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2 0 0 7 年 第 3 期 雙 橫 臂 獨 立 懸 架 A D A M S 建 模 及 運 動 特 性 分 析 于 海 波 1 2 李 幼 德 1 門 玉 琢 1 鄧 陽 慶 1 2 1 吉 林 大 學(xué) 2 中 國 第 一 汽 車 集 團(tuán) 公 司 技 術(shù) 中 心 摘 要 利 用 A D A M S 建 立 了 某 輕 型 車 完 整 的 雙 橫 臂 獨 立 懸 架 運 動 學(xué) 仿 真 模 型 為 反 映 車 輛 的 真 實 行 駛 工 況 對 左 右 車 輪 測 試 平 臺 分 別 創(chuàng) 建 了 隨 機 激 勵 通 過 仿 真 分 析 揭 示 了 運 動 特 性 參 數(shù) 在 懸 架 運 動 過 程 中 的 變 化 規(guī) 律 并 對 原 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 存 在 的 問 題 進(jìn) 行 了 優(yōu) 化 計 算 結(jié) 果 表 明 前 輪 定 位 參 數(shù) 在 優(yōu) 化 前 后 的 變 化 量 較 小 均 在 設(shè) 計 要 求 的 范 圍 內(nèi) 輪 距 和 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 的 變 化 較 大 優(yōu) 化 后 二 者 都 在 理 想 的 范 圍 內(nèi) 變 動 達(dá) 到 了 預(yù) 期 優(yōu) 化 目 標(biāo) 主 題 詞 獨 立 懸 架 運 動 特 性 仿 真 優(yōu) 化 中 圖 分 類 號 U 4 6 3 3 3 1 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 A 文 章 編 號 1 0 0 0 3 7 0 3 2 0 0 7 0 3 0 0 0 5 0 3 M o d e l i n g a n d K i n e m a t i c C h a r a c t e r i s t i c s A n a l y s i s o f D o u b l e W i s h b o n e I n d e p e n d e n t S u s p e n s i o n o n A D A M S Y u H a i b o 1 2 L i Y o u d e 1 M e n Y u z h u o 1 D e n g Y a n g q i n g 1 2 1 J i l i n U n i v e r s i t y 2 F A W G r o u p C o r p o r a t i o n R 為 車 輪 前 束 角 為 主 銷 后 傾 角 為 主 銷 內(nèi) 傾 角 E x E y E z G x G y G z A x A y A z B x B y B z 分 別 表 示 E G A B 點 在 x y z 坐 標(biāo) 軸 上 的 值 H K y K y L 5 式 中 K y 為 右 側(cè) 車 輪 上 與 K y 對 稱 點 的 坐 標(biāo) L 為 輪 距 的 初 始 值 K y K 0 y 6 2 2 運 動 學(xué) 仿 真 模 型 建 立 由 于 本 文 是 對 雙 橫 臂 獨 立 懸 架 的 運 動 學(xué) 問 題 進(jìn) 行 仿 真 計 算 不 考 慮 其 動 力 學(xué) 特 性 因 此 應(yīng) 用 A D A M S 建 模 時 做 如 下 簡 化 與 假 設(shè) a 懸 架 中 各 零 部 件 以 及 輪 胎 均 為 剛 體 b 減 振 器 阻 尼 特 性 為 線 性 c 零 部 件 之 間 的 所 有 連 接 都 簡 化 為 鉸 鏈 內(nèi) 部 間 隙 不 計 各 運 動 副 內(nèi) 的 摩 擦 力 忽 略 不 計 d 選 擇 測 試 平 臺 作 為 地 面 移 動 副 添 加 直 線 驅(qū) 動 來 表 示 車 輪 受 地 面 的 激 勵 作 用 基 于 上 述 簡 化 與 假 設(shè) 根 據(jù) 表 1 提 供 的 懸 架 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 空 間 主 要 位 置 點 坐 標(biāo) 建 立 了 A D A M S 運 動 學(xué) 仿 真 模 型 如 圖 2 表 1 懸 架 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 空 間 主 要 位 置 點 坐 標(biāo) 值 m m 圖 2 雙 橫 臂 獨 立 懸 架 A D A M S 中 的 仿 真 模 型 模 型 中 包 括 1 8 個 部 件 不 包 括 地 面 6 個 固 定 副 3 個 移 動 副 8 個 球 副 4 個 轉(zhuǎn) 動 副 2 個 點 面 約 束 2 個 直 線 驅(qū) 動 自 由 度 數(shù) 為 2 3 懸 架 運 動 學(xué) 仿 