性特性，在 建立四輪轉向車輛模型并進行了動力學仿真，和二輪轉向車輛操縱穩(wěn)定性進行了對比。具體內容如下： 介紹了使用的動力學仿真軟件 ，說明 作的基礎工作原理。 建立了四輪轉向汽車的二自由度車輛數(shù)學模型，分析二自由度車輛模型動力學方程以及公式中各項參數(shù)的物理意義。 在 建立整車動力學模型，利用 帶仿真控制器進行仿真。 對四輪車輛虛擬樣機模型進行仿真，研究車輛操縱穩(wěn)定性特性。仿真結果表明 4 輪轉向汽車相對于 2 輪轉 向汽車操縱穩(wěn)定性得到了很大提高。 關鍵詞： 四輪轉向 縱穩(wěn)定性 仿真 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 of is as of a of of of of of in is is of is of of is 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 錄 摘要 ................................................................................................................................... I ............................................................................................................................ 錄 .............................................................................................................................. 一章 緒論 ...................................................................................................................... 1 輪轉向汽車的特點 .............................................................................................. 1 輪轉向技術的發(fā)展 ............................................................................................. 1 論文的研究意義及內容 ..................................................................................... 2 第二章 四輪轉向車輛的仿真環(huán)境 .................................................................................. 3 擬樣機技術（ P）的概念 ................................................ 3 件介紹 ................................................................................................... 3 作的理論基礎 ....................................................................................... 4 力學方程的建立 .......................................................................................... 4 力學方程求解 .............................................................................................. 5 力學分析與運動學分析 ............................................................................... 7 第三章 四輪轉向車輛建模 .............................................................................................. 9 輪轉向車輛的數(shù)學模型 ..................................................................................... 9 胎的非線性模型 ................................................................................................ 11 胎模型 ................................................................................................ 11 “魔術公式”輪胎模型 ................................................................ 12 孔輝的輪胎穩(wěn)態(tài)指數(shù)統(tǒng)一模型 ................................................................ 