一種基于adams的四輪轉向車輛建模方法
【專利摘要】本發明公開一種基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法，屬于汽車性能仿真領域。第一步，建立四輪轉向模板文件。在前輪轉向齒輪齒條轉向模板的基礎上增加后輪轉向齒輪齒條式轉向機構，根據具體的后輪轉向轉角控制策略，編寫后輪轉向機構中齒輪齒條的移動驅動函數公式。第二步，建立前后懸架模板、前后輪模板、動力模板、制動模板、車身模板。第三步，裝配各模板文件建立對應的子系統。第四步，裝配各子系統建立四輪轉向車輛整車模型。本發明解決了目前ADAMS軟件建立四輪轉向車輛模型的問題，不需要建立過渡垂直臂、縱拉桿等轉向傳動機構，效率高、精確、適用性強，有利于研究不同后輪轉角控制策略對整車操縱穩定性能的影響。
【專利說明】
一種基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法，屬于汽車性能仿真領域。
【背景技術】
[0002]在ADAMS中建立四輪轉向車輛模型的核心問題是實現兩個后輪轉動方向和角度的控制。為實現后輪轉向，目前廣泛采用的方法是在前輪轉向汽車模型的基礎上增加過渡垂直臂、縱拉桿等轉向傳動桿件把前輪的轉向運動傳遞給后輪。此種方法建立的四輪轉向車輛模型的后輪轉角與前輪轉角之間的大小比例關系取決于縱拉桿和過渡臂等轉向傳動桿件的傳遞比例，后輪轉動方向只能取和前輪轉向相同或者相反。此種建模方法存在兩個弊端:①效率低、研究利用價值低。研究不同的后輪轉角控制策略對整車操縱穩定性能的影響，需要后輪轉角是變值。若改變后輪轉角的值，則必須改變縱拉桿和過渡臂的傳遞比例，重新建立前后輪之間的轉向傳動機構，耗時耗力、易出錯。由于后輪轉角大小固定，此種方法建立的模型僅能研究一種后輪轉角控制策略對整車操縱穩定性能的影響。②不符合四輪轉向技術(four-wheel steering，4WS)要求后輪轉動方向需隨車速變化而進行改變的技術條件。四輪轉向車輛要求汽車低速行駛時，后輪轉動方向與前輪相反，易于轉向就位；高速行駛時，后輪和前輪轉彎方向相同，有助于減少車輛側滑或扭擺，對平衡車輛在超車、變道、或躲避不平路面時的反應均有幫助。此種建模方法建立后輪轉動方向唯一固定，要么與前輪轉向相同要么相反，不能隨車速變化，不是嚴格意義上的四輪轉向。綜上所述，傳統四輪轉向車輛的建模方法效率低、適用性差的問題亟需解決，需要一種嚴謹科學的四輪轉向車輛建模方法。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于解決上述問題，提供一種能夠快速準確的、可實現后輪轉動角度大小和方向控制的基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法，以解決現有建模方法的諸多不足，為汽車性能仿真分析建立基礎。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法，主要由以下步驟組成:(1)建立四輪轉向模板文件。在前輪轉向齒輪齒條轉向模板的基礎上增加后輪轉向齒輪齒條式轉向機構，根據實車所采用的后輪轉向轉角控制策略，編寫后輪轉向機構中齒輪齒條的移動驅動函數公式。(2)建立其余模板文件。根據實車參數建立前后懸架模板TR_Front/rear_Suspens1n，前后輪模板TR_Front/rear_Tires，動力模板Powertrain，制動模板TR_Brake，車身模板Body。(3)裝配各模板文件，建立對應的子系統。(4)裝配各子系統，建立四輪轉向車輛整車模型。
[0005]本發明所述的基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法的優點及功效為:①通過后輪轉向齒輪齒條式結構實現后輪轉向，不需要建立前輪轉向與后輪轉向之間的過渡垂直臂、縱拉桿等轉向傳動機構，效率高、精確，有利于研究不同的后輪轉角大小和方向對整車操縱穩定性能的影響當后輪轉向控制策略改變時，只需要修改后輪齒輪齒條式轉向機構的移動驅動函數，不需要重新建模，因此便于結合matlab/simulink建立不同的轉向控制策略進行操縱穩定性等汽車性能的仿真研究，滿足汽車的設計要求。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發明的轉向系統建模示意圖。
[0007]圖2是本發明的四輪轉向車輛建模示意圖。
【具體實施方式】
