一种后轮转向建模方法与流程

1.本发明涉及汽车转向系统技术领域，尤其是涉及一种后轮转向建模方法。


背景技术：

2.转向系统是车辆底盘中重要的组成部分，驾驶员通过操作方向盘可以让车辆按指定方向进行行驶，转向系统对汽车的行驶安全至关重要。目前的前轮转向系统主要由方向盘、转向管柱、转向器、转向拉杆组成，驾驶员通过对方向盘施加输入，该输入通过转向管柱传递到转向器，转向器中的齿条带动转向拉杆进而带动车轮转向。一般车辆在低速行驶进行掉头或倒车时一般车轮转角都会很大，目的是减小车辆转弯半径提高车辆的通过性；而在高速行驶时，为了保证车辆的安全车轮转角都比较小。
3.随着经济的发展，汽车保有量越来越大，而且消费者对汽车的品质要求也越来越高，车内空间需求是更加的明显，进而带来的就是车辆轴距和轮距的显著增大。然而车辆轴距与轮距的增大也带来一些不便利的因素，首先就是最小转弯直径的增大。由于车轮布置空间限制的因素，车轮转角一般都不可能一直增大，内轮转角一般只能做到40度左右。轴距轮距的增加，导致最小转弯直径的增大，车辆通过性变差，车辆掉头容易程度也是显著降低。同时，车辆轴距的增大对车辆的操作稳定性也有一定的影响。正是这些原因，随着电子技术的快速发展，后轮转向系统应用而生。后轮转向系统是在不改变以前的前轮转向系统的前提下，在后悬架再加入一套转向系统，一般是将后悬架前束拉杆和副车架连接点断开接入转向机齿条上。适合增加后轮转向系统的悬架不能有纵臂，比较适合的悬架为五连杆悬架和h臂悬架。
4.后轮转向系统在车辆低速行驶时可以让后轮转角与前轮转角相反，降低车辆的转弯直径，提高了汽车停车、掉头或在狭小空间的转向机动性。而在车辆高速行驶时，后轮转向系统可以让后轮转角与前轮转角相同，可以明显降低车辆质心侧偏角，改善车辆高速行驶的稳定性。近年来，后轮转向系统发展日益成熟，价格也有所降低，后轮转向系统配置逐渐向中端下探。因此，后轮转向系统的建模与仿真研究也越来越重要。adams是进行车辆底盘动力学仿真的最常用工具，而目前adams自带的转向系统只有最常见的齿轮齿条式、循环球式等前轮转向系统模板，不能对具有后轮转向系统的悬架系统进行仿真分析，因此开发一种适合车企的后轮转向系统建模方法很有必要，对产品前期开发可以提供很多技术支持。


