線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其特性的研究.pdf

1、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering-By-Wire）由于其取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機(jī)械連接，不僅使駕駛室的乘坐空間加大，因此駕駛室的設(shè)計(jì)變得更加自由和靈活，同時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比可以任意設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步的對(duì)汽車轉(zhuǎn)向進(jìn)行主動(dòng)控制提供了可能。因而線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必將成為未來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展主要方向之一，同時(shí)也是當(dāng)今汽車工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致經(jīng)歷了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

2、。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重，駕駛員駕駛負(fù)擔(dān)過重。后來發(fā)展的幾種具有助力特性的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要目的是為了降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，除了實(shí)現(xiàn)駕駛員的控制指令之外，還必須有良好的路感要求，即具有良好的轉(zhuǎn)向盤的力特性。在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究當(dāng)中，一個(gè)主要的難點(diǎn)就是進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力特性分析。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一些新的控制系統(tǒng)和方法的大量應(yīng)用，如一些新的傳感器在汽車上的使用，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也進(jìn)入了大力的研究和發(fā)展階段。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好

3、的汽車轉(zhuǎn)向盤力特性，同時(shí)還能為汽車的主動(dòng)控制提供一定的基礎(chǔ)，如實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向的功能，與現(xiàn)有汽車裝備的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)一起將使得汽車在高速以及極限工況下的安全性能得到極大的提高。但由于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性原因，如轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向車輪之間剛性連接的取消，也增大了進(jìn)行線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的難度。 本文利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，在建立了汽車整車模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了在典型工況下的汽車轉(zhuǎn)向盤力特性的分析，系統(tǒng)的研究了某型汽車機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤力特性。

4、利用得到的汽車轉(zhuǎn)向盤力特性以及某型電機(jī)性能參數(shù)，擬合了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所需要的控制策略。通過ADAMS和MATLAB的聯(lián)合仿真，得到在典型工況下的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向盤力特性以及一些汽車的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下五個(gè)方面： 第一部分介紹了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷史及其發(fā)展的狀況，介紹國(guó)內(nèi)外線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究現(xiàn)況，發(fā)展速度及水平及研究線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目的和現(xiàn)實(shí)意義。 第二部分闡述了ADAMS軟件中的主要使用的

5、模塊，以及ADAMS的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的理論基礎(chǔ)，分析了在仿真時(shí)可能出現(xiàn)數(shù)值發(fā)散的原因以及解決數(shù)值發(fā)散的關(guān)鍵技巧。 第三部分利用ADAMS軟件建立了某型轎車14自由度的整車模型，其中包括底盤、前懸架、后懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、輪胎模型及路面文件，重點(diǎn)介紹建立各個(gè)子系統(tǒng)的方法。、 第四部分重點(diǎn)分析了線控轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及其工作原理，并建立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)路感模擬的動(dòng)力學(xué)模型和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型；其中還包括建立線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整車模型；

6、最后說明了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。 第五部分對(duì)評(píng)價(jià)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性的四種工況穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向、方向盤正弦輸入、蛇形和雙移線試驗(yàn)做詳細(xì)闡述；建立了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略，通過機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在以上四種工況下轉(zhuǎn)向特性聯(lián)合仿真的比較和分析，可以得出該線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本符合轉(zhuǎn)向特性要求的結(jié)論。 最后，本文對(duì)前面的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。并且對(duì)文中存在的問題和需要改進(jìn)的部分做了進(jìn)一步的分析和探討。ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真具有廣