13 于 四輪轉向虛擬樣機模型 ............................................................ 13 建前懸架模型 ............................................................................................ 14 懸架模型 .................................................................................................... 16 向系模型 .................................................................................................... 17 胎與路面的創(chuàng)建 ......................................................................................... 17 輪轉向整車模型 ........................................................................................ 20 第四章 四輪轉向仿真結果 ............................................................................................ 22 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 車操縱穩(wěn)定性 .................................................................................................... 22 輪轉向的仿真分析 ............................................................................................ 22 總 結 .............................................................................................................................. 26 致 謝 .............................................................................................................................. 27 參考文獻 .......................................................................................................................... 28 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 1第一章 緒論 現(xiàn)代社會由于人們生活質量的提高和交通運輸?shù)陌l(fā)展，人們對汽車的駕駛舒適性和安全性越重視。汽車四輪轉向技術（ 4這樣情形下出現(xiàn)了，汽車 4 輪轉向技術能有效提高汽車操縱穩(wěn)定性和主動安全性 輪轉向汽車的特點 現(xiàn)在，汽車轉式有前輪轉向（ 四輪轉向。前一種轉向方式只利用前兩個車輪的轉動來控制車輛的前進方向，這種轉向方式存在低速時響應慢，轉向僵硬不靈活，高速時方向穩(wěn)定性差等缺點 [1]。人們因為這些缺點的存在，開始讓后輪也在車輛轉向過程中發(fā)生偏轉，于是四輪轉向概念被逐漸提了出來 [1]。 后一種轉向方式，在車輛以較慢速度行駛中，讓后輪朝與前輪相反的方向轉動，旋轉中心比使用第一種轉向方式的汽車更接近車身，可以減小車輛的轉彎半徑，增加車輛的靈活性，后一種轉向方式的汽車內輪差也減小了很多。 汽車在較高的速度行駛時，因為需要讓車 體方向與車輛前進方向一致，四輪轉向汽車通過讓前后輪同向轉動減小了質心側偏角。使轉向半徑增大減小汽車發(fā)生側翻的可能性。后輪主動轉向也減少了車輛到達穩(wěn)態(tài)的時間，較好地加快了汽車轉向的瞬態(tài)響應。 輪轉向技術的發(fā)展 20 世紀初， 汽車行駛速度不是很快，為了減少汽車的轉彎半徑，人們就讓汽車在改變方向時后兩個車輪與前兩個車輪反向轉動 ，這就是四輪轉向技術的萌芽。 1907 年，在日本產(chǎn)生的一個和四輪轉向系統(tǒng)有關的專利。通過一種結構使汽車獲得較小的轉彎半徑，這種結構是利用一根軸將前后輪的轉向機構鏈接起來。這 種結構最開始是運用在軍用車輛和工程車輛上，使它們在惡劣工況下運行也能有比較高的機動性。 車輛科學的不斷發(fā)展，日本在 4統(tǒng)上的研究取得了較高的成就。 1980年，在 司產(chǎn)生了一輛實驗用的四輪轉向車輛，后輪轉動可達到 30 度，還能朝與前輪相同方向或相反方向偏轉。 1985 年，日本 司在沒有先例的情況下首次把 4統(tǒng)使用在客車上。 1989，該公司為了對主動控制后輪反北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 2向轉向角度設計出了 統(tǒng)。由于電子技術和控制方法的發(fā)展和改進，四輪轉向技術也取得了重大突破。 2001 年，德 爾福公司開發(fā)的四輪轉向系統(tǒng)首次在通用 2002 型皮卡車上使用 [2]。 