汽车转向系统动力学性能的仿真分析
汽车是现代社会的必需品之一，而转向系统作为汽车最基本的控制系统之一，
也是汽车安全性能最直接相关的部件之一。转向系统的好坏对于安全行车至关重要。在汽车设计中，转向系统的动力学性能是一个非常重要的指标，因此对其进行仿真分析可以有效地提高汽车安全性能和行驶稳定性。
汽车转向系统的动力学性能受到多种因素的影响，如转向系统的目标点、转向
系统的转向角度、车辆的速度、地面的摩擦力等等。因此，分析转向系统的动力学性能不仅需要考虑转向系统本身的特性，还要考虑车辆的实际行驶环境以及路面的状态。
为了对汽车转向系统的动力学性能进行分析，可以利用虚拟仿真技术来模拟汽
车转向过程中的各项数据，并通过数据分析来得出转向系统的动力学性能指标。虚拟仿真技术是指利用计算机模拟现实世界中各种场景和物理过程的技术，通过分析和计算来得出需要的结果。
在进行汽车转向系统的动力学性能仿真分析时，需要先构建汽车转向系统的模型，并且确定好模型的各项参数。一般来说，模型的参数可以根据车辆的实际情况进行调整，如车辆的长度、车宽、质量、轮胎压力等等。通过模型构建和参数的确定，可以为汽车转向系统的仿真分析提供可靠的数据。
在进行仿真分析时，需要将模型放置在特定的环境中，如模拟特定的道路、交
通状况等等。然后，将各种力和扭矩作用于模型上，以模拟汽车在实际行驶过程中的环境和载荷。
通过对模拟过程中所得到的数据进行分析，可以得到很多有价值的信息。如汽
车的行驶稳定性、转向系统的响应速度、转向优化效果等等。这样，设计师们可以通过仿真分析来修改和优化转向系统的设计方案，以提高汽车的行驶稳定性和安全性能。
值得注意的是，汽车转向系统的动力学性能仿真分析需要借助一些现代化的仿真软件，如Msc.Adams、MATLAB、AutoCAD等等。这些专业仿真软件可以大大提高仿真分析的精度和准确性，从而得到更加可靠的分析结果。
总而言之，汽车转向系统的动力学性能仿真分析对于汽车设计和生产来说是非常重要的。它可以帮助设计师们分析和评估转向系统的设计方案，提高汽车的安全性和行驶稳定性。同时，它也是现代汽车工程技术不断进步和创新的代表。
汽车电动助力转向系统控制策略及仿真研究 汽车电动助力转向系统控制策略及仿真研究 摘要：随着汽车电动助力转向系统的应用越来越广泛，对其控制策略的研究也变得越来越重要。本文基于对汽车电动助力转向系统的分析，提出了一种基于滑模控制的控制策略，并进行了仿真研究。通过与传统的PID控制策略进行对比，结果表明本文提出的滑模控制策略具有更好的控制性能和鲁棒性。 1. 引言 汽车电动助力转向系统可以通过电动助力提供额外的转向力，使得驾驶更加轻松灵活。为了在不同驾驶条件下实现良好的转向性能，需要采用合适的控制策略来调节电动助力转向系统。 2. 汽车电动助力转向系统建模 2.1 汽车动力学模型 在建模之前，首先要了解汽车的动力学模型，包括车辆质量、惯性矩、悬挂刚度等。本文假设汽车为四轮驱动、四轮转向的车辆，采用简化的二自由度车辆模型。 2.2 电动助力转向系统模型 电动助力转向系统包括电动助力转向机构、电机控制器和传感器等。本文建立了电动助力转向系统的数学模型，并考虑了其非线性特性。 3. 控制策略设计 基于以上的汽车电动助力转向系统模型，本文提出了一种基于滑模控制的控制策略。滑模控制是一种常用的非线性控制方法，具有较好的鲁棒性和快速响应特性。本文设计了滑模控制器，并通过仿真验证了其控制性能。 4. 仿真实验与结果分析
通过Matlab/Simulink软件进行仿真实验，并与传统的PID控制策略进行对比。结果表明，基于滑模控制的电动助力转向系统具有更好的响应速度和稳定性。在不同的驾驶工况下，滑模控制策略能够有效改善转向性能。 5. 结论 本文通过对汽车电动助力转向系统的控制策略进行研究和仿真，提出了一种基于滑模控制的策略，并与PID控制策略进行对比。结果表明，滑模控制策略能够有效改善转向性能，具有较好的控制性能和鲁棒性。未来，还可以进一步研究优化该控制策略，提高汽车电动助力转向系统的性能 通过对汽车电动助力转向系统的研究和仿真实验，本文提出了一种基于滑模控制的控制策略。与传统的PID控制策略相比，滑模控制策略在不同驾驶工况下都能够有效改善转向性能，具有更好的响应速度和稳定性。同时，滑模控制具有较好的鲁棒性和快速响应特性，能够应对系统非线性特性。未来，可以进一步优化该控制策略，提高汽车电动助力转向系统的性能。总而言之，本文的研究为汽车电动助力转向系统的控制提供了有益的参考，为提升驾驶安全性和操控性能具有一定的实用价值
2013年机械设计专业本科毕业设计（论文） 摘要 汽车电动转向器是一种新型的汽车转向助力系统。 文章先对EPS系统原理及结构进行说明，介绍了三种EPS典型助力曲线，建立了机械转向系统数学模型、EPS系统数学模型，文中提出了EPS系统控制目标，说明了EPS系统的PID控制策略，介绍了电动助力转向系统中的三种控制模式：助力控制模式，回正控制模式，阻尼控制模式，文章重点研究助力控制。并建立了机械转向系统、EPS系统和基于PID控制的系统三种数学模型，然后应用MATLAB的Simulink模块进行运动仿真，通过调整参数和分析参数，来研究系统稳定性随参数变化的影响。仿真结果表明，所设计的PID 控制对能对转向系统模型进提供助力控制，同时能使系统满足很好的动态性能。 关键词：电动转向器；助力控制；MATLAB/Simulink；仿真
