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车辆四轮驱动系统研究及仿真分析

作　者: 戚烈
导　师: 吕新民
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 车辆 四轮驱动 ADAMS 控制系统 仿真
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 194次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来随着四轮驱动相关技术的不断发展,一些高性能轿车和运动型汽车为了提高汽车的动力性和稳定性,开始采用四轮驱动系统。现在,设计人员已把四轮驱动系统看成整车控制中的一个环节,力图按照汽车行驶状况和道路条件,把驱动扭矩合理地分配给前后轮,使驱动轮的驱动力随着车辆状态、道路状况和驾驶员意图的变化而变化,从而全面提高汽车的各项性能。本文分析了四轮驱动车的特点和动力分配的原则,建立了仿真模型和控制系统。1.在ADAMS中建立整车仿真模型,主要包括底盘模型、转向机构模型、前悬架模型、斜置式后悬架模型、轮胎和路面模型。并进行调试得到较好的仿真效果。2.确立全时四轮驱动车的动力分配的原则,分析了汽车行驶的受力情况,通过受力平衡方程计算了汽车在直线加速、爬坡和转弯时的动力分配比。3.建立了汽车转弯时的二轮车模型和四轮车模型,当汽车做等速圆周运动时,分析由驱动力产生的横摆力矩对稳定性因数K和转弯半径的影响。同时对汽车转弯时的动力微分方程进行奇点分析,找到汽车在不同速度和不同转角时的稳定点。4.分析了汽车运动时的各种约束,建立约束方程组,得出最优的动力分配,并在ADAMS中仿真,和理论结果进行比较。5.在Simulink中建立控制系统,通过ADAMS导出模型和Simulink进行联合仿真。通过设置前后轮载荷的变化来模仿地面状况,仿真分析各个车轮的纵向滑移率,在没有控制系统时,各个车轮纵向滑移率的变化互不影响,只和驱动力和垂直载荷有关,汽车的动力性没有得到充分利用。通过添加控制系统,各个车轮的纵向滑移率能够保持一致,说明控制系统将动力合理的分配给各个车轮,最后对全时四轮驱动和后轮驱动进行比较,证明了全时四轮驱动系统的优越性。研究结果表明通过数学模型来分析汽车稳定性是一种较好的方法,通过ADAMS建立仿真模型比通过MATLAB建立仿真模型要方便准确,但通过MATLAB可以方便的建立控制系统,本文通过两者的联合仿真建立一种动力分配的控制方法,并证明其合理性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 课题研究的背景  9-10
  1.2 课题研究的目的与意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 研究内容和方法  12-14
    1.4.1 研究内容  12-13
    1.4.2 研究方法  13-14
第二章 建立汽车整车仿真模型  14-21
  2.1 ADAMS 建模  14-17
  2.2 模型调试  17-18
  2.3 和ADAMS/CAR 模型对比  18-20
  2.4 小结  20-21
第三章 驱动轮动力分配的分析及仿真  21-36
  3.1 确定动力分配的原则  21
  3.2 全时四轮驱动车直线行驶模型  21-26
    3.2.1 汽车驱动力  21
    3.2.2 汽车的行驶阻力  21-26
  3.3 四轮驱动车转弯时动力分配  26-33
    3.3.1 影响转弯性能的因素  26-27
    3.3.2 汽车数学模型  27-33
  3.4 应用ADAMS 仿真  33-35
  3.5 小结  35-36
第四章 使用SIMULINK 创建整车模型  36-43
  4.1 轮胎模型  36-37
  4.2 线性二自由度模型  37-38
    4.2.1 线性二自由度仿真模型  37
    4.2.2 线性二自由度模型的改进  37-38
  4.3 四轮车模型及改进  38-42
  4.4 小结  42-43
第五章 汽车动力控制系统  43-53
  5.1 控制原理及控制算法的选择  43-44
    5.1.1 驱动力控制原理  43-44
    5.1.2 动力控制系统的控制算法  44
  5.2 ADAMS 和SIMULINK 联合控制方法  44-46
    5.2.1 ADAMS 控制方法  44-45
    5.2.2 联合仿真设计流程  45-46
  5.3 控制参数的选择  46-48
  5.4 建立汽车动力控制系统  48-52
    5.4.1 动力控制系方案  48-50
    5.4.2 仿真调试  50-51
    5.4.3 仿真结果分析  51-52
  5.5 小结  52-53
第六章 结论与展望  53-54
  6.1 结论  53
  6.2 展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
作者简介  58

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车发动机
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