汽车转弯制动工况轮胎垂直载荷仿真计算

《汽车转弯制动工况轮胎垂直载荷仿真计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2006年1月农机化研究第1期汽车转弯制动工况轮胎垂直载荷仿真计算12张利鹏，祁炳楠（1.聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城252059；2.燕山大学信息工程学院，河北秦皇岛066004）摘要：在已有的轮胎力学模型的基础上，对汽车转弯制动工况车轮垂直载荷的变动情况作了深入的理论分析，并进一步建立了仿真模型。这为汽车在该工况以及更复杂工况下的动力学仿真分析奠定了理论基础，方便了以后的计算。关键词：交通运输工程；垂直载荷；动力学仿真；转弯制动中图分类号：U461.3文献标识码：A文章编号：1003─188X(2006)01─0104─03挂质量的质心；C为整车质

2、心，其距前轴为α，距1引言后轴为b，悬挂质量质心距整车质心为as；Wc为整汽车在转弯制动联合工况下，每个轮胎的载荷车总质重；Fzi(i=1~4)为作用在每个轮胎上的静态载分配都要受到转向和制动所产生的加速度以及车身荷。轮胎的静载荷可以表示为俯仰和侧倾的影响，会发生很大的变动，从而导致Fz1=Fz2=Wc⋅b2L(1)各轮垂直载荷的不一致。从轮胎附着特性分析可知，Fz3=Fz4=Wc⋅a2L(2)ab轮胎上的垂直载荷分配的不同会造成各个车轮所受a到的地面附着力的差异，对汽车的操纵稳定性产生s[1]很大的影响。在研究整车系统运动之前，必须详sc细分析各个车轮在运动

3、过程中的载荷分配。影响轮F(1,2)胎的垂直载荷的因素非常多，全部考虑起来是极其zhWcFfz(3,4)hr复杂的，为使问题简化，作如下假设：L(1)垂直载荷作用在车轮中心平面内，轮距和图1静态垂直载荷分析轴距均为定值；3由惯性力引起的轮胎载荷变动量(2)悬挂质量质心相对于侧倾轴线的高度作为静态量来考虑；汽车在转弯制动过程中，由于受到惯性力和质(3)非悬挂质量相对于地面无侧倾，仅考虑悬心偏移的影响，使得各轮垂直载荷发生了很大的变挂质量的侧倾运动。动，可分为由纵向惯性力引起的轮胎载荷变动量和汽车动力学仿真是随着计算机软、硬件技术的由侧向惯性力引起的轮胎载荷变动量

4、两种，如图2发展而发展起来的。作为一种图形化界面的仿真建所示。当悬挂质量处于静平衡位置时，以通过悬挂模软件，基于MATLAB语言环境的SIMULINK软件，质量质心S垂直向下的铅锤轴为z1轴，向上为正；z1用户界面友好，各种功能模块化，可以直接用鼠标轴侧倾轴交点为K，以K为坐标中心，以通过K的拖放模块，建立信号连接，进行建模，是目前工程对称面内的水平线，即侧倾轴作为x1轴，由右手定界常用的仿真工具[2]。本文将用其建立汽车转弯制则确定y1轴，此坐标系与非悬挂质量动坐标系xoyz动工况车轮垂直载荷的仿真模型。平行。另取一套动坐标系x′Ky′z′，此坐标系固结在悬

5、挂质量上，随悬挂质量运动而运动。悬挂质量系2轮胎的静态载荷统相对于非悬挂质量系统的位置由绕侧倾轴线的转角ε和绕俯仰轴线的转角λ确定，侧倾角速度为p，汽车在静止状态受力情况如图1所示，hf、hr侧倾角加速度为p&，俯仰角速度为q，俯仰角加速分别为前、后轴质心离地高度；轴距为L；S为悬度为q&，各转角、角速度和角加速度均以右手定则收稿日期：2005-05-23确定正方向。车身分别绕x1轴进行侧倾运动，绕y1轴基金项目：聊城大学科技计划项目资助（x041029）作者简介：张利鹏（1979-）,男，河北卢龙人，工学硕士，(E-mail)进行俯仰运动，绕z轴进行横摆运动

6、。Ffx为前非悬mokezlp@163.com。挂质量纵向惯性力，Frx为后非悬挂质量纵向惯性-104-2006年1月农机化研究第1期力，Ffy为前悬挂质量横向惯性力，Fry为后非悬挂为静止状态悬挂质量质心离地高度，∆zix(i=1~4)为由纵质量横向惯性力，Fsx为悬挂质量的纵向惯性力，Fsy向惯性力引起的4个车轮载荷变动量，∆ziy(i=1~4)为由为悬挂质量的横向惯性力，前悬架侧倾角刚度Cεfx，横向惯性力引起的4个车轮载荷变动量。后悬架侧倾角刚度Cεrx，hrool为侧倾轴离地高度，hsLabεaaxyMsxMFsxFsysyλFfxSKCFFsySX

7、(X)rxεK(C)1Xy(y1)F1yλy′Z′∆Z∆Z(3,4)x∆Z(2,4)y(1,2)x()∆ZZ′ZZ1(1,3)yZZ1图2载荷变动分析3.1由纵向惯性力引起的轮胎载荷变动量asy—侧向加速度；纵向惯性力引起的左前轮载荷变动量为Ffyhf—前非悬挂质量的惯性力矩，有Ffyhf=∆z1x=(Fsxhroll+Msx+Ffxhf+Frxhr)2L(3)−mfhf(ay+ar&)；式中Fsxhroll—悬挂质量的惯性力矩，Fsx=−Msasx；Cεfxε—悬挂质量质心偏离产生的附加力矩与向asx—纵向加速度；侧倾轴移动产生的惯性力矩的合力矩Msx—悬挂

8、质量质心偏离产生的附加力矩与在前轴的分