聯(lián)合工況的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真

第27卷第4期湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報Vol 27 No 42013年12月Journal of Hubei University of Automotive TechnologyDec.2013doi:10.3969/ssn.1008-5483.2013.04003聯(lián)合工況的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真陳建國(湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院機械T程學(xué)院.湖北十堰442002)摘要:建立了整乍的模型,用Maab軟件對車(chē)輛在不同車(chē)輪轉角、不同車(chē)速及不同制動(dòng)力矩情況下的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了仿真仿真結果表明:隨著(zhù)車(chē)輪轉角及車(chē)速的增大,車(chē)輛橫擺角速度峰值、橫向速度峰值增大;過(guò)大的制動(dòng)力矩將使玍輛橫向惻滑加劇及使橫擺角速度峰值變大,輛在聯(lián)合工況下的穩定性變差。仿真為車(chē)輛在聯(lián)合工況下的建模和挖制提供了參考關(guān)鍵詞:聯(lián)合1況;整車(chē)模型;動(dòng)力學(xué)仿真中圖分類(lèi)號:L461.1文獻標志碼:A文章編號:1008-5483(2013)040010-04Vehicle Dynamic Simulation under Union Conditionen JianguSchool of Mechanical Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002, China)Abstract: The full vehicle model was established. The dynamics of the vehicle under differentsteering angle, different velocity and different braking torque was simulated with Matlab. The resultsshow that the top value of the yaw rate and the top value of the lateral velocity get enlarged with theincreasing of the steering angle and the velocity of the vehicle. Too much braking torque makes thelateral slip aggravated and the top value of the yaw rate increased, and leads the stability of thee under union cng worse. The simulations provide reference for vehicle modelingand control under union conditionKey words: union condition; full vehicle model; dynamic simulation車(chē)輛是一MMO耦合的非線(xiàn)性系統,其動(dòng)力學(xué)因此,在非線(xiàn)性輪胎模型下車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)仿真才特性受到多種因素的影響'。這些因素包括車(chē)速、更具有實(shí)際意義。車(chē)輪轉角、制動(dòng)力矩及路面激勵等。聯(lián)合工況行駛現有的車(chē)輛仿真軟件已較為成熟,如 Carsim的車(chē)輛,同時(shí)受到轉向、制動(dòng)、車(chē)速等因索影響,呈 Adams/Car等專(zhuān)業(yè)軟件,但這些軟件其源代碼沒(méi)有現更為復雜的特性。此時(shí),車(chē)輛常常出現橫擺、側對用戶(hù)開(kāi)放,而許多車(chē)輛控制器的設計是基于數學(xué)滑、大角度的側傾等危險狀況。由于整車(chē)模型的參模型的,未開(kāi)放源代碼的仿真軟件為控制器的設計數較多,多數學(xué)者在研究乍輛動(dòng)力學(xué)時(shí)采用的是3帶來(lái)障礙。