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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述
設(shè)計(jì) (論文)題目
基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的汽車四
輪轉(zhuǎn)向仿真研究
作者所在系別
機(jī)電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)
車輛工程
作者所在班級(jí)
B13142
作 者 姓 名
文家麒
作 者 學(xué) 號(hào)
201322350
指導(dǎo)教師姓名
趙秋芳
指導(dǎo)教師職稱
副教授
完 成 時(shí) 間
2017
年
2
月
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制
說 明
1．根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述。文獻(xiàn)綜述作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。
2．文獻(xiàn)綜述應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成，由指導(dǎo)教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。
3．文獻(xiàn)綜述各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。
4．學(xué)生撰寫文獻(xiàn)綜述，閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在10篇以上（土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減），其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。
5．文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在2000字左右。文獻(xiàn)綜述應(yīng)與開題報(bào)告同時(shí)提交。
基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的汽車四輪轉(zhuǎn)向仿真研究文獻(xiàn)綜述
摘要：隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，道路安全得到了人們更高的重視，為了保證行車安全，汽車的操縱穩(wěn)定性也受到了重視。四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)能提高汽車行駛穩(wěn)定性，可以提高汽車的循跡能力。原來的研究方法會(huì)花費(fèi)大量成本，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使用基于虛擬樣機(jī)的仿真研究，能夠減少實(shí)驗(yàn)成本。
關(guān)鍵字：四輪轉(zhuǎn)向；虛擬樣機(jī)；仿真
Based on the virtual prototype technology of the automobile four-wheel
steering simulation research literature review
Abstract: With the development of today's society, the progress of technology, road safety received more attention, in order to ensure driving safety, the car steering stability has also been seriously. Four-wheel steering technology can improve the car stability, and can improve the tracking ability of the car. The original research methods will spend a lot of cost, due to the development of computer technology, the use of simulation based on virtual prototype, can reduce the experiment cost.
Key words: Four-wheel steering；virtual prototype；Simulation
1、 汽車四輪轉(zhuǎn)向仿真研究的科學(xué)意義和應(yīng)用前景
隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的行駛速度越來越快。交通安全問題成為日益嚴(yán)重的問題。在發(fā)生事故時(shí)，原來的被動(dòng)安全措施不起作用，隨之產(chǎn)生了汽車主動(dòng)安全的研究設(shè)計(jì)。汽車四輪轉(zhuǎn)向(4WS,4Wheel Steering)技術(shù)在這種情況下產(chǎn)生。原來的研究方法會(huì)花費(fèi)大量成本，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了能節(jié)約很多的虛擬樣機(jī)的仿真研究。
二、汽車4WS的國(guó)內(nèi)外研究概況
1、汽車4WS的國(guó)外研究狀況
20世紀(jì)初到20世紀(jì)八十年代。當(dāng)時(shí)的人們想要設(shè)想獲得較小的車輛轉(zhuǎn)彎半徑，應(yīng)用車輛主要是工程車和軍用車，采用前后輪同時(shí)反向轉(zhuǎn)向，來提高車輛機(jī)動(dòng)性。1907年，4WS系統(tǒng)的第一個(gè)專利產(chǎn)生于日本。該結(jié)構(gòu)是將前后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過一根軸連接起來。該結(jié)構(gòu)早期應(yīng)用在大型車輛上。20世界八九十年代。車輛動(dòng)力學(xué)研究的深入，人們認(rèn)識(shí)到4WS系統(tǒng)能提高汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性，世界各大公司開始對(duì)4WS技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，日本是其中的典型代表，1985年，NISSAN公司的HICAS系統(tǒng)首次應(yīng)用在乘用車上。隨后HICAS系統(tǒng)進(jìn)行了更新?lián)Q代，產(chǎn)生了HICAS2和Super HICAS等產(chǎn)品，這些系統(tǒng)提高了汽車高速轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性。1987年，Mazda公司的車速感應(yīng)型4WS系統(tǒng)（Takiguchi T.et al.1986）應(yīng)用于轎車上。90年代末至今。隨著電控技術(shù)的發(fā)展，近年來歐美日等國(guó)家對(duì)智能交通系統(tǒng)，智能車輛公路系統(tǒng)等特大項(xiàng)目越來越重視?？蒲腥藛T不再?gòu)膯我坏拈_環(huán)系統(tǒng)考慮，而是從人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)全面綜合地分析研究汽車主動(dòng)底盤控制系統(tǒng)。，有效改善了整車的綜合性能。Delphi公司和GM公司聯(lián)合研發(fā)的電動(dòng)式4WS系統(tǒng)（QUADRASTEER）最具代表性。該系統(tǒng)裝備于GM公司量產(chǎn)的車輛GMC 2002 Sierra Denali輕卡上，極大改善了低速的機(jī)動(dòng)性。