Abstract Electric Power Steering is a new automotive power steering system. This article first on the principle and structure of EPS system are described, three kinds of typical EPS power curve is introduced in this paper, the mathematical model of the system, the EPS system mathematical model of the pure mechanical steering system is established in this paper, the target control of EPS system, the control strategy of EPS system of PID, this paper introduces three kinds of control mode of electric power steering in: power control mode, return control mode, the damping control mode, this paper focuses on the study of power control. Under pure mechanical steering system, EPS system and PID power control of EPS system based on the mathematical model, the application of MATLAB/Simulink simulation, parameters, and analysis of influence parameters on the stability of the system, and the use of PID control strategy for power control of the model, and that the system can meet the dynamic performance is very good. Key words: electric power steering ; assist control ; MATLAB/Simulink; simulation 优秀毕业设计（论文）通过答辩
武汉理工大学课程论文 基于Matlab/Simulink的四轮转向汽车操纵 动力学仿真分析 课程：汽车动力学 学院（系）：汽车工程学院 专业班级：汽研 学号： 学生姓名： 任课教师：乔维高
基于Matlab/Simulink 的四轮转向汽车操纵动力学仿真 分析 摘要：本文分析了四轮转向(4WS)汽车的运动特性，建立了三自由度四轮转向汽车动力学模型，并基于Matlab /Simulink 对四轮转向汽车的操纵动力学进行仿真分析，结果表明四轮转向汽车的操纵性能要优于前轮转向汽车。 关键词：汽车，四轮转向，操纵动力学，仿真分析 Simulation for the Handling Dynamics of Four-wheel Steering Vehicle Based on Matlab/Simulink Abstract: In this paper, the motion characteristics of four-wheel steering (4WS) vehicle are analyzed. The three degrees of freedom simulation analysis of four-wheel steering vehicle dynamics model is established. The simulation for the handling dynamics of four-wheel steering vehicle based on Matlab / Simulink is done, and the results show that the handling performance of four-wheel steering vehicle is better than the front wheel steering vehicle. Key words: vehicle, four-wheel steering, handling dynamics, simulation 1 引言 早期的汽车均采用前轮转向方式，但传统的前轮转向汽车具有低速时有低速时转向响应慢，回转半径大，转向不灵活；高速时方向稳定性差等缺点。随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，市场对汽车的要求也越来越高，希望汽车有更高的安全性和舒适性。因此汽车的操纵稳定性，已经成为当代汽车研究的一个重要方面。 四轮转向(4WS ）汽车应运而生。四轮转向是在前轮转向的基础上，使后轮按一定的控制规律跟随前轮绕自己的转向轴转动，实现汽车转向。它对于改善汽车高速时的操纵稳定性和减小低速时的转弯半径起到非常大的作用。本文分析了四轮转向(4WS)汽车的运动特性，建立了三自由度四轮转向汽车动力学模型，并基于Matlab /Simulink 对四轮转向汽车的操纵动力学进行了仿真分析。 2 四轮转向汽车运动特性分析 四轮转向汽车转弯时的几何关系如图1所示。FWS 汽车只有前轮转角，而4WS 汽车的后轮也有转角。由图可知，当仅有前轮转角δ1时，可求得汽车转弯半径 10tan δL R = （2.1） 当前轮转弯半径不大时，tan δ1=δ1,于是式（1.1）可写为