日由度模型,而輪胎模型姻釆用線(xiàn)性模型,線(xiàn)性輪筆者建立帶有非線(xiàn)性輪胎模型的整車(chē)動(dòng)力學(xué)胎模型無(wú)法反映輪胎在極限τ況下的受力情況,與模型,分析車(chē)輛在聯(lián)合工況下的動(dòng)力學(xué)特性;分別實(shí)際情況有一定差距由于輪胎受力是車(chē)輛所受外討論車(chē)速、車(chē)輪轉角、制動(dòng)力矩對車(chē)輛橫向穩定性力中最主要的,是影響輛動(dòng)力學(xué)最重要的因素,的影響,為車(chē)輛的建?？刂铺峁﹨⒖?。收稿日期:2013-07-29基金項目:湖北省自然科學(xué)堪金(2013CFB046)V凵中國煤化工作者簡(jiǎn)介:陳建閬(1970-),男,碩1.副教授,主要從事機電系統智能控制研究CNMHG第27卷第4期陳建國:聯(lián)合工況的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真F=k,(zu-zu+c,(iui-i,)1系統模型的建立F2=k2(zx-z2)c2 (i2-i2)F3=k2(xa-z3)+c3(za-23)1.1整車(chē)模型整車(chē)模型如圖1所示。采用固結于車(chē)身的車(chē)輛F4=k4(z-z4)+c4(xw4-24)當俯仰角6側傾角q在小范圍內時(shí),近似有坐標系來(lái)描述汽車(chē)的運動(dòng)姿態(tài)。取整車(chē)質(zhì)心為坐標原點(diǎn),汽車(chē)前進(jìn)的方向為x軸正方向,水平向左為整車(chē)質(zhì)量,m為簧載質(zhì)量,mn為車(chē)輪質(zhì)量;F2、F為簧上質(zhì)量側傾動(dòng)力學(xué)方程多+b0+dz3=z+b0-dopy軸正方向,過(guò)質(zhì)心垂直向上為z軸正方向。M為(i=1,2,3,4)第讠個(gè)車(chē)輪輪胎的縱、橫向力,F為減震∑M=器受到的力;a、b分別為質(zhì)心距前后軸的距離;d為∑M=d(F-F2)+d(FxFA)+h(F1+F2)×(5)左右車(chē)輪輪距的一半;h為質(zhì)心高度;h4為質(zhì)心距sin&+(F,+Fy2)cos+F3+F4+m sinc簧上質(zhì)量俯仰動(dòng)力學(xué)方程為側傾中心的高度;h2為側傾中心高度;h為俯仰中心高度;L為前后軸的輪距;k為減震器的彈簧剛∑M,=)度;c;為阻尼系數;k2為輪胎剛度;w2為橫擺角速∑M=-a(F+F2)+b(F+F1)+h1[-(F1+F2)o+(6)度;8為前輪轉角;0為俯仰傾角;φ為側傾角;l、y(F+En)sin&-Fy-F4]+m,gh. sin]L分別為車(chē)輛繞xyx軸的轉動(dòng)慣量;ux分別整車(chē)橫擺剛體動(dòng)力學(xué)方程為為簧下質(zhì)量的垂向位移及路面激勵?！芃=lw∑M=d[(-F1+F2)cosS+(F←F2)i|+d(Fx-F)+aL[(F1+F2)sin6+(F1+(7)b(F3+Fy4簧下質(zhì)量垂向動(dòng)力學(xué)方程為mui=k (zazu )-F考慮到車(chē)輛的載荷轉移,各車(chē)輪處的垂向載荷為F=m,gb4dE-m,gb- Mah+ Mah圖1轉向運動(dòng)模型9e-m,ga+ Mah+Mah整車(chē)縱向剛體動(dòng)力學(xué)方程23為∑FF=m,ga+ Ma∑F=(F+F2)0+(F,+F2)i+F+F()F為車(chē)輪受到的垂向載荷。1.2輪胎模型整車(chē)橫向剛體動(dòng)力學(xué)方程為1)車(chē)輪旋轉動(dòng)力學(xué)模型∑FLai=-F -Tb∑F=(F,+F2)ino+(F,+F2)oS+F,+F4(2)式中L為車(chē)輪的轉動(dòng)慣量;R為車(chē)輪的等效半徑;ayFy-zp+xw.w為車(chē)輪的角速度?；缮腺|(zhì)量垂向動(dòng)力學(xué)方程為2)車(chē)輪的滑移率∑FRF=F1+F2+F3+F4(3)式中S為車(chē)輪的縱向滑移率;為質(zhì)心的縱向車(chē)速。a1=2+yφ中-x03)輪胎模型簧上質(zhì)量的垂直運動(dòng)方程為常用的輪胎模型有 Pacejka的魔術(shù)公式中國煤化工CNMHG12湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報2013年12月dugoff公式等因Dugo公式較簡(jiǎn)潔采用此模型。輸入常量。F:=C cf(yi, Fr=Cytan1+S1+5 /(y2)2仿真1+S)xfy)(2)2V(CS: )+(C,tana在 Matlab中對上述建立的系統進(jìn)行了仿真。仿fy)=1(2-yiy: if x