真 及 優(yōu) 化 設(shè) 計 3 1 運 動 學(xué) 仿 真 分 析 考 慮 前 輪 的 上 下 最 大 跳 動 量 仿 真 時 在 地 面 和 測 試 平 臺 之 間 移 動 副 上 創(chuàng) 建 驅(qū) 動 為 能 真 實 反 映 車 輛 的 實 際 行 駛 條 件 對 左 右 車 輪 分 別 施 加 隨 機 位 移 激 勵 模 擬 汽 車 通 過 不 平 路 面 時 的 工 況 隨 機 激 勵 產(chǎn) 生 的 具 體 步 驟 是 把 實 際 測 得 的 左 右 車 輪 空 間 路 面 不 平 度 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 化 成 一 定 車 速 下 的 時 間 路 面 不 平 度 關(guān) 系 利 用 A D A M S 中 的 樣 條 函 數(shù) C U B S P L 擬 合 生 成 時 間 隨 機 位 移 激 勵 圖 3 和 圖 4 是 驅(qū) 動 左 右 車 輪 的 時 間 位 移 曲 線 圖 3 左 側(cè) 車 輪 的 驅(qū) 動 位 移 曲 線 圖 4 右 側(cè) 車 輪 的 驅(qū) 動 位 移 曲 線 通 過 仿 真 分 析 得 到 了 前 輪 定 位 4 個 參 數(shù) 輪 距 及 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 隨 車 輪 上 下 跳 動 的 變 化 特 性 曲 線 如 圖 5 圖 1 0 所 示 從 仿 真 結(jié) 果 看 前 輪 定 位 參 數(shù) 隨 車 輪 上 下 跳 動 變 化 較 小 均 在 設(shè) 計 目 標(biāo) 范 圍 內(nèi) 保 證 了 汽 車 具 有 不 足 轉(zhuǎn) 向 特 性 和 自 動 回 正 能 力 行 駛 過 程 中 有 很 好 的 操 縱 穩(wěn) 定 性 及 行 駛 安 全 性 y z x 主 要 坐 標(biāo) 點 x y z 上 橫 臂 外 接 點 A 1 2 2 8 5 2 9 8 2 6 5 3 3 上 橫 臂 內(nèi) 接 點 C 1 2 1 1 2 6 6 0 1 6 2 0 7 下 橫 臂 外 接 點 B 1 1 8 6 7 3 1 2 5 4 5 2 8 下 橫 臂 內(nèi) 接 點 D 1 2 4 8 2 5 3 2 4 4 8 8 5 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 內(nèi) 接 點 E 1 1 5 9 6 3 0 8 2 5 8 6 3 轉(zhuǎn) 向 梯 形 斷 開 點 F 1 2 5 5 1 2 0 6 6 6 1 2 2 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 外 接 點 G 1 0 0 8 3 8 1 0 0 7 7 8 0 轉(zhuǎn) 向 拉 臂 鉸 點 H 1 3 2 5 4 2 6 6 3 5 4 2 3 減 振 器 上 支 點 M 1 2 8 8 6 5 5 8 4 6 6 0 5 減 振 器 下 支 點 N 1 0 5 6 8 4 4 1 5 4 2 1 8 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 0 1 2 3 4 5 時 間 s 位 移 m m 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 0 1 2 3 4 5 時 間 s 位 移 m m 設(shè) 計 計 算 研 究 6 2 0 0 7 年 第 3 期 圖 8 優(yōu) 化 前 后 主 銷 內(nèi) 傾 角 圖 9 優(yōu) 化 前 后 輪 距 隨 車 輪 圖 1 0 優(yōu) 化 前 后 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 隨 車 輪 跳 動 對 比 曲 線 跳 動 對 比 曲 線 隨 車 輪 跳 動 對 比 曲 線 圖 5 優(yōu) 化 前 后 車 輪 外 傾 角 圖 6 優(yōu) 化 前 后 前 束 角 隨 車 輪 圖 7 優(yōu) 化 前 后 主 銷 后 傾 角 隨 車 輪 跳 動 對 比 曲 線 跳 動 對 比 曲 線 隨 車 輪 跳 動 對 比 曲 線 輪 距 的 變 化 從 1 8 4 9 9 7 m m 增 加 到 1 8 9 6 9 8 m m 圖 9 側(cè) 向 滑 移 量 從 6 9 9 m m 增 加 到 1 6 4 8 m m 圖 1 0 二 者 變 化 量 較 大 不 但 影 響 了 汽 車 轉(zhuǎn) 向 輕 便 性 直 線 行 駛 穩(wěn) 定 性 還 會 導(dǎo) 致 輪 胎 的 早 期 磨 損 降 低 輪 胎 的 使 用 壽 命 對 于 獨 立 懸 架 要 求 輪 距 的 變 化 盡 量 小 因 為 輪 距 變 化 使 輪 胎 產(chǎn) 生 側(cè) 偏 角 從 而 產(chǎn) 生 側(cè) 向 力 輸 入 使 操 縱 穩(wěn) 