我國的汽車工業(yè)的自主研發(fā)能力不是很高，是因為我國汽車工業(yè)有起步晚發(fā)展較慢的特點。我國現(xiàn)在對于 4統(tǒng)的研究相對集中在幾所高校里，國內對4始研發(fā)的汽車制造商還基本沒有。高校研究 4研究條件也不是很好，研究還處于初始階段， 該研究還處于初始階段 ,主要研究動態(tài)響應和控制 4輛的方法。其中 ,北京理工大學安裝 4統(tǒng)并進行了實驗研究 論文的研究意義及內容 虛擬樣機技能夠在計算機中的建 模軟件中建立結構復雜的異同模型，還可以能夠幫助我們解決存在于系統(tǒng)中的非線性問題，我們能夠學習掌握使用這種技術在虛擬樣機軟件中建立四輪轉向車輛模型。 在對四輪轉向系統(tǒng)的研究中，一般是研究車輛的操縱穩(wěn)定性。本論文主要研究了下列內容 車的原理和特性進行了分析，并對模型的動力學方程進行了研究。 塊下建立了非線性四輪轉向車輛動力學虛擬樣機模型。 境中對后輪轉向進行仿真。 虛擬樣機模型進行仿真。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 3第二章 四輪轉向車輛的仿真環(huán)境 擬樣機技術（ P）的概念 簡單來講，虛擬樣機技術就是使用者首先在計算機上建立數(shù)字化的機械系統(tǒng)模型，然后進行仿真并對仿真結果進行分析，從而改進和優(yōu)化設計技術。他的數(shù)字設計方法基于產(chǎn)品的計算機仿真模型 [3]。虛擬樣機技術的應用，可以使產(chǎn)品的設計者 在產(chǎn)品開發(fā)早期 就可以比較直觀的利用該技術比較直觀的觀察 產(chǎn)品 的特性 ,在虛擬環(huán)境下直接 進行 設計優(yōu)化、性能測試、仿真模擬 ,創(chuàng)新 給 設計 師帶來設計 靈感 ,有助于 提高 產(chǎn)品 質量 ,減少 在 設計 過程 中由于各種各樣的實際條件的限制導致的 錯誤 ,對 加快產(chǎn)品開發(fā)周期有重要意義 [3]。 現(xiàn)在，許多公司都開發(fā)了許多功能強大的虛擬樣機技術的軟件，大都是國外機械動力學公司所開發(fā)，使用比較廣泛的有的美國一些公司開發(fā)的 件介紹 即機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件，是由美國機械動力公司（ 開發(fā)的。 含有 5 類 基本模塊 ,用戶不僅可以 建立 機械系統(tǒng)的 數(shù)字化模型 ,并可以使用 這些模塊當中的各種各樣的功能解決 應用工業(yè)問題 ，通過 建模與仿真分析 可以 快速和有效的 觀察到產(chǎn)品功能的優(yōu)劣和設計的可行性 ,基本的 置方案包括交互式圖形環(huán)境 ,用分層 方式 來完成建模工作 ,通過連接一組組件一起由機械運動對 [4]。 動建立機械系統(tǒng)模型的動力學方程 ,并提供靜力學 ,運動學和動力學計算結果。仿真結果直觀和直觀地描述了系統(tǒng)的動態(tài)性能 ,并可視化分析結果 。 設計流程包括創(chuàng)建模型、測試和驗證模型 、細化模型和迭代、優(yōu)化設計、定制界面。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 作的理論基礎 一個能力非常具巨大的求解器，可以對所建模型進行運動學、靜力學、動力學分析，以下為 立動力學返程以及求解方法。 用 6 個廣義坐標來表示每個剛體，廣義坐標是剛體的質心笛卡爾坐標和反應剛體方位的歐拉角，即 x， y， z， ψ， θ， φ]用稀疏矩陣的方法來求解系統(tǒng)動力學方程式 [10]。 力學方程的建立 ..( ) ( )T T T Tq T Qd t ? ? ???? ? ? ???(2－ 1) 建立仿真模型確定幾何形狀、力、接觸、鏈接、運動 變參數(shù)設計確定參數(shù)，定義設計變量 設計變參數(shù)設計用戶化界面、菜單 修改模型 增加摩擦力、力函數(shù)、彈性體、控制系 動作可靠性分析 確定模型，輸入實驗數(shù)據(jù)實、實驗圖形 實驗設計方案 仿真、動畫、繪圖 優(yōu)化模型 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 5完整約束方程： ( , ) 0? (2— 2) 非完整約束方程： .( , , ) 0q q t? ? (2— 3) 式中 :?????系 統(tǒng) 動 能系 統(tǒng) 廣 義 坐 標 矩 陣Q 廣 義 力 矩 陣對 應 于 完 整 約 束 的 拉 氏 乘 子 矩對 應 于 非 完 整 約 束 的 拉 氏 乘 子 矩2 1 2 2 2 3將 式 子 — ， — ， — 改 寫 成 一 般 形 式 ： ...( , , , , ) 0( , ) 0( , ) 0F q v v tG v q v ????? ? ??? ???(2— 4) 式中： .,??????廣 義 坐 標 矩 陣廣 義 上 的 矩 陣約 束 反 力 及 作 用 力 矩 陣系 統(tǒng) 動 力 學 微 分 及 用 戶 定 義 微 分 方 程描 述 約 束 的 代 數(shù) 方 程 矩 陣描 述 非 完 整 約 束 的 方 程 矩 陣 力學方程求解 用兩種算法：一是運用 分器、 分器和 器 ， 來 求 解 稀 疏 耦 合 的 非 線 性 微 分 代 數(shù) 方 程 ； 二 是 利 用積分程序，求解獨立坐標微分方程[8]。 （ 1）微分 — 代數(shù)方程求解算法 可以有效求解以上方程的 估 — 校正算法： 2 21 212!y h ht t ????? ? ? ?? ?(2— 5) 式中時間步長1t t???。 