CN105824981A - 一种基于adams的四轮转向车辆建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法，属于汽车性能仿真领域。第一步，建立四轮转向模板文件。在前轮转向齿轮齿条转向模板的基础上增加后轮转向齿轮齿条式转向机构，根据具体的后轮转向转角控制策略，编写后轮转向机构中齿轮齿条的移动驱动函数公式。第二步，建立前后悬架模板、前后轮模板、动力模板、制动模板、车身模板。第三步，装配各模板文件建立对应的子系统。第四步，装配各子系统建立四轮转向车辆整车模型。本发明解决了目前ADAMS软件建立四轮转向车辆模型的问题，不需要建立过渡垂直臂、纵拉杆等转向传动机构，效率高、精确、适用性强，有利于研究不同后轮转角控制策略对整车操纵稳定性能的影响。

Description

一种基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法

技术领域

本发明涉及一种基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法，属于汽车性能仿真领域。

背景技术

在ADAMS中建立四轮转向车辆模型的核心问题是实现两个后轮转动方向和角度的控制。为实现后轮转向，目前广泛采用的方法是在前轮转向汽车模型的基础上增加过渡垂直臂、纵拉杆等转向传动杆件把前轮的转向运动传递给后轮。此种方法建立的四轮转向车辆模型的后轮转角与前轮转角之间的大小比例关系取决于纵拉杆和过渡臂等转向传动杆件的传递比例，后轮转动方向只能取和前轮转向相同或者相反。此种建模方法存在两个弊端：①效率低、研究利用价值低。研究不同的后轮转角控制策略对整车操纵稳定性能的影响，需要后轮转角是变值。若改变后轮转角的值，则必须改变纵拉杆和过渡臂的传递比例，重新建立前后轮之间的转向传动机构，耗时耗力、易出错。由于后轮转角大小固定，此种方法建立的模型仅能研究一种后轮转角控制策略对整车操纵稳定性能的影响。②不符合四轮转向技术（four-wheelsteering，4WS）要求后轮转动方向需随车速变化而进行改变的技术条件。四轮转向车辆要求汽车低速行驶时，后轮转动方向与前轮相反，易于转向就位；高速行驶时，后轮和前轮转弯方向相同，有助于减少车辆侧滑或扭摆，对平衡车辆在超车、变道、或躲避不平路面时的反应均有帮助。此种建模方法建立后轮转动方向唯一固定，要么与前轮转向相同要么相反，不能随车速变化，不是严格意义上的四轮转向。综上所述，传统四轮转向车辆的建模方法效率低、适用性差的问题亟需解决，需要一种严谨科学的四轮转向车辆建模方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够快速准确的、可实现后轮转动角度大小和方向控制的基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法，以解决现有建模方法的诸多不足，为汽车性能仿真分析建立基础。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法，主要由以下步骤组成：（1）建立四轮转向模板文件。在前轮转向齿轮齿条转向模板的基础上增加后轮转向齿轮齿条式转向机构，根据实车所采用的后轮转向转角控制策略，编写后轮转向机构中齿轮齿条的移动驱动函数公式。（2）建立其余模板文件。根据实车参数建立前后悬架模板TR_Front/rear_Suspension，前后轮模板TR_Front/rear_Tires，动力模板Powertrain，制动模板TR_Brake，车身模板Body。（3）装配各模板文件，建立对应的子系统。（4）装配各子系统，建立四轮转向车辆整车模型。

本发明所述的基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法的优点及功效为：①通过后轮转向齿轮齿条式结构实现后轮转向，不需要建立前轮转向与后轮转向之间的过渡垂直臂、纵拉杆等转向传动机构，效率高、精确，有利于研究不同的后轮转角大小和方向对整车操纵稳定性能的影响；②当后轮转向控制策略改变时，只需要修改后轮齿轮齿条式转向机构的移动驱动函数，不需要重新建模，因此便于结合matlab/simulink建立不同的转向控制策略进行操纵稳定性等汽车性能的仿真研究，满足汽车的设计要求。