定 性 發(fā) 生 變 化 尤 其 汽 車 側(cè) 傾 時 兩 側(cè) 車 輪 的 橫 向 滑 移 方 向 可 能 相 同 輪 距 變 化 帶 來 的 側(cè) 向 力 不 能 抵 消 從 而 使 操 縱 穩(wěn) 定 性 變 差 按 照 懸 架 的 設(shè) 計 要 求 當(dāng) 車 輪 上 下 跳 動 時 輪 距 變 化 量 應(yīng) 為 1 0 1 0 m m 該 輪 距 的 仿 真 結(jié) 果 顯 然 超 過 了 這 個 范 圍 所 以 有 必 要 進(jìn) 行 改 進(jìn) 設(shè) 計 3 2 運 動 特 性 參 數(shù) 優(yōu) 化 A D A M S 軟 件 為 用 戶 提 供 了 強 大 的 參 數(shù) 優(yōu) 化 分 析 功 能 用 戶 可 通 過 參 數(shù) 化 建 模 對 模 型 的 設(shè) 計 變 量 取 不 同 的 參 數(shù) 值 進(jìn) 行 仿 真 為 減 輕 輪 胎 磨 損 同 時 提 高 汽 車 的 操 縱 穩(wěn) 定 性 本 文 定 義 輪 距 變 化 量 與 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 的 絕 對 值 之 和 作 為 目 標(biāo) 函 數(shù) 即 F o b j H 7 H D Y L W h e e l M A R K R W h e e l M A R K B D Y W h e e l M A R K G r o u n d M A R K 0 式 中 L W h e e l M A R K R W h e e l M A R K 分 別 表 示 左 右 車 輪 上 的 K 點 和 K 點 在 y 坐 標(biāo) 軸 上 的 坐 標(biāo) 值 W h e e l M A R K G r o u n d M A R K 0 分 別 表 示 左 側(cè) 車 輪 上 的 K 點 和 地 面 上 的 K 0 點 在 y 坐 標(biāo) 軸 上 的 坐 標(biāo) 值 D Y 為 A D A M S 中 的 位 移 函 數(shù) 運 動 特 性 參 數(shù) 與 懸 架 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 的 空 間 位 置 及 結(jié) 構(gòu) 有 關(guān) 經(jīng) 過 分 析 選 取 左 右 車 輪 上 橫 臂 與 下 橫 臂 及 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 內(nèi) 外 接 點 的 坐 標(biāo) 作 為 設(shè) 計 變 量 為 滿 足 懸 架 的 設(shè) 計 要 求 設(shè) 計 變 量 的 坐 標(biāo) 值 被 約 束 在 如 下 的 取 值 范 圍 內(nèi) X i m i n X i X i m a x Y i m i n Y i Y i m a x Z i m i n Z i Z i m a x 式 中 i 為 左 右 車 輪 的 上 橫 臂 與 下 橫 臂 及 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 內(nèi) 外 各 接 點 當(dāng) 設(shè) 計 變 量 在 允 許 范 圍 內(nèi) 變 化 時 A D A M S 軟 件 能 自 動 地 選 擇 設(shè) 計 變 量 使 目 標(biāo) 函 數(shù) 式 7 獲 得 最 小 值 懸 架 的 運 動 特 性 參 數(shù) 優(yōu) 化 前 后 對 比 曲 線 參 見 圖 5 圖 1 0 前 輪 定 位 參 數(shù) 變 化 值 與 設(shè) 計 值 對 比 結(jié) 果 見 表 2 從 優(yōu) 化 結(jié) 果 看 前 輪 定 位 4 個 參 數(shù) 在 優(yōu) 化 前 后 變 化 較 小 基 本 保 持 不 變 輪 距 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 變 動 較 大 輪 距 的 變 化 在 1 8 5 8 4 6 1 8 6 6 7 4 m m 之 間 變 化 量 為 8 2 8 m m 滿 足 輪 距 變 化 量 1 0 1 0 m m 的 設(shè) 計 要 求 車 輪 上 跳 時 輪 距 適 當(dāng) 增 加 有 利 于 提 高 汽 車 操 縱 穩(wěn) 定 性 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 從 1 6 4 8 m m 減 小 到 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 0 2 5 0 1 5 0 0 5 0 0 5 0 1 5 0 2 5 0 3 5 0 4 5 0 5 5 0 6 5 0 7 5 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 前 束 角 