汽车车辆动力学建模与仿真研究 汽车车辆动力学是汽车工程的重要学科之一，其研究内容包括 车辆运动、悬挂、转向、制动、驱动等方面。为了更好地理解汽 车动力学，进行科学的研究与优化，需要对汽车车辆动力学进行 建模与仿真。 一、汽车车辆动力学建模 汽车车辆动力学建模是指将汽车运动过程中的各个因素用数学 模型表示出来，以便在计算机上进行仿真和分析。 1. 车辆模型 车辆模型是汽车车辆动力学建模的基础，主要分为自由度模型 和多体模型两种。 自由度模型通常包括垂直运动、横向运动和纵向运动三个自由度，其建模基于牛顿第二定律，包括了车辆的悬挂系统、车轮力、刹车等因素。 多体模型是指以整个车辆为一个多体系统进行建模，除了考虑 车辆受力、受扭等因素外，还需要考虑车辆的刚度、弹性等因素。 2. 动力系统模型
动力系统模型指的是发动机、变速器、传动系等部分的建模，主要用于模拟车辆行驶过程中的速度、加速度和所需的扭矩等参数。这些参数可以帮助分析车辆的加速和制动性能，以及制定优化策略。 3. 环境模型 环境模型包括路面状态、气象条件等因素，通过对这些因素的建模，可以更好地帮助预测车辆的行驶状态和性能。例如，模拟不同路面条件下车辆的制动距离、转向响应和行驶稳定性等。 二、汽车车辆动力学仿真 汽车车辆动力学仿真是通过计算机程序对汽车运动过程进行模拟，以评估汽车的性能、预测其行为并进行优化设计。 1. 动力学仿真 动力学仿真主要用于分析车辆加速、制动和转向等性能。通过仿真可以模拟不同车速下车辆的加速和制动距离、不同路面条件下车辆的制动力和转向响应等因素，从而得出优化设计的方案。 2. 悬挂系统仿真 悬挂系统的仿真主要用于分析车辆在不同路面条件下的行驶稳定性和舒适性。通过对悬挂系统进行仿真，可以预测不同路面下
汽车四轮主动转向系统设计与性能仿真毕业论文开题报告 L
本科毕业论文（设计） 开题报告 论文题目汽车四轮主动转向系统设计与性能仿真班级 姓名 院（系）汽车工程学院 导师 开题时间
哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—开题报告
制后轮已达到所希望的响应特性。Wang等也提出了使用基点配置的校正控制器，来控制前轮主动转向的技术。但在自适应控制系统中所需要对实时的汽车相应参数进行辨别，而在高侧向加速度情况下驾驶员的转向输入往往很小，很精确辨别实时车辆响应参数困难很大，参数辨识的精度也很低，给设计稳定的自适应控制系统带来了极大的困难，这决定了比较适应慢时变系统的自适应控制对于转向系统不一定有效，因为后者的参数变化可能很快，因此许多学者将目光投向了鲁棒控制理论。 鲁棒控制理论是在传统前馈四轮主动转向控制的基础上, 提出一种两自由度四轮主动转向鲁棒控制方法。该方法通过独立参数化两自由度控制结构的引入, 实现了四轮转向系统对车速变化和轮胎侧偏刚度变化的独立补偿。其前馈控制器的设计与传统前馈四轮转向控制完全相同, 反馈控制器的设计为一针对轮胎侧偏刚度不确定性的标准H 控制问题。该方法既充分发挥了传统前馈控制的优点, 又降低了反馈控制器的阶数。仿真结果表明, 即使在较大的侧向加速度或低附着工况下, 该方法亦可较好地实现稳态横摆角速度增益和质心侧偏角的控制, 具有良好的鲁棒性。 由于轮胎侧向力与垂直负荷之间的非线性关系,因而通过控制前后主动悬架,改变侧倾力矩的分布,可达到控制汽车侧向运动的目的。汽车转弯时,汽车的侧倾运动造成负载横向转移,使得左右车轮上的侧向力发生变化,改变前后悬架的侧倾刚度比就能控制前后轮上的负荷转移,从而控制前后轮上的侧向力。 通过轮胎的纵向力作用也能对汽车的侧向运动进行控制。一方面,由于作用在轮胎上的纵向力减小了轮胎的侧向力,因此可通过改变作用在前后轮上的纵向力的比例来控制前后轮上侧向力之间的平衡。这种间接的侧向运动控制方法已应用在四轮驱动汽车上。另一方面,可直接控制左右车轮上的驱动力和制动力,产生横摆力矩来精确控制汽车的侧向运动。这种横摆力矩控制方法( DYC)的最大优点是产生所需的横摆力矩时不受汽车运动状态的影响,使得汽车的运动对于外界干扰具有鲁棒性。 虽然制动防抱系统( ABS) ,驱动防滑转系统( TCS)以及横摆力矩控制系统( DYC)的共同之处都是控制轮胎的纵向力,但它们是不同类型的底盘控制技术。TCS和ABS独立地控制作用在每个车轮上的纵向力,使得汽车在纵向加速或制动时,各车轮不会滑转或抱死,从而间接地提高了汽车的侧向稳定性。而DYC系统是根据汽车的运动状态控制各车轮的纵向力,产生横摆力矩来稳定汽车的侧向运动。 Fukui等基于当方向盘快速转动时,后轮与前轮反向,以使得汽车转向灵敏,反之当方向盘慢速转动时,前后轮同向转动, 以获得高稳定性的观点。另一些人的观点也有类似之处,小转角时前后轮同向(一般是高速下) ,而大转角时,前后轮反向(一般是低速急转弯时)。 Shibahata 等提出了前后轮主动转向的思路, 即前轮与后轮一样,与方向盘之间不存在直接的耦合关系,可以独立地控制横摆角速度和侧向加速度的特性。