這 種 預 估 法 得 到 的 行 時 刻 的 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 矢 量 值 通 常 不 準 確 ， 存 在 式 （ 2— 4）? ? 1G e a r k ?右 端 不 等 于 零 的 情 況 ， 可 采 用 積 分 求 解 程 序 （ 或 其 他 向后 差 分 積 分 程 序 ） 來 校 正 。后差分積分程序）來校正。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 kt n th y a ???? ?? ? ? ?(2— 6) 式中， 1— () 1 時的近似值； 0,— 分程序的系數(shù)值。 將公式（ 2— 6）轉化為以下形式： 01 ()kn t n tn ty y a ? ? ?? ???? ? (2— 7) 將公式（ 2— 4）在1時刻展開，得： 1 1. 1 1 1111011( , , , , ) 11( , ) ( ) 0( , ) 0nn n n n n n t n q v v tG v q v q v q a ??? ? ? ?? ? ? ? ? ??????? ??? ??? ? ? ? ? ???? ???? (2— 8) —A D A M S N e w t o n R a p h s o 采 用 修 正 程 序 求 解 上 面 非 線 性 方 程，其迭 代 校 正 公 式 為 ： .j j jj j F FF q v q ??? ? ? ??? ? ? ? ??? ? ???? ???? ? ?????? ???????(2— 9) 其中 j 表示第 j 次迭代， 1j j jq q q???1j j jv v v???1j j j? ? ????(2— 10) 由（ 2— 7）式可知： ?? ? ? (2— 11) 由（ 2— 8）式可知： 01 ,h v?? ? ?????(2— 12) 將式（ 2— 11），（ 2— 12）代入公式（ 2— 9 得）： 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 1000 Fq v h qv v ????? ? ? ??????? ? ?? ??? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ???????(2—13) .— — —v????? ?式 中 ： 系 統(tǒng) 剛 度 陣 ； 系 統(tǒng) 阻 尼 陣 ； 系 統(tǒng) 質 量 陣式中： 通過分解系統(tǒng) 雅 可 比 矩陣公式（（ 2— 13）左邊部分）求解 ,,j j ? ? ，計算出 . . 1 1, , , . , ,j j jq v q v????? ? ? ?重復上述迭代校正步長，一直到計算結果滿足收斂條件。 控制積分誤差的工作步驟，認為滿足預估值和校正值的差值小于規(guī)定的積分誤差限的解為正確解， t t h?? ，然后繼續(xù)下面一個時刻的求解；拒絕不滿足該條件的解值，并縮短積分步長，重新進行預估 — 校正計算過程。 力學分析與運 動學分析 在進行靜力學分析時，將式（ 2— 13）中的速度， 加 速 度 設 為 零 ， 則 得到 了 靜 力 學 方 程： ()0 ? ??????? ???? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ????(2— 14) 解系統(tǒng)的約束方程： ( , ) 0? (2— 15) N e w t o n R a p h s o n?任 一 時 刻 位 置 的 確 定 ， 可 由 約 束 方 程 的 迭 代 求 得： ( , )j j q ?? ? ? ?? (2— 16) 刻 速 度 、 加 速 度 的 確 定 ， 可 由 約 束 方 程 求 一 階 、 二 階 時 間 導 數(shù) 得 到 ： 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8.()????(2— 17) 22. . . . . 1( ) ( ) ( )q q q qq t q q t q q t? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?????(2— 18) 刻 約 束 反 力 的 確 定 ， 可 由 乘 子 的 拉 格 朗 日 方 程 得 到： .( ) ( ) ( )T T T Qq d t ? ??? ? ???? ? ????????(2— 19) 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9第三章 四輪轉向車輛建模 輪轉向車輛的數(shù)學模型 汽車數(shù)學模型就是用數(shù)學符號、公式表達實際汽車的各種的性質、規(guī)律和結構。想要模型越精確，需要考慮的因素就越多，模型也就越復雜。數(shù)學模型對四輪轉向技術的研究有很大的用處。 車輛運動過程中，如果看成是剛體，他就六個自由度，如果看成是柔性體 ,就會有許多自由度，計算就會很困難 ,車輛數(shù)學模型的簡單還是復雜與研究程度有關，研究程度高模型就越復雜，相對研究程度低模型也就越簡單 [11]。只含車身側向、橫擺運動的二自由度四輪轉向車輛數(shù)學模型應用也很多。 在建立四輪專向車輛數(shù)學模型前，我們做出如下假設： 接以前輪轉角作為輸入。 單認為車輛只是沿地面平行運動， 后輪側偏角不大于 5°，輪胎側偏特性不超出線性范圍。 受空氣動力影響。 前軸和后軸上的每對車輪由一個單輪代表 ,兩個轉彎剛度。 論前輪還是后輪側偏力均朝向 y 軸方向。 3 . 1由 此 ， 我 們 得 出 一 個 圖 的 兩 輪 汽 車 模 型 。 