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 1 5 1 0 0 5 0 0 5 車 輪 外 傾 角 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 主 銷 后 傾 角 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 1 1 5 1 1 0 1 0 5 1 0 0 9 5 0 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 主 銷 內(nèi) 傾 角 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 1 9 0 0 1 8 9 0 1 8 8 0 1 8 7 0 1 8 6 0 1 8 5 0 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 輪 距 m m 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 2 0 1 5 1 0 5 0 5 1 0 1 0 0 5 0 0 5 0 1 0 0 車 輪 跳 動 量 m m 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 m m 設(shè) 計 計 算 研 究 7 汽 車 技 術(shù) 1 回 正 控 制 方 法 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 主 要 由 信 號 傳 感 裝 置 轉(zhuǎn) 向 助 力 機 構(gòu) 及 電 子 控 制 裝 置 等 組 成 電 子 控 制 裝 置 接 收 扭 矩 傳 感 器 的 扭 矩 信 號 和 車 速 傳 感 器 的 車 速 信 號 由 此 計 算 出 輸 出 電 壓 控 制 電 動 機 的 運 行 回 正 2 2 3 m m 滑 移 量 的 減 小 可 以 大 大 降 低 輪 胎 的 磨 損 保 證 汽 車 具 有 直 線 行 駛 的 穩(wěn) 定 性 4 結(jié) 束 語 從 提 高 計 算 精 度 出 發(fā) 考 慮 到 隨 機 激 勵 對 左 右 懸 架 運 動 特 性 參 數(shù) 變 化 的 相 互 影 響 用 A D A M S 軟 件 建 立 了 完 整 的 雙 橫 臂 前 獨 立 懸 架 運 動 學(xué) 仿 真 模 型 針 對 輪 距 及 前 輪 側(cè) 向 滑 移 量 隨 車 輪 上 下 跳 動 變 化 量 偏 大 的 問 題 進(jìn) 行 了 優(yōu) 化 計 算 優(yōu) 化 后 懸 架 的 運 動 特 性 參 數(shù) 均 達(dá) 到 理 想 的 變 化 范 圍 參 考 文 獻(xiàn) 1 王 其 東 等 汽 車 雙 橫 臂 式 獨 立 懸 架 機 構(gòu) 運 動 特 性 分 析 合 肥 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2 0 0 1 2 4 6 2 孫 義 杰 等 A D A M S V I E W 在 汽 車 前 懸 架 仿 真 應(yīng) 用 及 優(yōu) 化 分 析 西 華 大 學(xué) 學(xué) 報 2 0 0 5 2 4 6 3 李 軍 A D A M S 實 例 教 程 北 京 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 2 0 0 2 4 陳 黎 卿 等 基 于 A D A M S 的 雙 橫 臂 扭 桿 獨 立 懸 架 操 縱 穩(wěn) 定 性 分 析 合 肥 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2 0 0 5 2 8 4 5 鄭 建 榮 A D A M S 虛 擬 樣 機 技 術(shù) 入 門 與 提 高 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2 0 0 1 責(zé) 任 編 輯 辛 民 修 改 稿 收 到 日 期 為 2 0 0 7 年 1 月 2 2 日 前 輪 定 位 參 數(shù) 優(yōu) 化 前 優(yōu) 化 后 設(shè) 計 初 始 值 設(shè) 計 目 標(biāo) 變 化 量 變 化 范 圍 變 化 量 變 化 范 圍 變 化 量 車 輪 外 傾 角 0 3 7 1 0 9 1 4 6 0 1 3 1 1 8 1 3 1 0 1 5 1 5 前 束 角 0 7 1 0 2 1 0 9 2 0 5 2 0 2 0 0 7 2 1 0 5 1 0 主 銷 后 傾 角 2 2 4 3 7 5 1 5 1 2 1 5 3 4 2 1 2 7 2 5 3 8 1 8 主 銷 內(nèi) 傾 角 9 9 1 1 1 4 3 1 5 2 1 0 3 8 1 1 2 8 0 9 0 9 5 1 2 1 2 0 表 2 優(yōu) 化 前 后 前 輪 定 位 