2、汽車4WS的國(guó)內(nèi)研究狀況
上海交通大學(xué)的喻凡[8]教授采用了PID控制和非線性的滑?？刂评碚?，結(jié)合了直接橫擺力矩，對(duì)汽車模型進(jìn)行了集成控制。
吉林大學(xué)的郭孔輝院士對(duì)輪胎模型進(jìn)行了深入的研究，提出了統(tǒng)一輪胎模型。
武漢理工大學(xué)的鐘紹華[10]教授通過建立二自由度的4WS模型，分析其對(duì)定性的影響。
四輪轉(zhuǎn)向(4WS)作為改善汽車操縱穩(wěn)定性能最有效的一種主動(dòng)底盤控制技術(shù)，通過對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的直接作用，有效地改善了汽車的轉(zhuǎn)向操縱性能和行駛安全性能。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(VSC)從提高汽車行駛穩(wěn)定性的控制目標(biāo)出發(fā)，通過調(diào)節(jié)作用在車輪上縱向力的大小，在車體上產(chǎn)生一個(gè)橫擺力偶矩，從而糾正汽車的行駛姿態(tài)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車在各種路面和各種行駛工況下都獲得良好的行駛穩(wěn)定性。
三、4WS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和前景
四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)(4WS,4 Wheel Steering)，其主要目的是增強(qiáng)轎車在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用下的操縱穩(wěn)定性，改善低速時(shí)的操縱輕便性，在轎車高速行駛時(shí)便于由一個(gè)車道向另一個(gè) 車道的移動(dòng)調(diào)整，以減少調(diào)頭時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑。上世紀(jì)80年代的本田Prelude轎車、馬自達(dá)602轎車及GMBlazerXT-1概念車都曾應(yīng)用了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù) 。
根據(jù)現(xiàn)時(shí)車速的不同，系 統(tǒng)轉(zhuǎn)向后軸具有三種轉(zhuǎn)向動(dòng)作：異相、中相和同相。低速行駛時(shí)，后輪轉(zhuǎn)彎方向與前輪相反，這就是異相。中速行駛時(shí)，后輪筆直而保持中相。高速行駛時(shí)，后輪處 于正相，和前輪轉(zhuǎn)彎方向相同。在低速行駛時(shí)，異相拖曳操縱，尾部跟隨車輛的真實(shí)軌跡，比兩輪轉(zhuǎn)向更緊密。這使得在城市交通中的駕駛更容易。低速操縱時(shí)，如 倒車上船板或野營(yíng)帶拖車停車時(shí)，Quadrasteer將使操縱更容易。倒拖車時(shí)。負(fù)相極大地改進(jìn)拖車對(duì)轉(zhuǎn)向動(dòng)作的反應(yīng)，更容易使車輛就位。
從20世紀(jì)80年代末期到今天，日本汽車制造商一直延續(xù)著獨(dú)立采用四輪轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)。但四輪轉(zhuǎn)向受到了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)和橫向偏擺控制系統(tǒng)的威脅，這兩種裝置都能夠使四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一樣糾正轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過度，而不會(huì)導(dǎo)致成本和重量增加過多不利影響。
日產(chǎn)Skyline GT-R仍在向世人證明四輪轉(zhuǎn)向是具有價(jià)值的挑戰(zhàn)性駕控特性。通過電腦輔助，日產(chǎn)的超級(jí)HICAS系統(tǒng)啟用了嚴(yán)密控制的直排輪剎車，這種形式可以被任何一種替代手段予以貫徹。當(dāng)您面臨彎角的挑戰(zhàn)時(shí)，后輪將首先逆向轉(zhuǎn)向，以便提升初始轉(zhuǎn)向響應(yīng)的敏銳度。然后，當(dāng)傳感器感應(yīng)到汽車回應(yīng)轉(zhuǎn)向操控時(shí)，后輪將在與前輪相同的方向轉(zhuǎn)向，從而立刻導(dǎo)入后胎的滑動(dòng)響應(yīng)，這種響應(yīng)可有助于調(diào)整攻彎的角度。由于電腦在監(jiān)控著整個(gè)過程，轉(zhuǎn)向過度量將一直得到抑制。所以現(xiàn)在除了一些大型卡車和賽車使用外，乘用車幾乎都沒有使用，四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)極大地提升了大型車輛的操縱性、穩(wěn)定性、安全性及舒適性，是一項(xiàng)與防抱制動(dòng)系統(tǒng)ABS、牽引力控制系統(tǒng)TCS相媲美的具有劃時(shí)代意義的汽車技術(shù)革命，改變了大型車輛的未來，并可望于未來的5年內(nèi)成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一
四、總結(jié)
當(dāng)今社會(huì)，道路交通設(shè)施不斷完善，汽車的新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。汽車的保有量也越多，
如何提高汽車行駛時(shí)的安全性顯得尤為重要，被動(dòng)安全已經(jīng)不能滿足人們的要求，主動(dòng)安全
得到了人們?cè)絹碓礁叩闹匾?。四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是一種能有效提高汽車行駛穩(wěn)定性的技術(shù)，它可
以使車輛低速時(shí)改善其機(jī)動(dòng)性，它可以使車輛在高速時(shí)改善穩(wěn)定性。
五、參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師：
年 月 日
專業(yè)教研室審查意見
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
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