http://www.panyudiaolanchechuzu.com/ 番禺云梯车出租,白云云梯车出租,顺德云梯车出租      路面冲击载荷试验中的云梯车行驶动力学模型和传动系模型的搭建方法?
来源: admin   发布时间: 2020-08-20   470 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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         番禺云梯车出租,白云云梯车出租,顺德云梯车出租      路面冲击载荷试验中的云梯车行驶动力学模型和传动系模型的搭建方法?      传动系是车辆系统中最重要的系统之一。传统燃油云梯车从底盘布置形式上来说分为前置前驱型(FF)、前置后驱型(FR)、中置后驱型(MR)、后置后驱(RR)。 研究的对象是一款轻型卡车为前置后驱型,因此其传动系统主要是由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等六部分组成。为了提高模型运算速度、降低建模难度,本文所建立的传动系模型是有一定简化的。首先,对于离合器模型,因为本文所研究的是云梯车在行驶工况下受外因干扰时对传动系的影响。在此条件下,离合器是完全接合状态也相当于发动机与变速器是直接相连的,所以离合器模型是可以忽略的。其次,万向传动轴和半轴忽略其各自的特性,简化为一般的轴模型。



          对于轮胎模型来说,是需要较高精度来保证仿真系统模型的有效性和准确性的。本文中使用的轮胎仿真模型是基于魔术公式来建立的。魔术公式是一种经验公式,其原理是通过三角函数的组合来拟合轮胎的试验数据,并根据拟合结果用一套形式相同的公式组合就可以完整表达各种工况下该轮胎的受力情况,主要包括纵向力、侧向力、回正力矩、翻转力矩、阻力矩以及纵向力、侧向力的联合作用工况。魔术公式轮胎模型的优点在于:在一定范围内,对常规轮胎的拟合精度很高;并且它还有较好的健壮性,对于没有试验数据的轮胎,使用与之同类轮胎数据来替代,依然能够获得很好的效果。对于本文来说,是需要模拟路面冲击载荷对传动系的影响,轮胎模型作为连接路面激励与传动系统“桥梁”,是非常重要的模型,也是精度要求非常高的模型,因为高精度的轮胎模型可以较好的反映实际道路产生的路面冲击与云梯车之间的关系,所以基于魔术公式的轮胎模型是一个非常好的选择。




            根据其受力特点,魔术公式的统一形式为:vhY(x)= y(x)+Sy = Dsin Carctan Bx- E Bx- arctan Bxx= X +S其中:Y为侧向力、纵向力或回正力矩三者之一;X为侧偏角或纵向滑移率两者之一;D为峰值因子;B为刚度因子;C曲线的形状因子;E为曲线的曲率因子;hS为曲线水平方向的漂移;vS为曲线垂直方向的漂移;(1)转弯工况对转弯工况来说,根据魔术公式的一般形式进行解析,轮胎的侧向力y0F、侧偏角与轮胎所受到的地面垂向载荷zF之间的表达式为:F D sin C B x- E B x- B x Sx S0其中:yC=1.3;2y1 z2 zD = a F +a F;B C D = a sin a a F 1- a γ;B B C D C DzyzE = a F +a F +a;h9 = a γ;)(11210 zzvaFa FS;γ为车辆外倾角;aa为魔术公式的拟合系数。假设车辆在行驶过程中没有漂移情况,同时忽略车辆外倾角的影响,即0,hS、vS皆为0。可以得到魔术公式的拟合系数。(2)制动工况制动工况其实是对驱动轮制动,其原理是在驱动轮上通过某种方式产生一定的制动力,当制动力与驱动力相等时,由于滑移率的存在将会产生不同的角加速度使得车辆减速。通过对魔术公式的一般形式的分析,可以得到在制动工况下纵向力与纵向滑移率和轮胎所受到的垂向载荷zF之间的关系。(3)转弯与制动的联合工况当车辆处于转弯与制动联合工况时,轮胎纵向力xF与侧偏力yF分别与轮胎侧偏角、纵向滑移率和垂直载荷之间的关系表达式。 (4)回正力矩当车辆处于圆周行驶工况时,轮胎会产生一个使车辆恢复到直线行驶工况的力矩,其为回正力矩。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。综合以上对魔术公式与其在不同工况下所使用的系数的解析,在Simulink中建立了基于魔术公式的轮胎动力学模型。