汽车动力学的建模与仿真分析 随着汽车的普及，汽车制造业也越来越受到人们的关注。汽车作为交通工具的 重要组成部分，其安全、性能、动力等方面对车主来说均非常重要。汽车动力学建模与仿真分析便是以汽车动力学研究为基础，通过建立模型和仿真分析的方法，帮助汽车制造商更好地了解汽车的工作原理和性能表现。 一、汽车动力学建模的基本内容 汽车动力学建模是对汽车动力学研究的理论化和系统化表现，通常包括对转向 系统、悬挂系统、传动系统、发动机动力输出等方面进行建模，以此来揭示汽车动力学基本规律，了解汽车性能、稳定性等。汽车力学建模有以下基本内容： 1. 汽车动力学的基本原理：汽车动力学的基本原理包括转向系统、悬挂系统、 传动系统等各个部分的工作原理，这些都是汽车力学建模的基础。 2. 转向系统的建模：转向系统是汽车的核心部分，决定了汽车的操控和稳定性，因此，对转向系统进行建模，分析其稳定性和可靠性，能够有效地提升汽车的操纵性和舒适性。 3. 悬挂系统的建模：悬挂系统是汽车行驶过程中最重要的部分之一，其主要作 用是保持车身稳定性和提高行驶舒适性，因此对悬挂系统进行建模，对汽车的稳定性、舒适性等方面的分析、优化具有重要意义。 4. 传动系统的建模：传动系统是汽车发动机和车轮之间的连接，能够将发动机 的动力传导到车轮上，因此传动系统的建模和仿真分析，对于判断车辆性能、燃油效率等方面具有重要的作用。 5. 发动机动力输出的建模：发动机动力输出是决定发动机性能和车辆动力性能 的核心参数之一，因此发动机动力输出的建模分析，对于汽车的综合性能和实际使用效果的评估有着重要的作用。
二、汽车动力学建模的具体方法 在汽车动力学建模过程中，主要采用数学建模的方法，通过对汽车各系统进行 参数分析，并将数据传递到数学模型中，从而将设计方案转化为数字模型，计算机仿真实验，进而对汽车的性能、稳定性、环保等方面进行分析和优化。 1. 动态建模法：采用动态建模法的最大优点是可以计算多个时间步骤，从而让 仿真更加接近实际状况。通过该方法针对汽车运动过程的控制器设计模型，建立运动方程和辅助方程，共同组成数学模型进行仿真。 2. 混合建模法：混合建模法整合了数学模型和劳斯力物理模型，结合汽车动态 性能和劳斯力等方面的理论模型，便于综合分析和优化汽车竞争力方面的潜力和空间。 3. 多物理场建模法：研究汽车复杂的多物理场现象，需要采用多物理场建模法，通过结合功率学、流体学、热学等多种物理原理建立模型，从而分析汽车的热动力学性能、车身振动等方面的综合特性。 三、汽车动力学仿真分析的应用 汽车动力学模型具有重要的理论价值和应用价值，通过动力学分析和仿真，能 够对汽车的工作原理和性能表现有深入的理解。主要应用于以下方面： 1. 汽车系统设计：可以以动态建模法或混合建模法来利用汽车动力学模型，计 算和分析不同参数组合下的汽车性能，从而在设计阶段就评估并优化汽车系统的性能和可靠性。 2. 汽车动力学仿真教育：以动态建模法或多物理场建模法进行实时仿真模拟， 可以帮助工程师更好地了解汽车传动、悬挂、转向等各系统的工作原理，以及影响它们的参数，从而优化汽车系统的性能。
车辆动力学的建模与仿真研究 作为一种机械装置，汽车的动态特性是其重要的性能之一。而车辆动力学的研 究就是评估车辆在不同路况、不同外界因素的影响下运动过程所表现出来的物理特征，并进一步探究车辆的操纵性、稳定性、安全性等方面的问题。本文将介绍车辆动力学建模与仿真的基本概念及方法。 1. 车辆动力学模型 车辆动力学模型是指描述汽车在运动过程中受到的外界力和热力学效应的一组 数学方程，可以通过对不同因素如路况、车速、气温影响的分析，进行预测汽车在特定情况下的行驶特性。一般情况下，车辆动力学模型包括整车模型、轮胎模型和路面模型三部分。 1.1 整车模型 整车模型是车辆动力学模型的基础，主要包括车辆质量、发动机参数、车辆动 力学变量等。其中，车辆重量、车轮半径等物理量是最基本的整车模型参数。此外，车辆的悬挂系统、转向系统和传动系统也可以在整车模型中考虑，以使模拟效果更为精确。 1.2 轮胎模型 轮胎模型描述了轮胎在地面上所受的力和变形等特性。轮胎的物理参数不同， 对车速、车辆稳定性、制动距离等方面的影响也不同。轮胎模型的建立主要考虑轮胎的纵向力、侧向力和滚转阻力等因素。 1.3 路面模型 路面模型描述了车辆在路面上所受的阻力和摩擦等特性。道路的不同纹理和材 质对于车辆运动状态的影响是十分显著的。路面模型的建立不仅需要考虑路面形状、材质等因素，还需要考虑气温、降雨等实际环境影响因素。
2. 车辆动力学仿真 车辆动力学仿真是指利用计算机软件对车辆动力学模型进行算法模拟，以预测 车辆在运行过程中的动态特性。车辆动力学仿真是一种非常重要的手段，它可以用于评估车辆的操纵稳定性、驾驶员的驾驶技能水平、车辆零部件的设计优化等方面。 车辆动力学仿真的流程如下： 第一步，选择车辆动力学模型、配备路面模型，设定仿真环境参数和运行路线，确定模拟致动方式。 第二步，设定车辆初始化信息，包括车速、转向角、初始位置等实际情况下的 信息。 第三步，对车辆整车、轮胎和路面进行建模和仿真，并预测车辆在运动过程中 的动态特性和行驶轨迹等。 第四步，对仿真结果进行分析和预测修正，并视情况进行仿真优化。 3. 车辆动力学仿真的应用 车辆动力学仿真在实际工程领域有广泛的应用，其中对于汽车制造行业来说尤 为重要。利用车辆动力学仿真，制造商能够对新车型的性能进行评估和优化，以避免由于设计问题而导致的安全隐患和经济损失，提升汽车竞争力。此外，车辆动力学仿真还可用于训练驾驶员技能、评估驾驶员行为、提高驾驶员安全性能等方面。 总之，车辆动力学模型和仿真是评估汽车运动特性、优化设计和改进安全性能 等方面不可或缺的技术手段。它的建模和仿真的精准度和计算效率直接影响到其应用的成效和应用前景。虽然该技术的研究面临诸多挑战和难点，如路况因素模拟、数据量控制等，但随着科技的不断进步，我们可以预计在未来，车辆动力学建模和仿真的研究会有更广泛的应用，为人们的生活带来更多便利和安全。
