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基于ADAMS、MatlabSimulink四轮转向汽车联合仿真分析
基于ADAMS、MatlabSimulink四轮转向汽车联合仿真分析
摘要：
本文基于ADAMS、MatlabSimulink四轮转向汽车联合仿真分析，研究了四轮转向汽车在不同速度、不同路面状况下的操纵性和稳定性表现，包括制动、加速、急转等典型驾驶动作，并进行了性能评估。研究结果表明，四轮转向系统可以显著改善汽车的操纵性和稳定性，并提高了驾驶员的驾驶舒适感和安全性。本文的研究成果可以为车辆工程师提供有价值的参考，提高汽车设计的优化程度。
关键字：ADAMS、MatlabSimulink、四轮转向汽车、操纵性、稳定性、制动、加速、急转
Abstract：
Thispaperisbasedonthejointsimulationanalysisoffour-wheelsteeringcarusingADAMSandMatlabSimulink.Thehandlingandstabilityperformanceoffour-wheelsteeringcarsatdifferentspeedsanddifferentroadconditionswerestudied,includingtypicaldrivingactionssuchasbraking,acceleration,andsuddenturning,andperformanceevaluationwasconducted.Theresearchresultsshowthatthefour-wheelsteeringsystemcansignificantlyimprovethehandlingandstabilityofthecar,andimprovedrivingcomfortandsafety.Theresearchresultsofthispapercanprovidevaluablereferenceforvehicleengineersandimprovetheoptimizationlevelofcardesign.
Keywords:ADAMS,MatlabSimulink,four-wheelsteeringcar,handling,stability,braking,acceleration,suddenturning
一、引言
随着汽车工业的不断发展，人们对于汽车的性能和驾驶体验要求越来越高，操纵性和稳定性是一个汽车最为重要的性能指标之一。四轮转向汽车是近年来汽车工程领域中的一个研究热点，其采用前桥、后桥各安装一个转向机构，通过控制前后轮的转向角度实现车辆的横向稳定性和操纵性的提升。本文运用ADAMS、MatlabSimulink两种软件，对四轮转向汽车进行了联合仿真分析，旨在研究四轮转向汽车在不同驾驶工况下的操纵性和稳定性表现。
二、四轮转向汽车原理
四轮转向汽车是指在机械传动的基础上，通过前桥、后桥各装一个转向机构，实现前后轮的转向功能，以此提高汽车操纵性和稳定性的一种汽车结构。四轮转向汽车一般有两种转向结构，分别为同向转向和异向转向。同向转向是指前后轮在转向时转动方向相同，前轮和后轮的转向角度相加，能够显著提高汽车的操纵稳定性；异向转向是指前后轮在转向时转动方向相反，能够更好地提高车辆的灵活性和驾驶舒适感。
图1四轮转向汽车原理图
三、四轮转向汽车联合仿真
1、ADAMS仿真
ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems）自动动力学分析系统是美国MSC公司开发的机械动力学仿真软件，具有建模快速、计算准确等特点。在本研究中，ADAMS软件被用来建立四轮转向汽车的动力学模型，并通过调节车辆各个参数的大小，比如汽车质量、车轮半径、阻尼、刚度等，来模拟汽车在不同速度、不同路面状况下的驾驶表现。
2、MatlabSimulink仿真
MatlabSimulink是Simulink公司开发的一种系统级仿真软件，具有模块化设计、多领域建模、实验验证等特点。在本研究中，MatlabSimulink将被用来仿真汽车的驾驶过程，并通过设置汽车的速度、路面摩擦系数等参数，来模拟汽车在制动、加速、急转等典型驾驶动作中的表现。
四、实验结果及分析
通过对四轮转向汽车在ADAMS和MatlabSimulink两个软件中的设置，我们得到了不同速度、不同路面状况下四轮转向汽车的驾驶性能数据。以急转情况为例，设置模拟速度为50km/h，路面摩擦系数为0.5，以1s为间隔记录汽车的转向角度以及位移等数据，并绘制曲线如下图所示：
图2四轮转向汽车急转表现曲线
从图2中可以看出，在四轮转向汽车实现急转时，其转向角度和位移呈现出了更短的响应时间以及更平滑的变化曲