附图说明

图1是本发明的转向系统建模示意图。

图2是本发明的四轮转向车辆建模示意图。

具体实施方式

1—前齿条（rack）；2—前齿条齿套（rack_housing）；3—方向盘；4—后齿条（rear_rack）；5—后齿条齿套（rear_rack_housing）。

下面结合实施例附图进一步详细说明本发明的技术解决方案。

如图1和图2所示，本发明所述基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法是在共享数据库整车模型MDI_Demo_Vehicle_lt的基础上，通过改造转向模板、后悬架模板和车身模板来创建四轮转向汽车整车模型。通常情况下，ADAMS/CAR采用自下而上的建模顺序，即装配组合（包括整车）模型建立在子系统的基础上，子系统则需要在模板中建立。因此建立模板是建立整车模型的基础。首先，四轮转向车辆的转向系模板则是通过在齿轮齿条式转向系示范模板的基础上增加一个齿条式后轮转向机构而建立。为方便前后轮转角之间的通讯，将后轮转向机构与前轮转向系建在一起。后轮转向机构由两部分组成，一部分为外面的后齿条套筒5（rear_rack_housing），和车身固定连接；另一部分为后齿条套筒5里面的后齿条4（rear_rack），和悬架的转向横拉杆连接在一起。在后齿条套筒5（rear_rack_housing）和后齿条4（rear_rack）之间定义一移动副和一移动驱动。移动驱动函数根据具体的后轮转角控制策略建立。

后齿条套筒5（rear_rack_housing）与车身固定连接，为了保证转向系模板能与车身模板正确装配，必须使用Mountpart来保证正确的位置。因此，首先创建Mountpart来代表车身，命名为mts_rear_rack_to_body，创建好之后，在rear_rack_housing与mts_rear_rack_to_body之间创建一固定副。在创建MountPart时，ADAMS会自动创建一个输入通讯器，因此自己无需创建Mount型的输入通讯器。只需创建和它匹配的输出通信器。因此在车身模板_rigid_chassis_lt中建立输出通讯器cos_rear_rack_to_body保证转向系模板和悬架模板能正确装配的，然后另存为自己的车身模板。这样就完成四轮转向模板和车身模板的创建工作，并分别装配成子系统。然后装配这两个子系统和共享数据库中的前后悬架子系统TR_Front/rear_Suspension，前后轮子系统TR_Front/rear_Tires，动力子系统Powertrain_lt，制动子系统TR_Brake_System得到四轮转向汽车的虚拟样机模型。

本发明所述基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法能快捷、准确地完成四轮转向汽车模型的建立工作，为汽车性能仿真分析提供了基础。与传统的四轮车辆建模方法相比，用移动驱动函数代替过渡垂直臂和纵拉杆等机械机构来控制后轮转角，控制精度更高，更易于模型的修改，便于进行各种后轮转角控制策略作用下的转向仿真试验，具有重要的研究价值和意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于ADAMS的四轮转向车辆建模方法，其特征在于，主要由以下步骤组成：

（1）建立四轮转向模板文件，在前轮转向齿轮齿条转向模板的基础上增加后轮转向齿轮齿条式转向机构；后轮转向机构由两部分组成，一部分为外面的后齿条套筒，与车身固定连接；另一部分为里面的后齿条，与悬架的转向横拉杆铰接；在后齿条套筒和后齿条之间定义一移动副和一移动驱动；根据实车所采用的后轮转向转角控制策略，编写后轮转向机构中齿轮齿条的移动驱动函数公式；

（2）建立其余模板文件，根据实车参数建立前后悬架模板TR_Front/rear_Suspension，前后轮模板TR_Front/rear_Tires，动力模板Powertrain，制动模板TR_Brake，车身模板Body；

（3）装配各模板文件，建立对应的子系统；

（4）装配各子系统，建立四轮转向车辆虚拟样机模型。