车辆动力学模型的建立与仿真分析 引言 随着汽车工业的发展，车辆的动力学特性成为了工程师们关注的重点之一。为了研究和改善车辆性能，建立车辆动力学模型并进行仿真分析成为了 必不可少的工具。本文将介绍车辆动力学模型的建立方法，并应用仿真分析 技术对其进行探索。 一、车辆动力学模型的建立 1.车辆运动学建模 车辆动力学模型的第一步是建立车辆的运动学模型。这包括车辆的位置、速度和加速度等关键参数的表达与计算。通常，车辆运动学模型可以采用经 典的运动学方程来描述，如牛顿第二定律和牛顿运动定律。此外，还可以利 用机械臂法和转角法等方法推导车辆的运动学模型。 2.车辆力学建模 在车辆动力学模型的建立过程中，力学建模也是重要的一步。力学建模 旨在描述车辆受到的力和力矩等动力学特性。常见的力学模型包括车辆的质量、重心高度、车轮滚动阻力、制动力和驱动力等。通过建立准确的力学模型，可以更好地了解车辆的运动特性和动力特性。 3.车辆轮胎力学建模 在车辆动力学中，轮胎力学模型是一个至关重要的组成部分。轮胎对车 辆运动和操纵性能的影响很大。常用的轮胎力学模型有Magic Formula模型
和Tire model等。通过对轮胎的力学特性进行建模，可以在仿真分析中更准 确地模拟车辆的行为。 二、车辆动力学模型的仿真分析 1.悬挂系统仿真分析 在车辆动力学模型的仿真分析中，悬挂系统是一个重要的部分。悬挂系 统可以影响到车辆的驾驶舒适性、操控性能和行驶稳定性等。通过对悬挂系 统进行仿真分析，可以评估并优化车辆的悬挂调校。 2.转向系统仿真分析 车辆的转向系统是影响车辆操纵性能的另一个关键部分。通过对转向系 统进行仿真分析，可以评估车辆在转向时的稳定性和灵活性。此外，还可以 通过仿真分析来改进转向系统的设计和调校。 3.刹车系统仿真分析 刹车系统是车辆安全性的关键因素之一。通过仿真分析刹车系统可以评 估车辆制动性能，包括制动距离、制动稳定性和制动力分布等。这对于改进 刹车系统的设计和优化具有重要意义。 4.动力系统仿真分析 动力系统是车辆动力学模型中的核心组成部分。通过对动力系统进行仿 真分析，可以评估和优化车辆的加速性能、燃油经济性和排放性能等。此外，还可以通过仿真分析来解决动力系统中的振动和噪声等问题。 三、车辆动力学模型的应用和发展趋势 1.车辆动力学模型在实际工程中的应用
汽车EPS动力学模型的建立与仿真分析 曹艳芹车辆工程50100802405 摘要：建立了电动助力转向系统主要部分的数学模型和车辆二自由度模型，根据助力原理设计了基于模糊控制的EPS系统助力控制策略，得出了助力特性曲线，采用Matlab/Simulink工具箱设计了电动机PID控制算法助力仿真模型，并利用Simulink模块搭建系统模型对所建立的EPS动力学模型进行仿真分析。 关键词：EPS动力学模型；模糊控制；PID控制 1 系统组成及工作原理 电动助力转向系统(electric power steering，简称EPS)主要由机械转向系统、转矩传感器、车速传感器、电流传感器、控制单元(ECU)、离合器、助力电动机及减速机构等组成，如图1所示。其工作原理:汽车在运行过程中，扭矩传感器、车速传感器及电流传感器会产生相应的传感器信号，这些信号经过滤波、信号电平调整后传给ECU，ECU经过分析处理后对助力电机进行相应控制。 图1 电动助力转向系统结构 2 电动助力转向系统建模 在构建电动助力转向系统模型时，分析了实际电动助力系统与模拟电动助力转向系统的区别，尽量结合实际构建电动助力转向系统模型但转向轴、齿条、助力电机的动力学模型与实际系统差别较大，因此在建模时都加入了相应的仿真系数(如加入了阻尼、刚性系数等)，以达到实际工况，这样有助于对系统进行仿真分析。
在图1中，设转向盘和上端转向轴的转动惯量、电动机的转动惯量、前轮及转向机构向转向轴等效后的转动惯量分别为h J 、m J 、c J ，单位为2kg m ⋅；转向盘上施加的转矩、等效到转向轴的转向阻力矩、电动机的电磁转矩和电动机作用到转向轴的助力分别为d T 、r T 、m T 、a T ，单位为Nm ；转向轴与支承之间的摩擦系数、转向机构与前轮等效到转向轴的摩擦系数、电动机转轴与支承之间的摩擦系数分别为h B 、c B 、m B ，单位为Nms/rad ；转向盘的转角、前轮等效到转向轴的转角、电动机的转角分别为h θ、c θ、m θ，单位为rad ；转矩传感器刚度为s K ，单位为Nm/rad ；从电动机经减速机构到转向轴的传动比为G 。 为降低问题的复杂性，假设电动机转轴为刚性，即不考虑电动机的扭转刚度。考虑 电动机与转向轴之间的速度匹配，有： m c G θθ= （1） （1）转向盘和上端转向轴、下端转向轴模型 22 h h d s h h d d T T J B dt dt θθ-=+ （2） 22c c a s r c c d d T T T J B dt dt θθ+-=+ （3） （2）电动机模型 直流电动机的等效结构图如图2所示，电动机电枢电压a U （图中用U 表示），电流a i （图中用I 表示），电枢电阻R ，电感L ，反电动势系数e K ，电磁转矩系数t K 。 图2 直流电机的等效模型
