第27卷第4期湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vol 27 No 42013年12月Journal of Hubei University of Automotive TechnologyDec.2013doi:10.3969/ssn.1008-5483.2013.04003聯(lián)合工況的車輛動(dòng)力學(xué)仿真陳建國(湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械T程學(xué)院.湖北十堰442002)摘要:建立了整乍的模型,用Maab軟件對車輛在不同車輪轉(zhuǎn)角、不同車速及不同制動(dòng)力矩情況下的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了仿真仿真結(jié)果表明:隨著車輪轉(zhuǎn)角及車速的增大,車輛橫擺角速度峰值、橫向速度峰值增大;過大的制動(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(wěn)定性變差。仿真為車輛在聯(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;整車模型;動(dòng)力學(xué)仿真中圖分類號(hào):L461.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):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車輛是一MMO耦合的非線性系統(tǒng),其動(dòng)力學(xué)因此,在非線性輪胎模型下車輛的動(dòng)力學(xué)仿真才特性受到多種因素的影響'。這些因素包括車速、更具有實(shí)際意義。車輪轉(zhuǎn)角、制動(dòng)力矩及路面激勵(lì)等。聯(lián)合工況行駛現(xiàn)有的車輛仿真軟件已較為成熟,如 Carsim的車輛,同時(shí)受到轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、車速等因索影響,呈 Adams/Car等專業(yè)軟件,但這些軟件其源代碼沒有現(xiàn)更為復(fù)雜的特性。此時(shí),車輛常常出現(xiàn)橫擺、側(cè)對用戶開放,而許多車輛控制器的設(shè)計(jì)是基于數(shù)學(xué)滑、大角度的側(cè)傾等危險(xiǎn)狀況。由于整車模型的參模型的,未開放源代碼的仿真軟件為控制器的設(shè)計(jì)數(shù)較多,多數(shù)學(xué)者在研究乍輛動(dòng)力學(xué)時(shí)采用的是3帶來障礙。日由度模型,而輪胎模型姻釆用線性模型,線性輪筆者建立帶有非線性輪胎模型的整車動(dòng)力學(xué)胎模型無法反映輪胎在極限τ況下的受力情況,與模型,分析車輛在聯(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輛所受外討論車速、車輪轉(zhuǎn)角、制動(dòng)力矩對車輛橫向穩(wěn)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,為車輛的建?？刂铺峁﹨⒖?。收稿日期:2013-07-29基金項(xiàng)目:湖北省自然科學(xué)堪金(2013CFB046)V凵中國煤化工作者簡介:陳建閬(1970-),男,碩1.副教授,主要從事機(jī)電系統(tǒng)智能控制研究CNMHG第27卷第4期陳建國:聯(lián)合工況的車輛動(dòng)力學(xué)仿真F=k,(zu-zu+c,(iui-i,)1系統(tǒng)模型的建立F2=k2(zx-z2)c2 (i2-i2)F3=k2(xa-z3)+c3(za-23)1.1整車模型整車模型如圖1所示。采用固結(jié)于車身的車輛F4=k4(z-z4)+c4(xw4-24)當(dāng)俯仰角6側(cè)傾角q在小范圍內(nèi)時(shí),近似有坐標(biāo)系來描述汽車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。取整車質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn),汽車前進(jìn)的方向?yàn)閤軸正方向,水平向左為整車質(zhì)量,m為簧載質(zhì)量,mn為車輪質(zhì)量;F2、F為簧上質(zhì)量側(cè)傾動(dòng)力學(xué)方程多+b0+dz3=z+b0-dopy軸正方向,過質(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(cè)傾中心的高度;h2為側(cè)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(shù);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(zhuǎn)角;0為俯仰傾角;φ為側(cè)傾角;l、y(F+En)sin&-Fy-F4]+m,gh. sin]L分別為車輛繞xyx軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ux分別整車橫擺剛體動(dòng)力學(xué)方程為為簧下質(zhì)量的垂向位移及路面激勵(lì)?！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考慮到車輛的載荷轉(zhuǎn)移,各車輪處的垂向載荷為F=m,gb4dE-m,gb- Mah+ Mah圖1轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)模型9e-m,ga+ Mah+Mah整車縱向剛體動(dòng)力學(xué)方程23為∑FF=m,ga+ Ma∑F=(F+F2)0+(F,+F2)i+F+F()F為車輪受到的垂向載荷。1.2輪胎模型整車橫向剛體動(dòng)力學(xué)方程為1)車輪旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型∑FLai=-F -Tb∑F=(F,+F2)ino+(F,+F2)oS+F,+F4(2)式中L為車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;R為車輪的等效半徑;ayFy-zp+xw.w為車輪的角速度。簧上質(zhì)量垂向動(dòng)力學(xué)方程為2)車輪的滑移率∑FRF=F1+F2+F3+F4(3)式中S為車輪的縱向滑移率;為質(zhì)心的縱向車速。a1=2+yφ中-x03)輪胎模型簧上質(zhì)量的垂直運(yùn)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湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)2013年12月dugoff公式等因Dugo公式較簡潔采用此模型。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(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿fy)=1(2-yiy: if x