前 后 輪 的 側 偏 角 分 別 為 ： 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? ???(3— 1) 考 慮 輪 胎 側 偏 特 性 在 線 性 范 圍 內 ， 并 將 輪 胎 側 偏 剛 度 值 負 號 提 前 ， 可得 前 后 輪 側 偏 力 分 別 為： 12()()y f f f fy r r r ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ???(3— 2) 根據(jù)動力學原理，結合公式（ 3— 1）（ 3— 2）可得車輛的動力微分方程： 212( ) ( )()y f r f f r y y f r f f r b F F C C C b CJ a F b F a C b C a C b ? ? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ? ? ???(3此外，重心處的側向加速度 ： .()??取 ? ??? 為狀態(tài)變量， ???? ?? ???? ??為輸入變量，??? ??則公式（ 3— 3）可變形為方程： X B X D U?? ??? ????(3式中： 22211001f r f rf r f r f a C b M b C a C b a C b V????? ? ????????????????? ??????????0000f rf M V M ??????????????????? ????????北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11以上是四輪轉向車輛的二自由度動力學模型，不考慮許多的因素帶來的影響并且車輛是處于理想環(huán)境中運行，所以這個模型存在不小的局限性。 胎的非線性模型 輪胎的建模是研究車輛操作穩(wěn)定性重要部分。 輪胎模型一般分為兩種 ,一種是理論模型。通過對輪胎的數(shù)值描述和變形機理的分析 ,建立了剪切力與反扭矩的關系及相應的參數(shù) []。二是經(jīng)驗公式或半經(jīng)驗公式。對大量輪胎力特性的試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析。輪胎力的特點 ,有效地表達的公式 ,其中包含的擬合參數(shù)。 胎模型 1954 年，行駛理論被德國學者 了出來，并由此導出了著名的輪胎彈性梁模型。這是第一個能夠描述輪胎側偏特性的模型 輪胎結構模型如圖 示。 A 相當于一個輪轂 ,它可以被認為是一個剛體 , C 相當于輪胎胎面基。 D 相當于胎面膠。 定義無量綱滑移率 ????(3— 5) β表示的是輪 胎 側 胎側偏角（其余章節(jié)中表示汽車重心側滑角）， K 代表的是β =0 時的側 偏 剛 度，μ代表的是地面附著 系 數(shù)， 載 荷。 輪胎側偏力正力矩 M 可由下式得到： 23113 2 7 ? ?? ? ? ?(3— 6) 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 122 3 41 1 1 16 6 1 8 1 6 2 ? ? ?? ? ? ? ?(3— 7) “魔術公式”輪胎模型 歐洲的荷蘭 業(yè)大學 授開發(fā)的“魔術公式”， 也叫型 ,對三角函數(shù)擬合輪胎配方實驗數(shù)據(jù)相結合 ,得到了縱向力 比較整體的表達 ,側向力和回正力矩公式輪胎模型。其廣義力 Y 的一般表達式為 [9]: 其廣義力 Y（輪胎側偏力 縱向力 回正力矩 M ）的一般表達式為： s i n ( a r c t a n ( ) ) C B S??? (3— 8) ( 1 ) ( ) ( / ) a r c t a n ( ( ) ) S E B B X S? ? ? ? ? ? (3— 9) 式中形狀因子 C 的具體取只決定于輪胎自身的特性和需要求解的廣義力的類別和載荷并沒有關系。其他參數(shù)都和載荷有關，表達式： 212a F a F?? (3— 10) 2 768a F a F a? ? ? (3— 11) 求輪胎側偏力時，橫向力零點處剛度為： 534s i n ( a r c t a n ( ) ) D a a a F? (3— 12) 求縱向力和揮著力矩時，橫向力零點處剛度為： 5234( ) / D a F a F e?? (3— 13) 剛度因子： / ( * )B B C D C D? (3— 14) 對上面的三個因子進行修正，即： 9 1 0 1 1a a F a?? ? ?； (3— 15) 2 151 2 1 3 1 4)(v z z z aS a F a F a F? ?? ? ? (3— 16) 計算側向力和回正力矩時， 16(1 )a??是 用 來 修 正 剛 度 的，計算回 正 力 矩時， 17(1 )a??是 用 來修 正 E 的。這樣，表達輪 胎 的主要分 量 的是數(shù) 據(jù) 擬 合的參 數(shù) ( 1, 17 )… 。 “魔術公式”模型有下面的這些特征： 1）用一套公式可以表示模型的力特征，統(tǒng)一性強，編程方便，需擬合參數(shù)較少。 2）對國家橫向力、中國縱向力和自回正力矩有比較高的擬合精度。 3）該公式是非線性特殊函數(shù)。 4） C 值得變化對擬合的殘差影響較大。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 孔輝的輪胎穩(wěn)態(tài)指數(shù)統(tǒng)一模型 1984 年，我國一汽車研究所的郭孔輝基于 理論基 礎 然 后進行實驗建 立 了 側向力和回 正 力 矩的半 經(jīng) 驗“指數(shù)公式”輪胎模型 [2]。 