摘 要

近年来，中国汽车市场发展迅速。随着SUV越来越城市化，越来越注重舒适性和经济性，适时四驱凭借其可以运用在横置发动机前驱平台的车型上，同时具有结构简单，重量低，传动效率高等优势得以迅速普及并有可能发展为主流趋势。

在不同附着路面行驶时，控制驱动轮驱动力防止车轮滑转，这是汽车获得良好动力性和通过性的重要途径。本文首先利用汽车直线行驶模型，对适时四驱汽车的整车动力性进行计算，主要研究了汽车在加速和上坡工况下的附着率，并依据前后轮附着率相等这一条件确定出汽车在加速和爬坡工况下的动力分配比。然后，在MATLAB/SIMULINK环境下，对适时四驱系统的上坡起步工况进行研究，主要研究汽车在特殊路面上的起步加速能力。最后，基于ADAMS平台，对适时四驱系统的转向工况进行研究，利用转向盘阶跃输入下的仿真实验对适时四驱系统汽车的操作稳定性进行评价。

本文以装配适时四驱系统的小型SUV为研究对象，研究了加速及上坡工况下适时四驱系统的动力性，以及转弯工况下的操作稳定性，并通过分析制定合适的四驱控制策略，使汽车性能得到满足，并合理地降低四驱系统的装车成本，满足了汽车需要同时在城市道路、偏远或丘陵地区上行驶的要求。

关键词：适时四驱；控制逻辑；动力性；操作稳定性

Abstract

In recent years, China's auto market is developing rapidly. With the urbanization and the emphasis on comfort and economy of SUV, Real-Time AWD System has been popularizing rapidly and is likely to develop into the mainstream with its advantages of the availability of using in the precursor transverse engine platform and, at the same time, simple structure, low weight and high transmission efficiency.

On different roads, the driving force of the drive wheel control to prevent wheel slip, which is an important way to get a good power and passing through. Firstly, we use the straight driving model to calculate the power of Real-Time AWD System vehicles. The attachment rate during acceleration and uphill conditions are studied mainly, determining the force distribution ratio under acceleration and climbing conditions according to the condition that the front and rear wheels share the equal attachment rate. Then, in the MATLAB/SIMULINK environment, study the condition of uphill start of Real-Time AWD System, mainly the start and acceleration on special roads. Finally, based on ADAMS platform, study the Real-Time AWD System on the steering condition, evaluating the operational stability of Real-Time AWD System vehicles through the simulation of steering wheel step input.

In this paper, based on small SUV equipped with Real-Time AWD System, the power on acceleration and uphill conditions of Real-Time AWD System, and the operational stability on steering condition. By analyzing the development of appropriate control strategies Real-Time AWD System, making the vehicle performance are met and a reasonable cost of Real-Time AWD System reduces loading of the vehicle we need to meet in the city roads, or driving on a remote hilly area requirements.

Key words: Real-Time AWD System; Control Logic; Power; Operational Stability.

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景、目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文研究的主要内容 4

第2章 适时四驱系统及其控制策略 5

2.1 适时四驱结构 5

2.1.1 分动机构 5

2.1.2 四驱耦合器 6

2.1.3 小结 8

2.2 适时四驱系统控制策略 10

2.2.1 驱动轮的动力分配原则 10

2.2.2 控制策略 10

第3章 适时四驱系统的汽车整车动力性 14

3.1 汽车直线行驶模型 14

3.1.1 汽车的驱动力 14

3.1.2 汽车的行驶阻力 15

3.1.3 汽车行驶方程式 16

3.2 整车动力性计算 18

3.2.1 加速、上坡行驶时的附着率 19

3.2.2 实际使用条件下的附着率 22

3.2.3 直线行驶工况下的动力分配系数 23

第4章 适时四驱系统直线工况研究 25

4.1 SIMULINK简介 25

4.2 模型搭建 25

4.3 适时四驱系统动力性 26

4.3.1 驱动轮特性分析 26

4.3.2 特殊路面起步加速 26

第5章 适时四驱系统转向工况研究 37

5.1 ADAMS简介 37

5.2 整车仿真模型的搭建 37

5.3 整车操纵稳定性仿真 43

5.3.1 操纵稳定性仿真研究的理论基础 43

5.3.2 转向盘角阶跃输入下的仿真实验 44

第6章 全文总结与展望 50

6.1 全文总结 50

6.2 不足与展望 50

参考文献 52

附录 54

附录A 图3-4 MATLAB绘图源程序 54

附录B 图3-5 MATLAB绘图源程序 54

附录C 图3-6 MATLAB绘图源程序 54

致谢 60

第1章 绪论

1.1 课题研究背景、目的与意义

中汽协的统计表明，2015年我国累计生产汽车2450.33万辆，比上年增长3.3％，销售汽车2459.76万辆，比上年增长4.7％。产销量创历史新高，并保持世界第一；产销增速虽然是有所滑落，但是总体呈现出平稳地增长态势。

我国拥有广大的消费群体，汽车的需求量十分巨大，且未来将主要集中于二、三线城市和广大的农村地区。同时，随着汽车的普及和人们消费水平的提高，消费者对汽车的动力性、转向性、通过性及安全性等性能的要求也越来越高^[1]。一般的两轮驱动虽然发展成熟，但是在恶劣工况下（如山地和积雪路面），很难满足行驶要求。我国的地形比较复杂，道路系统并不十分发达，不同地区的路面情况差别比较大，所以四驱汽车成了人们买车时关注的热点。

四驱汽车是指车辆的前后四个车轮都是驱动轮的汽车。由于汽车仅仅通过轮胎的很小面积和路面接触，若将汽车的驱动力矩分给四个车轮而不是两个车轮，就可以使汽车的行驶能力得到很大的改善。这样，在遇见冰雪路面或是山地等复杂路况时，汽车就能获得足够的牵引力安全通过^[2-3]。起初，汽车四驱系统是纯种越野车的专享配置，满足其在各种复杂路面和气候条件下的通过性。但是，随着汽车工业的不断发展，以及人们对汽车文化及技术更深入的认识，发现四轮驱动技术在提高汽车在不良路面上的牵引力和通过性的同时，有助于改善汽车在良好路面上的燃油经济性、操纵稳定性以及制动性等^[4-8]。因此，如何将四轮驱动技术广泛应用到各种类型的汽车中去，成为未来汽车技术发展的一个主要方向^[9]。