车辆动力学仿真与优化研究 车辆动力学仿真与优化研究是汽车工程领域的一个重要主题。随着现代汽车的发展，对车辆性能和安全性的要求越来越高，传统的试验方法和经验设计已经不能满足工程师们的需求。而车辆动力学仿真与优化研究则能够在设计阶段就预测和优化车辆的性能，提高产品质量和竞争力。 首先，车辆动力学仿真是通过数学模型和计算机仿真技术来模拟和预测车辆在不同工况下的行驶特性。通过建立车辆的动力学模型，可以对车辆的加速、制动、转向和悬挂等行驶过程进行仿真计算。借助仿真技术，工程师们可以快速评估和比较不同的设计方案，及时发现和解决问题，提高产品设计效率和正确性。同时，通过仿真还能够分析和优化车辆的燃料消耗、排放和能耗等性能指标，为环境保护和可持续发展做出贡献。 其次，车辆动力学仿真与优化研究还可以用于车辆动态性能和安全性的提升。例如，在设计高性能车辆时，仿真可以帮助工程师们优化车辆的悬挂系统、操控系统和动力系统等，提高车辆的稳定性和操控性能。另外，通过仿真还可以评估和改进车辆的制动系统、轮胎和防抱死系统等，提高车辆的制动性能和安全性能。这对于提升车辆性能和行驶安全具有重要意义，特别是对于高速行驶和紧急制动情况下的车辆控制。 此外，车辆动力学仿真与优化研究也可以用于新能源车辆的设计和优化。随着环境污染和能源紧缺问题的日益突出，新能源车辆已经成为汽车工程的重要发展方向。而通过仿真和优化技术，可以帮助工程师们优化新能源车辆的能量管理系统、电动机控制策略和电池系统等，提高整车的能源利用效率和续航里程。同样，通过仿真技术还可以评估和优化新能源车辆的充电基础设施和能源供应链，为新能源汽车的普及和推广提供科学依据。 最后，车辆动力学仿真与优化研究也面临一些挑战和难题。在建立车辆动力学模型时，需要准确表达车辆的动态响应和非线性特性，需要考虑到车辆各个子系统
CATIA运动仿真在车辆转向系统的运用CATIA是一款强大的三维建模软件，它不仅可以用于进行产品的设计 和建模，还可以应用于运动仿真的领域。在车辆转向系统的开发过程中，CATIA运动仿真可以帮助工程师模拟和分析车辆转向系统的运动性能，优 化设计和提高产品质量。 首先，CATIA运动仿真可以用来模拟车辆转向系统的动力学行为。通 过对车辆的转向系统进行建模，可以准确地描述系统中各个零部件的运动 特性和相互关系。工程师可以设置系统中的约束条件、力和力矩，并进行 数值计算，从而得到系统在不同状态下的运动轨迹、速度和加速度等参数。这些参数可以帮助工程师了解车辆转向系统的性能，找出可能存在的问题，并进行优化和改进。 其次，CATIA运动仿真可以进行转向系统的运动分析。通过对转向系 统的建模和仿真，工程师可以验证转向系统在不同工况下的运动性能是否 符合设计要求。例如，在进行转向操作时，系统是否能够稳定地进行转向，并且在不同速度下的转向性能是否一致。通过运动分析，可以深入了解转 向系统的工作原理，评估其性能，并对设计进行改进。 此外，CATIA运动仿真还可以进行转向系统的力学分析。车辆转向系 统的设计需要考虑到不同方向、速度和路况下的受力情况。通过对转向系 统进行建模和仿真，工程师可以计算各个零部件受力情况，并进行强度校核。这有助于工程师确定合适的材料和尺寸，并确保转向系统在各种工况 下的稳定性和可靠性。 最后，CATIA运动仿真还可以进行转向系统的优化设计。通过对转向 系统的建模和仿真，可以更好地了解该系统的工作原理和限制条件。工程
师可以在仿真中修改系统的参数和构造，或者尝试不同的设计方案，以改进系统的性能和可靠性。通过反复模拟和优化，工程师可以得到最佳的转向系统设计，从而提高产品质量和用户体验。 综上所述，CATIA运动仿真在车辆转向系统的开发和优化过程中起着重要的作用。它可以帮助工程师进行动力学、运动和力学分析，深入了解和评估转向系统的性能，并进行优化设计。通过CATIA运动仿真，可以提高车辆转向系统的可靠性，优化产品结构，提高产品质量，为用户提供更好的驾驶体验。
车辆动力学模拟技术研究 一、引言 车辆动力学模拟技术是一项重要的工程设计技术，在汽车制造、新能源车辆开发、运动赛车科技等领域有着广泛应用。该技术可 以通过计算机系统模拟车辆运作过程，帮助汽车制造商和设计师 调整方案、优化设计。本文将详细介绍车辆动力学模拟技术的原 理和应用。 二、车辆动力学模拟技术原理 车辆动力学模拟技术可以分为车辆运动学和车辆动力学两个方面。车辆运动学主要研究车辆的运动规律、车辆速度与行驶路程、车辆运动轨迹等问题；车辆动力学则主要研究车辆的动力学性质，如机械能、能量转换等。 1、车辆运动学 车辆运动学是车辆动力学模拟技术的重要组成部分，它研究车 辆的状态量和运动规律。车辆状态量包括车辆位置、速度、加速度、转向角度等。 在车辆运动学中，可以采用质点或者多体形式对车辆进行建模。多体建模考虑了车辆分布的镜像对称性，因而更为精确。在多体 建模中，除了质点模型所考虑的位置、速度、加速度等量外，还 需考虑车辆的转向角度、转向速度、漂移角度等运动量。此外，
还需要考虑车辆各部分之间的相对运动情况，如悬挂器系统、轮 胎与地面的接触情况等。 2、车辆动力学 车辆动力学是车辆动力学模拟技术的核心，它主要研究车辆动 力系统的能量传递、机械能、动力输出、力的传递等问题。车辆 动力学模拟技术在实际应用中能够准确模拟车辆的加速、制动、 转向等行驶过程，并可根据模拟结果进行设计参数的优化。 在车辆动力学模拟过程中，需要考虑车辆动力系统中的发动机、变速器、驱动轴等。发动机是车辆动力系统的核心，它能够将燃 料的化学能转化为机械能，从而驱动车辆前进。同时，发动机还 能够产生扭矩，用于推动车辆的轮胎。变速器能够调节发动机输 出的扭矩和速度，使车辆在不同工况下有不同的输出功率。驱动 轴将发动机输出的动力传递给驱动轮。 3、车辆控制系统 车辆控制系统是车辆动力学模拟技术中的重要组成部分。它包 括制动系统、转向系统、悬挂系统等，可以对车辆进行调节和控制。 制动系统是车辆控制系统中的一部分，它可以调节车辆的制动 力矩，从而使车辆制动或减速；转向系统可以用来控制车辆的转 向状态，允许车辆进行转向；悬挂系统是车辆动力学模拟技术中