輪 胎 的 穩(wěn) 態(tài) 側 向 力 、 縱 向 力 與 回 正 力 矩 可 以 用 以 下 形 式 表 示： 2 2 3110 1 2 21= 1 e x [ ( ) ]12//( ) e x p ( )/x x z xy y z yx e y c yy x x D D D D F D? ? ?? ? ?? ? ????????????????? ? ? ? ???? ? ? ? ????其中： / ( )x x x x F??? / ( )x y y y F???22? ???/ ( ) /x x x rS v v v x R R??? ? ? /y xy rS v v? 。 x,, R? ? ??式 中 ： 代 表 車 輪 轉 動 速 度 代 表 車 輪 的 滾 動 半 徑 ， 代表縱向摩擦系數(shù)，y?代表側向摩擦系數(shù)，垂直載荷存在關系的參數(shù)的有 2250 1 2 3 4 671 8 2 9 1 0e x p ( ) e x p ( )z z e z c c F c F D c c F c FD c F c D c F c? ? ? ? ? ?? ? ? ?郭孔輝穩(wěn)態(tài)指數(shù)統(tǒng)一模型的特點： 表達式都是一樣的。 可以用來實現(xiàn)全局表達式精度。冪指數(shù)可以轉化為標準多項式形式 。 胎模型文件也在 件中很好調用，參數(shù)的改寫很方便，本文中車輛建模將采用 胎模型。 于 四輪轉向虛擬樣機模型 模區(qū)別是，在 能在一個界面當中完整的建立起整車模型，在 建立模型要建立整車模型，先要建立各個系統(tǒng)的北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 14模板并創(chuàng)建成子系統(tǒng)，然后利用信息交換器把各個子系統(tǒng)組裝在一起，組成整車模型。 由于在 分享文件中有汽車各個系統(tǒng)的模板如懸架系統(tǒng)，本文選擇在 為沒有整車的具體數(shù)據(jù)，本文選擇 帶的模板文件組裝四輪轉向整車模型。下文以前懸架為例對模板的建立進行較詳細的介紹。 建前懸架模型 由于沒有前懸架的硬點坐標所以我用 自帶的模板的數(shù)據(jù)。首先在電腦打開軟件選擇進入模板模式，打開要使用的前懸架模型記錄它的硬點坐標（圖 3— 4），創(chuàng)建控制臂（圖 3— 5），選擇 單中的 建起有名的硬點，然后給控制臂創(chuàng)建 以選擇 單中的 令選擇新建或向導生成 建和向導區(qū)別主要是前者需要自己輸入 屬性（如質量，轉 動慣量等）后者軟件根據(jù)要創(chuàng)建的 幾何形狀自自主生成，然后給予幾何形狀（圖 3— 5），創(chuàng)建轉向節(jié)（圖 3— 6），先創(chuàng)建車輪中心和轉向拉桿內外點的硬點，再在車輪中心創(chuàng)建 轉向節(jié)賦予幾何形狀。后續(xù)其余桿件創(chuàng)建都和上述過程查不了太多，不再敘述。 下面介紹下彈簧和減震器的創(chuàng)建（圖 3— 7），一樣先創(chuàng)建減震器的端點硬點，減震器的創(chuàng)建有兩種方式一種是把它看成兩個部分通過運動副連接起來還有一種比較簡單的直接用力學原件生成，但是這需要選擇兩個 這個模型中沒有車身的 用 令生成一個代替車身的 利用力學原件生成減震器。添加彈簧，彈簧硬點就是減震器的硬點，在力學原件用選擇 令選擇萬向節(jié) 車身代替 減震器上生成彈簧。 創(chuàng)建起前懸架的主要幾何形狀。然后再給前懸架上添加運動副，主要是一些球副、鎖止副和旋轉 副等。上文描述了前懸架的基本創(chuàng)建過程，最終創(chuàng)建完成的前懸架如圖 3— 8 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15圖 3— 4 懸架硬點圖 圖 3— 5 控制臂圖 圖 3— 6 控制臂與萬向節(jié)圖 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16圖 3— 7 控制臂、轉向拉桿和減震器圖 圖 3— 8 前懸架總成圖 懸架模型 后懸架和前懸架比較，后懸架比前懸架多了兩個組成部分是驅動軸和副車架。驅動軸是利用恒速度與主軸和發(fā)動機連接，下控制臂和副車架之間有轉動副。提取 的模板如圖 3— 9。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17圖 3— 9 后懸架圖 向系模型 本文提取的 的轉向系模型是齒輪齒條式的，它的結構是兩個互相咬合的小齒輪和齒條，通過轉向軸轉動帶動小齒輪旋轉，由齒條直線運動拉動橫拉桿實現(xiàn)轉向。模型圖如圖 3— 10 圖 3— 10 胎與路面的創(chuàng)建 影響汽車操縱穩(wěn)定性的因素有許多，其中非常重要的就有輪胎和路面。的共享文件中就有許多輪胎模型，其中 胎模型仿真的精確度就比較高，本文調用 胎模型。它的文件是： $ = '北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18= = '({' - '- ' ''$ = ' = ' = ' = ' = '$! 1 2 3 ! X ! X ! = ' = 2 $ = = = = 190000 = 50 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 = = 80000 = 60000 = 3000 = = = = { 3D be on by no be [ = '3我使用水平路面，它的文件是： $= '= = '({'d $北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 = ' = ' = ' = ' = '$ = '2D' = ' = '$ = = = 200 = 100 = = = =