[0008]I一前齒條(rack) ；2一前齒條齒套(rack_housing) ；3一方向盤；4一后齒條(rear_rack) ；5—后齒條齒套(rear_rack_housing)。
[0009]下面結合實施例附圖進一步詳細說明本發明的技術解決方案。
[0010]如圖1和圖2所示，本發明所述基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法是在共享數據庫整車模型MDI_Dem0_Vehicle_lt的基礎上，通過改造轉向模板、后懸架模板和車身模板來創建四輪轉向汽車整車模型。通常情況下，ADAMS/CAR采用自下而上的建模順序，即裝配組合(包括整車)模型建立在子系統的基礎上，子系統則需要在模板中建立。因此建立模板是建立整車模型的基礎。首先，四輪轉向車輛的轉向系模板則是通過在齒輪齒條式轉向系示范模板的基礎上增加一個齒條式后輪轉向機構而建立。為方便前后輪轉角之間的通訊，將后輪轉向機構與前輪轉向系建在一起。后輪轉向機構由兩部分組成，一部分為外面的后齒條套筒5 (rear_rack_housing)，和車身固定連接；另一部分為后齒條套筒5里面的后齒條4 (rear_rack)，和懸架的轉向橫拉桿連接在一起。在后齒條套筒5 (rear_rack_housing)和后齒條4 (rear_rack)之間定義一移動副和一移動驅動。移動驅動函數根據具體的后輪轉角控制策略建立。
[0011]后齒條套筒5 (rear_rack_housing)與車身固定連接，為了保證轉向系模板能與車身模板正確裝配，必須使用Mount part來保證正確的位置。因此，首先創建Mount part來代表車身，命名為mts_rear_rack_to_body，創建好之后，在rear_rack_housing與mts_rear_rack_to_body之間創建一固定副。在創建Mount Part時，ADAMS會自動創建一個輸入通訊器，因此自己無需創建Mount型的輸入通訊器。只需創建和它匹配的輸出通信器。因此在車身模板_rigid_chassis_lt中建立輸出通訊器cos_rear_rack_to_body保證轉向系模板和懸架模板能正確裝配的，然后另存為自己的車身模板。這樣就完成四輪轉向模板和車身模板的創建工作，并分別裝配成子系統。然后裝配這兩個子系統和共享數據庫中的前后懸架子系統TR_Front/rear_Suspens1n，前后輪子系統TR_Front/rear_Tires，動力子系統Powertrain_lt，制動子系統TR_Brake_System得到四輪轉向汽車的虛擬樣機模型。
[0012]本發明所述基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法能快捷、準確地完成四輪轉向汽車模型的建立工作，為汽車性能仿真分析提供了基礎。與傳統的四輪車輛建模方法相比，用移動驅動函數代替過渡垂直臂和縱拉桿等機械機構來控制后輪轉角，控制精度更高，更易于模型的修改，便于進行各種后輪轉角控制策略作用下的轉向仿真試驗，具有重要的研究價值和意義。
[0013]以上所述僅為本發明的較佳實施用例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于ADAMS的四輪轉向車輛建模方法，其特征在于，主要由以下步驟組成: (1)建立四輪轉向模板文件，在前輪轉向齒輪齒條轉向模板的基礎上增加后輪轉向齒輪齒條式轉向機構；后輪轉向機構由兩部分組成，一部分為外面的后齒條套筒，與車身固定連接；另一部分為里面的后齒條，與懸架的轉向橫拉桿鉸接；在后齒條套筒和后齒條之間定義一移動副和一移動驅動；根據實車所采用的后輪轉向轉角控制策略，編寫后輪轉向機構中齒輪齒條的移動驅動函數公式； (2)建立其余模板文件，根據實車參數建立前后懸架模板TR_Front/rear_Suspens1n，前后輪模板TR_Front/rear_Tires，動力模板Powertrain，制動模板TR_Brake，車身模板Body ； (3)裝配各模板文件，建立對應的子系統； (4)裝配各子系統，建立四輪轉向車輛虛擬樣機模型。
【文檔編號】G06F17/50GK105824981SQ201510008493
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月8日
【發明人】賀翠華, 尹永福, 鄒鵬, 倪書波, 馬士偉, 王樹鳳
【申請人】煙臺汽車工程職業學院