基于AMESim和RecurDyn的履带车转向系统联合仿真分析 履带车转向系统是指通过对车辆履带进行差速运动以实现转向的一种方式。其中，AMESim和RecurDyn可以被用于联合仿真分析。 AMESim是一款基于系统动力学理论的多学科仿真软件。它可以用于建立高度集成的系统模型，包括机械、液压、热、电等方面。AMESim的仿真代码能够在非常短的时间内执行快速的仿真，并精确地预测系统的动态响应。 RecurDyn则是一款以多体动力学为基础的仿真软件。RecurDyn建模按照模型的自由度来进行，从而使得模拟结果准确度更高。同时，RecurDyn也支持封装好的子系统模块，将不同的子系统部分组合在一起，就可以形成一个完整的系统模型。 通过对此两款软件的基本介绍，我们可以得到集成使用AMESim和RecurDyn的履带车转向系统的基本框架。具体分析如下： 首先，根据履带车转向系统的基本工作原理，可以得到系统模型的建模方案。在这个建模过程中，首先需要考虑的是履带车的运动学模型。此模型应能够描述履带车行驶过程中的速度、方向变化以及需要控制的转向系统参数。这一部分的具体建模涉及方程的推导，可以采用MATLAB或Simulink等工具来实现。
接下来，需要建立由AMESim编制的动力学模型。此模型描 述了系统的物理动态行为，如机械运动、传感器输出、力和驱动器输入。在AMEsim中，需要将此系统分解为各个子系统 或组件，例如电动机、输出轴、减速器和传感器等。此外，还要考虑与系统相连的其他元素，例如电池、控制器和采样器等。 然后，在RecueDyn中，需要创建由AMESim导出的子系统模型。这个模型包括运动学、动力学和控制元素。当模型被创建后，可以将其导出为一个单独的模块，并集成到RecurDyn模 型中。ReucrDyn还提供了一个工具箱，用于模拟诸如差速器、转向节和驱动轴等履带车系统的运动。通过这些工具箱，可以实现对整个系统的仿真分析，以得到实时的物理行为和响应。 最后，通过集成使用AMESim和RecurDyn来实现全系统仿真 分析。这种方式可以提供比AMSim或RecurDyn单独使用更 全面且准确的仿真结果。通过全系统仿真分析，可以评估履带车转向系统的性能和可靠性，优化设计，并提高系统效率。 总之，AMESim和RecurDyn的结合使用，是一种高效且准确 的仿真分析方法。在履带车转向系统的设计和优化中，可以采用此方法，以实现更好的效果。为了对履带车转向系统进行分析，需要列出相关数据。以下是可能的数据列举： 1.车辆尺寸：车长、车宽、车高等。 2.履带尺寸：履带长度、宽度、厚度。
车辆转向系统动力学研究 车辆转向系统是汽车中一个非常重要的组成部分。它通过操纵方向盘，使车辆按照驾驶员的意愿改变行驶方向。在日常生活中，我们经常可以看到车辆转向的动作，但很少有人关注到这背后涉及到的动力学问题。本文旨在探讨车辆转向系统的动力学研究，深入了解其中的原理和相关理论。 1.转向系统的基本组成 车辆转向系统由多个部件组成，其中最核心的是转向机构。转向机构通过机械力的传递，将驾驶员的方向盘转变为车轮的转向角度。在传统的机械转向系统中，通常采用齿轮、皮带等方式进行传递。而在近年来，电动转向系统的出现，使得传动方式更加灵活和高效。 2.转向系统的动力学原理 在车辆转向时，驾驶员施加在方向盘上的力矩通过转向机构传递到车轮上，从而使车辆改变行驶方向。在转向过程中，需要克服许多外界因素的干扰，如道路摩擦力、悬挂系统的影响等。因此，转向系统的动力学原理十分复杂。 3.转向系统的稳定性 转向系统的稳定性是指车辆在转向过程中是否能够保持平衡，并且稳定地按照驾驶员的意愿行驶。稳定性问题对于驾驶员的操控能力和行车安全至关重要。研究表明，车辆稳定性受多个因素影响，包括车辆的质量分布、悬挂系统的刚度以及转向机构的设计等。 4.非线性特性与控制 转向系统的非线性特性是指在不同工况下，转向系统的动力学特性表现出不同的行为。这种非线性特性对汽车控制系统的设计和优化提出了巨大挑战。为了提高
车辆转向系统的控制性能，研究人员通常采用PID控制器、模糊控制等方法来补 偿非线性特性，进而实现转向系统的稳定性和灵活性。 5.动力学仿真模型的建立 为了更好地理解和研究转向系统的动力学行为，研究人员常常通过建立动力学 仿真模型来模拟车辆转向过程。这些模型可以基于多种理论和方法，如质点模型、刚体模型以及多体动力学模型等。通过仿真模型的建立，可以研究转向系统在不同工况下的动态响应以及优化设计方案。 6.自动驾驶技术对转向系统的影响 随着自动驾驶技术的快速发展，传统的转向系统正面临着巨大的改变和挑战。 自动驾驶汽车不再需要驾驶员操控方向盘，而是通过电子控制单元（ECU）精确控制车轮的转向。这一技术的出现不仅要求转向系统具备更高的稳定性和精度，同时也为转向系统的研究提供了新的方向。 总结： 车辆转向系统的动力学研究是对车辆操控性能和行车安全的深入探讨。通过对 转向系统的基本组成、动力学原理、稳定性、非线性特性、控制方法、动力学仿真模型以及自动驾驶技术的探讨，我们可以更好地了解和优化转向系统的性能和设计。对于汽车制造商和研究人员而言，不断深入研究车辆转向系统的动力学是推动汽车技术进步的关键。