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            在云梯车行驶过程中其动力不仅与发动机提供的驱动力有关,而且还与地面提供的附着力相关。只有在保证附着力充足的情况下,云梯车的动力性能才能得到保证,其驱动力越大相应的加速性能越好、爬坡能力越强。在云梯车整车动力系统模型中,以云梯车行驶方程为原理的数学模型是最为基础的。  所受到的主要作用力为:驱动力tF、坡度阻力iF、滚动阻力fF、空气阻力wF、加速阻力jF,其中坡度阻力和滚动阻力都是道路阻力。以下为参考云梯车理论对各个力的解析:(1)驱动力tF驱动力是云梯车发动机所提供的用于改变云梯车运动状态的力,驱动力与发动机输出扭矩、轮胎半径、变速器传动比、主减速器传动比及传动效率等有关,驱动力tF的数学表达式为:g0teT i iFr,eT为发动机驱动扭矩,m N;gi为变速器传动比;0i主减速器传动比;传动效率。(2)坡度阻力iF当云梯车在坡道上行驶时,会产生坡度阻力,坡度阻力与整车质量与坡度角有关,一般来说上坡坡度角为正值,产生使云梯车减速的坡度阻力,而下坡坡度角为负值,产生使云梯车加速的坡度阻力。坡度阻力的表达式为:siniFG ,G为整车所受到的重力;道路坡度角。(3)滚动阻力fF在云梯车行驶过程中,轮胎与地面之间产生的纯滚动摩擦力,被称为滚动阻力,其表达式为:cosfFGf 式中,f为滚动阻力系数。(4)空气阻力wF在车辆行驶过程中,空气与云梯车车身之间会产生摩擦阻力,同时,由于空气的某些物理特性,在这过程中还会产生压力阻力吗,其统称为空气阻力。云梯车在行驶过程中所受的空气阻力表达式为:2a DwAu CF,A为迎风面积,2m;DC为风阻系数;v为当前车速。(5)加速阻力jF由于车辆本身就是有一定惯量的,因此在云梯车在加减速过程中会受到其自身的惯量引起的阻力,又称加速阻力。其表达式为:dtdum Faj,车辆旋转质量换算系数;m为车辆质量,kg;dvdt为车辆当前加速,2m/ s。





              综上所述,可以得到云梯车行驶的数学模型(云梯车行驶方程)在基于simulink的行驶动力学模型的构建依然是以云梯车行驶平衡方程为基础的,以风速、坡度、路面等道路环境参数和不同车型的相关配置参数作为输入变量,通过建立的车辆行驶动力学模型计算出对发动机模型的输出扭矩、功率等动力性的需求。云梯车行驶过程中整个动力系统的运行其实是一个闭环的过程,通过油门开度与相应的挡位控制策略来调节发动机的输出扭矩大小,从而影响驱动力大小,不同的道路环境及车速输入来改变行驶阻力的大小。当驱动力与行驶阻力相等时,便是公式(3.12)所述的行驶平衡方程;当驱动力与行驶阻力不相等时,会产生一个大小为dtdua的加速度来使云梯车加减速,是通过基于Vehicle Body 3DOF Longitudinal模块来搭建的行驶动力学模型。该模块是一个三自由度的刚性车身模型,可以用来计算纵向、垂向和俯仰运动,并且考虑了车身的质量,空气阻力,坡度,车轮滚动阻力以及加速阻力等参数。通过该模块可以计算得到反馈给车轮的转速并由传动系统传递至发动机模型,并根据当前的油门开度给出下一时刻发动机模块所输出的扭矩大小。




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