技术实现要素：

5.针对现有技术不足，本发明是提供一种后轮转向建模方法，其可以在adams中实现后悬架的单独后轮转向仿真以及整车的四轮转向仿真。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
7.该后轮转向建模方法在adams中实现，其方法包括：
8.新建后轮转向系统齿条、后轮转向系统齿条壳体部件，齿条壳体与副车架建立固
定副，齿条与齿条壳体建立沿齿条轴线的移动副，同时在移动副上添加一个驱动；
9.新建一个连接的部件；当后轮转向系统激活时，连接的部件应选择转向系统齿条；而当后轮转向系统不激活时，连接的部件应选择副车架；
10.可以在adams中进行后悬架的转向建模仿真，以及整车四轮转向建模仿真。
11.进一步的：
12.所述新建一个连接的部件，可连接的部件选择前束拉杆后轮转向系统齿条与副车架；同时在前束拉杆外连接点建立前束拉杆和转向节的球副，在前束拉杆内点建立前束拉杆和转接件的球副。
13.所述方法中，建立后轮转向系统激活与抑制控制变量与后轮与前轮转角比率控制变量。
14.所述方法中，新建一个控制变量，将后轮转向系统齿条、齿条壳体、齿条壳体与副车架固定副、齿条与齿条壳体移动副、前束拉杆内外点球副、移动副驱动均包含在内，这样就可以通过控制变量激活后轮转向系统。
15.所述方法中，在前悬架新增一个状态变量函数，目的是获取前轮转角，同时新建一个状态变量的输出通讯器。
16.所述方法中，修改后轮转向系统齿条移动副上驱动，给予一个恒定齿条输入，然后对后悬架进行一个无输入的垂跳仿真，后处理界面中获得后悬车轮转角与齿条位移关系曲线；返回模板界面，新建后悬架车轮转角与齿条位移样条，编辑移动副驱动的车轮转角与齿条位移插值函数。
17.所述方法中，原前束拉杆内外点连接衬套保留，将前束拉杆内点连接衬套连接部件修改成前束拉杆和转接件。
18.所述方法中，同时需要建立一个抑制变量，用来控制后轮转向系统的抑制；当后轮转向系统激活时，前束拉杆内外连接衬套不激活，球副激活。
19.所述方法中，同时在后悬架新建一个状态变量的输入通讯器，目的是将前轮转角传递到后悬。
20.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
21.该后轮转向建模方法在不改变原来前轮转向系统模板的前提下，在后悬架系统新建齿条与齿条壳体，同时建立部件连接关系；新建控制变量可以激活与抑制后轮转向系统，同时也可以控制后轮转角比率；即在adams中通过激活后轮转向系统，以及控制后轮转角比率，可以进行后悬架的转向仿真、整车四轮转向仿真；同时可以不激活后轮转向系统，不影响不带后轮转向后悬架系统进行仿真，后悬架模板还是可以保持通用。
附图说明
22.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
23.图1为本发明后五连杆悬架增加后轮转向系统模型图。
24.图2为本发明后轮转向系统集成控制仿真示意图。
25.图中：
26.1.前束拉杆、2.齿条壳体、3.齿条、4.副车架、5.转向节。
具体实施方式
27.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
28.如图1和图2所示，该后轮转向系统建模方法，在不改变原来前轮转向系统模板的前提下，在后悬架系统加入后轮转向系统，可以在adams中实现后悬架的单独转向仿真、整车的四轮转向仿真，亦可以输出adams整车动力学模型与simulink进行联合仿真研究后轮转向系统控制策略。
29.本发明其具体方法包括：
30.1.基于原后悬架系统模板，如五连杆悬架或h臂悬架等均可，后面均以五连杆悬架为例。新建后轮转向系统齿条、后轮转向系统齿条壳体部件，齿条壳体与副车架建立固定副，齿条与齿条壳体建立沿齿条轴线的移动副，同时在移动副上添加一个motion(驱动)。
31.2.新建一个转接件switch_part(转接件)“toelink_connector”(前束拉杆连接)，可连接的部件选择前束拉杆后轮转向系统齿条与副车架。同时在前束拉杆外连接点建立前束拉杆和转向节的球副，在前束拉杆内点建立前束拉杆和转接件的球副。原前束拉杆内外点连接衬套保留，将前束拉杆内点连接衬套连接部件修改成前束拉杆和转接件。当后轮转向系统激活时，switch_part(转接件)连接的部件应选择转向系统齿条；而当后轮转向系统不激活时，switch_part(转接件)连接的部件应选择副车架。这样，前束拉杆在激活或者抑制时连接的部件可以与实际相对应。
32.3.建立后轮转向系统激活与抑制控制变量rear_steer_active(后轮转向激活)与后轮与前轮转角比率控制变量rear_steer_ratio(后轮转角比率)。
33.4.新建一个rear_steer_active group(后轮转向激活组)，将后轮转向系统齿条、齿条壳体、齿条壳体与副车架固定副、齿条与齿条壳体移动副、前束拉杆内外点球副、移动副驱动motion均包含在内，这样就可以通过变量rear_steer_active(后轮转向激活)激活后轮转向系统。同时需要建立一个rear_steer_inactive group(后轮转向激活组)，用来控制后轮转向系统的抑制。当后轮转向系统激活时，前束拉杆内外连接衬套不激活，球副激活，因为实际的后轮转向系统前束拉杆内外点均是球头，而无后轮转向系统时拉杆内外点均是衬套连接。
34.5.在前悬架新增一个front_steer_angle(前轮转角)状态变量函数，目的是获取前轮转角，同时新建一个状态变量front_steer_angle(前轮转角)的输出通讯器。同时在后悬架新建一个状态变量front_steer_angle(前轮转角)的输入通讯器，目的是将前轮转角传递到后悬。
