4ws汽车虚拟模型建模与动力学仿真

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1、4WS汽车虚拟模型建模与动力学仿真摘要汽车4WS技术是改善汽车操纵稳定性的主要手段之一，也是汽车主动底盘技术的重要组成部分。4wS技术的主要优点为：1)提高高速行驶时的操纵稳定性。在汽车高速行驶时，四轮转向技术可以大大地改善横摆角速度和侧向加速度等瞬态响应指标：2)提高低速时汽车转向的机动灵活性。在汽车转弯时，4WS技术能够减小转弯半径，使汽车在低速行驶时更加灵活。本文运用虚拟样机技术，研究4WS汽车在虚拟环境下的建模及其瞬态和稳态操纵动力学特性。本文主要包括以下内容：i．为从理论上研究车辆动力学特性以及进一步研究4WS控制技术，建

2、立了包含横摆角速度、质心侧偏角这两个自由度的4WS汽车的动力学数学模型，以及包括横摆角速度、质心侧偏角和车身侧倾角这三个自由度的4NS汽车的动力学数学模型。2．为了进行4WS的动力学仿真，建立了两个整车动力学虚拟模型。模型包括汽车的车身、轮胎和路面模型、悬架系统、转向执行机构。虚拟模型参考一种国外现有车型的结构以及其动力学参数建立。进行模拟的试验以国标规定的试验条件为准。3．测试虚拟模型前悬架(双摆臂独立悬架)的定位参数，包括前轮外倾、前轮前束、主销内倾、主销后倾、轮胎侧向滑移量。4．运用无质量的梁计算后悬架钢板弹簧的垂向刚度。5．

3、运用ADAMS软件对4WS汽车的虚拟模型进行稳态回转、回正性能和角阶跃试验的仿真。角阶跃试验仿真在40拥／^速度下进行，给前后轮以不同的转向角输入，测试虚拟模型的瞬态和稳态响应特性。6．根据4WS的要求，虚拟模型须设计后桥的转向机构。本文根据相关数据计算了后桥转向机构的关键点，并且计算了前后转向执行机构的转向力矩，以此力矩作为参考来选择和设计后桥转向机构。从仿真结果可以看出，对于4WS车辆，适当的控制前轮转角与后轮转角的大小、比值、方向以及转向时间差等条件，将对车辆的瞬态和稳态动力学性能产生很大的影响。关键词：4WS，操纵稳定性，瞬

4、态，ADAMS，横摆角速度，侧向加速度VirtuaIModeofngandDynamicSimulation4WSAutomobiIesAbstractFour-wheel—steering(4WS)forautomobilesisoneoftheactivechassiscontroltechnologieswhichcallimprovethecontrollabilityandstability．4WShavetwouniqueadvantages：I．Toimprovethecontrollabilityandstabili

5、tyofautomobilesathighspeed．4WSCanimprovetheresponseperformanceofthelateralaccelerationandyawangularvelocity．2．Toimprovethemaneuverabilityofautomobilesatlowspeedduetoasmallerturningradius．Thispaperpresentshowtomakeavirtualautomobilemodelandshowsthedifferencesoftransient

6、andsteadydynamicresponsesbetween4WSandFWSautomobiles．Sometheorcticalandsimulationresultsaredrawnoutasfollows：1．Amathematicalmodelwithtwodegrees(yawangularvelocityandslipangle)of4WSautomobilesisderived．Anothermathmodelwiththreedegrees(yawangularvelocity，slipangleandroll

7、angle)isalsodiscribed．Highspeedcontrollabilityandstabilityinresponsetobothfrontandreal"steeringinputcanbetheoreticallydiscussedbythesemathequations．2．Twovirtualdynamicmodelsaremadeinthispaper．Bothofthesemodelsconsistofcarbody,tireandroadmodel，suspensionsystems，steering

8、systemsanddynamicparameters．Thesimulationsofthecontrollabilityandstabilitytestsarebasedonthenationalstandards．3．Theal