參 數(shù) 變 化 值 與 設(shè) 計 值 對 比 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 回 正 控 制 策 略 研 究 程 勇 1 王 鋒 2 羅 石 2 蘇 清 祖 2 1 中 國 汽 車 技 術(shù) 研 究 中 心 2 江 蘇 大 學(xué) 摘 要 在 分 析 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 回 正 模 型 的 基 礎(chǔ) 上 提 出 了 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 回 正 控 制 算 法 嘗 試 直 接 采 用 扭 矩 信 號 作 為 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 角 估 計 的 依 據(jù) 并 以 此 為 基 礎(chǔ) 提 出 不 需 配 置 轉(zhuǎn) 角 傳 感 器 的 回 正 控 制 策 略 在 m a t l a b 中 建 立 了 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 模 型 并 利 用 S i m u l i n k 工 具 箱 對 算 法 進(jìn) 行 了 仿 真 仿 真 結(jié) 果 表 明 所 提 出 的 回 正 控 制 策 略 能 提 高 轉(zhuǎn) 向 盤 的 回 正 性 能 并 為 臺 架 試 驗 打 下 了 基 礎(chǔ) 主 題 詞 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 回 正 性 控 制 算 法 中 圖 分 類 號 U 4 6 3 4 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 A 文 章 編 號 1 0 0 0 3 7 0 3 2 0 0 7 0 3 0 0 0 8 0 3 S t u d y o n R e t u r n C o n t r o l S t r a t e g y f o r E l e c t r i c P o w e r S t e e r i n g S y s t e m C h e n g Y o n g 1 W a n g F e n g 2 L u o S h i 2 S u Q i n g z u 2 1 C h i n a A u t o m o t i v e T e c h n o l o g y 2 J i a n g s u U n i v e r s i t y A b s t r a c t I n t h i s p a p e r r e t u r n m o d e l o f e l e c t r i c a l p o w e r s t e e r i n g s y s t e m i s a n a l y z e d a n d a c o n t r o l a l g o r i t h m i s d e v e l o p e d f o r e l e c t r i c p o w e r s t e e r i n g s y s t e m B a s e d o n t h e a t t e m p t o f u s e t o r q u e s i g n a l a s t h e g i s t o f s t e e r i n g w h e e l a n g l e e s t i m a t i o n a r e t u r n c o n t r o l s t r a t e g y t h a t d o n t n e e d s t e e r i n g a n g l e s e n s o r i s d e v e l o p e d T h e a u t h o r h a s b u i l d t h e E P S m o d e l w i t h t h e u s e o f M a t l a b a n d a p p l y S i m u l i n k t o o l b o x t o s i m u l a t e a l g o r i t h m T h e r e s u l t s s h o w t h a t r e t u r n c o n t r o l s t r a t e g y c a n i m p r o v e r e t u r n a b i l i t y o f s r e e r i n g w h e e l a n d m a k e a g o o d f o u n d a t i o n f o r t h e b e n c h t e s t K e y w o r d s E l e c t r i c a l p o w e r s t e e r i n g R e t u r n a b i l i t y C o n t r o l a l g o r i t h m 設(shè) 計 計 算 研 究 8