转向系统模态仿真分析方法及评价指标 1范围 木林准规定了转向系统模态分析项乩建模规范、T况加载及评价拆标「• 本林准适用于木公E生产、研发的系列车型，相关的竟争及蔘考车型° 2术语和定义 卜列术诰与定义适用十本I用此 模态mode 结构的固有拡动特性。 注：U1S：萇态预率.厦杏振型' 屢态W.W.廡杏刚度、厦态质监等，其中最丄要猶数为镇态减率与模态扳型. 2 2 槿态頻率modal ti'equcncy 任何•个机械结构、寒件、部件以及系统均仃回于自身的円有频率，或界称为共振频率。结构在受到该频率卜的滋孤戏荷时，响应（速度、加速度或打位移）将会达到烽值区域， 2.3 模态振型modal shape 以固有频率扼动时各自由度厂义位移正则化后的集介向星。EU：当激扼频率与固有頻率-致时，结构将以•定的扳动型态（眼型）开始掘动，这种型态称之为檢态向星（扼型）. 注：模东向盘表征了第构务个自山度之间的相对扼动位移卜是鏡过正则化的，务自血度位移大小并无藝环意文，即不能够摘违实际按动值大小. 2.4 转向系统steering system 改变汽车行驶方向的机构，股包拈转向控制机构・转向传动机构.转向车枪和专用机构等。 2 5 白车身body in white 为车身木体，是乍身结构件和履盖件的总称。包括顶盖、盪了板、发动机罩和乍门等，但不包托总装附件及装饰件的未涂装的车身总成。 3分析条件
3. 1分析数据输入 分析所需数据见表1, 表转向系统模态分析所需数据 3.2分析软件 根据分析阶段不同，应使用的分析软件分别为: a）前处理：HyperMesh： b）计算:Nastran； c）后处理：HyperVieWa 4建模标准 建模标准应符合表2的规定°
电动助力转向系统的建模与仿真分析 [摘要] 在建立电动助力转向系统的数学模型和状态空间模型的基础上，对系统进行稳定性分析，并对系统模型进行仿真分析，分析电动助力转向系统的转向动态特性和路面干扰对于转向系统的影响，进而提出电动助力转向系统的阻尼控制方法。关键词: 汽车电动助力转向状态空间仿真 1 概述 由于动力转向系统具有转向操纵轻便、灵活，汽车设计时对转向器结构形式选择的灵活性增大，同时可以吸收路面对轮胎产生的冲击等优点，自20 世纪50 年代以来，在国外汽车上得到采用。但是，传统的液压动力转向系统在汽车行驶的时候需要消耗一定的能量，同时，它增加了液压油泵、液压缸、油管和一些辅助装置，还存在液压油的泄漏问题，对环境造成一定的危害。随着电子控制技术的发展，电子控制液压动力转向系统应运而生，该系统的某些性能要优于传统的液压动力转向系统，但它仍然无法克服液压动力转向系统的某些固有的缺陷。电子控制电动助力转向系统属于另一种形式的动力转向系统，该系统根据汽车的转向状态，通过电子控制单元控制电动机直接驱动转向机构，使汽车的转向轮发生偏转。该系统不直接利用发动机动力，只有在需要转向的时候才由电动机提供动力，不转向的时候不消耗能量。电动机使用的动力来自于蓄电池，省去了液压油泵、液压缸、油管等装置，结构紧凑，重量轻。另外，该系统可以通过软件的方法实现汽车在不同车速下获得不同的静态助力特性，提高驾驶员转向时的路感。 2 系统数学模型的建立 电动助力转向系统结构如图1 所示，主要包括转向柱、减速机构、齿轮齿条和助力电动机，以及ECU 控制单元，这里建立的转向系统动力学方程为： 转向柱： （1） 输出轴：（2） 齿条：（3） 电动机：（4）
ADAMS软件在汽车前悬架－转向系统 运动学及动力学分析中的应用 尤瑞金 北京吉普汽车有限公司 摘要:本文介绍利用国际上著名的ADAMS软件对工程上多刚体系统进行运动学和动力学分析的方 法,并用这一方法模拟了某货车悬架-转向系统的运动学及动力学特性,研究开发了前、后处理专用 程序，使该软件适用于车辆系 统，并得出了许多具有工程意义的结果。 主题词：汽车总布置－计算机辅助设计县架转向系 一、前言 汽车悬架和转向的动学及动力学分析是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一， 也是研究平顺性、操纵稳定性等汽车性能的基础。由于汽车前悬架一转向系统是比较复杂的空间机构，特别是前独立悬架，一般多设计成主销内倾和后倾，并且控制臂轴也大多倾斜布置。这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。过去多用简化条件下的图解法一般的分析计算法进行分析计算。所得的结果误差较大，并且费时费力。近年来，随着计算机技术和计算方法的不断提高，国外研制了IMP、ADAMS及DAMN等很多专用程序，用于车辆运动学及 动力学分析。 本文是在消化吸收引进的ADAMS软件过程中，结合汽车设计，解决运动学及动力学问题，从而提高设计质量。 二、ADAMS软件概述 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，即机械系统动力学自动化分析软件包）是由美国机械动力公司开发的。由于该软件采用的比较先进的计算方法，大大地缩短了计算时间，其精确度也相当高，因上，被广泛应用于机械设计的各个领域。 1.ADAMS软件功能如下： 一般ADAMS分析功能如下: （1）可有效地分析三维机构的运动与力。例如可以利用ADAMS来模拟作用在轮胎上的垂直、转向、陀螺效应、牵引与制动、力与力矩；还可应用ADAMS进行整个车辆或悬架系统道路操纵性的研究。 （2）利用ADAMS可模拟大位移的系统。ADAMS很容易处理这种模型的非线性方程， 而且可进行线性近似。 （3）可分析运动学静定（对于非完整的束或速度约束一般情况的零自由度）系统。 （4）对于一个或多外自由度机构，ADAMS可完成某一时间上的静力学分析或某一时 间间隔内的静力学分析。 （5）有线性系统模态分析、力输入运动以及模拟控制系统的能力。