35.6.修改后轮转向系统齿条移动副上motion，给予一个恒定齿条输入，然后对后悬架进行一个无输入的垂跳仿真，后处理界面中获得后悬车轮转角与齿条位移关系曲线。返回模板界面，新建后悬架车轮转角与齿条位移样条，编辑移动副motion的车轮转角与齿条位移插值函数，同时将rear_steer_active(后轮转向激活)、front_steer_angle(前轮转角)以及rear_steer_ratio(后轮转角比率)乘进去。
36.至此，后轮转向系统建模主要内容就以全部完成，通过rear_steer_active(后轮转向激活)的值为1或0激活后轮转向系统，可以在adams中进行后悬架的转向仿真、整车四轮转向仿真，也可以通过adams控制模块control(控制)模块输出车辆动力学模型到
simulink进行集成仿真。
37.本发明具有以下优点：
38.1.不改变原前悬转向系统模型，只需在后悬架模型中增加转向系统，通过控制变量rear_steer_active(后轮转向激活)即可以激活与关闭后轮转向系统，后悬架模板仍然可以保持通用。
39.2.通过控制变量rear_steer_ratio(后轮转角比率)即可以控制后轮转角与前轮转角比率关系，可以方便在adams中更改变量值研究不同转角比率对车辆性能影响，如后轮转不同角度对转弯直径影响。
40.3.可以通过adams控制模块control(控制)模块输出车辆动力学模型到simulink进行集成仿真，研究不同的后轮转向控制策略对整车操稳影响仿真。
41.通过adams控制模块control(控制)模块输出车辆动力学模型到simulink，可以进行集成仿真研究后轮转向控制策略对整车操稳影响，如图2所示。adams车辆动力学模型输出车辆速度、横摆角速度、质心侧偏角、前轮转角等参数，后轮转向控制策略计算出最佳后轮转角比率返回到adams车辆动力学模型中。这样一个完整的集成仿真模型搭建完毕，工程师可以在simulink中单独改变后轮转向控制策略模块进行仿真，研究不同策略对整车性能的影响，寻找最优控制策略，缩短产品开发周期，助力新产品开发速度。
42.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种后轮转向建模方法，其特征在于：所述后轮转向建模方法在adams中实现，其方法包括：新建后轮转向系统齿条、后轮转向系统齿条壳体部件，齿条壳体与副车架建立固定副，齿条与齿条壳体建立沿齿条轴线的移动副，同时在移动副上添加一个驱动；新建一个连接的部件；当后轮转向系统激活时，连接的部件应选择转向系统齿条；而当后轮转向系统不激活时，连接的部件应选择副车架；可以在adams中进行后悬架的转向建模仿真，以及整车四轮转向建模仿真。2.如权利要求1所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述新建一个连接的部件，可连接的部件选择前束拉杆后轮转向系统齿条与副车架；同时在前束拉杆外连接点建立前束拉杆和转向节的球副，在前束拉杆内点建立前束拉杆和转接件的球副。3.如权利要求1所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，建立后轮转向系统激活与抑制控制变量与后轮与前轮转角比率控制变量。4.如权利要求1所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，新建一个控制变量，将后轮转向系统齿条、齿条壳体、齿条壳体与副车架固定副、齿条与齿条壳体移动副、前束拉杆内外点球副、移动副驱动均包含在内，这样就可以通过控制变量激活后轮转向系统。5.如权利要求1所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，在前悬架新增一个状态变量函数，目的是获取前轮转角，同时新建一个状态变量的输出通讯器。6.如权利要求1所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，修改后轮转向系统齿条移动副上驱动，给予一个恒定齿条输入，然后对后悬架进行一个无输入的垂跳仿真，后处理界面中获得后悬车轮转角与齿条位移关系曲线；返回模板界面，新建后悬架车轮转角与齿条位移样条，编辑移动副驱动的车轮转角与齿条位移插值函数。7.如权利要求2所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，原前束拉杆内外点连接衬套保留，将前束拉杆内点连接衬套连接部件修改成前束拉杆和转接件。8.如权利要求4所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，同时需要建立一个抑制变量，用来控制后轮转向系统的抑制；当后轮转向系统激活时，前束拉杆内外连接衬套不激活，球副激活。9.如权利要求5所述后轮转向建模方法，其特征在于：所述方法中，同时在后悬架新建一个状态变量的输入通讯器，目的是将前轮转角传递到后悬。

技术总结
本发明公开了一种后轮转向建模方法在ADAMS中实现，其方法包括：新建后轮转向系统齿条、后轮转向系统齿条壳体部件，齿条壳体与副车架建立固定副，齿条与齿条壳体建立沿齿条轴线的移动副，同时在移动副上添加一个驱动；新建一个连接的部件；当后轮转向系统激活时，连接的部件应选择转向系统齿条；而当后轮转向系统不激活时，连接的部件应选择副车架；可以在ADAMS中进行后悬架的转向建模仿真，以及整车四轮转向建模仿真。在ADAMS中通过激活后轮转向系统，以及控制后轮转角比率，可以进行后悬架的转向仿真、整车四轮转向仿真；同时可以不激活后轮转向系统，不影响不带后轮转向后悬架系统进行仿真，后悬架模板还是可以保持通用。后悬架模板还是可以保持通用。后悬架模板还是可以保持通用。


技术研发人员：瞿文明 孙礼 黄晶晶 郭唤唤 陈晨
受保护的技术使用者：奇瑞汽车股份有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/13