一种计算机辅助的汽车性能初步估算方法技术

本发明专利技术主要是涉及一种计算机辅助的汽车性能初步估算方法，主要包括汽车操纵稳定性计算，具体步骤如下：首先建立运动模型，取一套固定于汽车的相对坐标系，以整车的重心铅垂线与侧倾轴的交点为原点，以汽车的纵向水平轴Ｘ轴，以过原点与Ｘ轴垂直的方向为Ｙ轴，过原点的铅垂轴为Ｚ轴，在水平平面上的所有角度及对应的角速度与角加速度均取逆时针为正；获得绕Ｚ轴力矩平衡方程式、沿Ｙ轴力平衡方程式、绕Ｘ轴力矩平衡方程式、绕主销的力矩平衡方程式。本发明专利技术的有益效果是，对汽车设计产品的性能进行了有效的预测，大大减少用于试制、试验的时间和费用，提高了汽车设计的效率和质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机辅助领域，主要是应用计算机仿真及优化算法的。
技术介绍
评价一辆汽车的性能，要从动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性与平顺性等方面来衡量。在完成轿车底盘的选型设计之后，需要对轿车的基本性能进行验算，以确定选型设计结果是否满足性能基本要求。随着计算机的普遍应用，汽车设计正从人工设计向计算机优化设计转化，使设计生产一体化。但目前市场上还没有专门的针对汽车性能初步估算的专利技术，采用的算法也难以很好的评价汽车的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述不足，而提供。为满足设计生产一体化的要求及更好的进行汽车性能的评价，必须将汽车系统动力学与计算机仿真、优化技术结合起来，对设计产品的性能进行预测，这样将大大减少用于试制、试验的时间和费用，提高汽车设计的效率和质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是这种计算机辅助的汽车性能初步估算方法，主要包括汽车操纵稳定性计算，具体步骤如下首先建立运动模型，取一套固定于汽车的相对坐标系，以整车的重心铅垂线与侧倾轴的交点为原点，以汽车的纵向水平轴X轴，以过原点与X轴垂直的方向为Y轴，过原点的铅垂轴为Z轴，在水平平面上的所有角度及对应的角速度与角加速度均取逆时针为正；绕Z轴力矩平衡方程式IZω·γ+IXZp·+aFY1-bFY2=0]]>沿Y轴力平衡方程式(M-MS)(ωr+β·)u+Ms+FY1+FY2=0]]>绕X轴力矩平衡方程式IXCp·-MSh-IXZω·r+(D1+D2)p+(CΦ1+CΦ2-MShg)Φ=0]]>绕主销的力矩平衡方程式α+FY1Dw-Iwδ··-Kwδ·-Cwδ=0.]]> 本专利技术的有益效果是，对汽车设计产品的性能进行了有效的预测，大大减少用于试制、试验的时间和费用，提高了汽车设计的效率和质量。附图说明图1是固定于汽车的相对坐标系。图2是汽车受力图。图3是四轮车振动系统简化的立体模型。标记说明图3中OXYZ为右手坐标系，O位于车身质心，X为行驶方向。车轮编号如下1-右前轮，2-左前轮，3-右后轮，4-左后轮。图3中符号含义如下L1、L2--车身质心距左右轮线之距离；L3、L4--车身质心距前后轴线之距离；L＝L3+L4--汽车轴距；LB＝L1+L2--汽车轮距；MS--悬挂质量；mi(i＝1，2，3，4)--非悬挂质量；Ki(i＝1，2，3，4)--悬挂系统等效刚度；Ci(i＝1，2，3，4)--悬挂系统等效阻尼；Kti(i＝1，2，3，4)--轮胎刚度；Cti(i＝1，2，3，4)--轮胎阻尼；Qi(i＝1，2，3，4)--地面不平度函数；IX--车身对X轴转动惯量；IY--车身对Y轴转动惯量；Z1--车身质心；Z2--车身绕X轴转角；Z3--车身绕Y轴转角； Zi--非悬挂质量m1-4垂直位移；Z40，Z50，Z60，Z70--悬挂点1、2、3、4与车身连接处垂直位移；具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。本专利技术所述的这种计算机辅助的汽车性能初步估算方法，主要包括汽车操纵稳定性计算，其步骤如下本专利技术中操纵稳定性计算的内容如下(1)瞬态响应角阶跃输入下汽车横摆角速度瞬态响应曲线；包括以下指标固有圆频率；阻尼比；反应时间；峰值反应时间；(2)稳态响应稳态横摆角速度增益曲线(转向灵敏度)；前后轮侧偏角绝对值之差-侧向加速度曲线；转向半径比值-速度平方曲线；包括以下指标稳定性因数；静态储备系数；转向结论。首先建立运动模型。考虑汽车以一定的车速作等速行驶，路面汽车的垂直振动和轮胎的挠度变化时，略去空气对于横向力与力矩的影响，研究驾驶员给转向盘以力指令输入是汽车的操纵运动。与分析角输入运动类似，取一套固定于汽车的相对坐标系(见图1)，以整车的重心铅垂线与侧倾轴(前后侧倾中心的连线)的交点为原点，以汽车的纵向水平轴X轴，以过原点与X轴垂直的方向为Y轴(以汽车的左侧方向为正方向)，过原点的铅垂轴为Z轴。这样的坐标系符合右手定则。在水平平面上的所有角度(前轮转角，侧偏角，方位角等)及对应的角速度与角加速度均取逆时针为正。在将驾驶员给方向盘的力矩T看成已知输入时，则汽车的运动状态可以用四个广义坐标来近似表示方位角(航向角)，重心侧偏角β，车身侧倾角Φ与转向盘转角θ(或参考转向角δ=θi]]>)按右手定则，θ、δ、β均以与Z轴方向一致为正向。Φ角以X轴方向一致为正向。侧向力FY1、FY2的方向由所假定的前后偏离角β1、β2的方向确定，因此以与Y轴方向相反为正方向。由于转向系与悬架系不是绝对刚性的，故在侧向力作用下，前后轮有附加转角。这种附加转角可以看成与所受的侧向力成正比，可忽略其与侧向力的相位差，因而也与是轮胎侧偏角同相位的。因此由前后侧向力造成的附加转角与前后轮胎的侧偏角合在一起，看成是总的有效侧偏角δ1、δ2。这样转向盘转角θ就可以按照刚性转向悬架系的传动关系折算为名义以前轮转角，即参考转向角δ=θI.]]> 因相对坐标原点处的绝对加速度为 其方向与U矢量垂直。它在方向上的投影为 其中，ux＝ucosβ是绝对速度X轴方向的投影，考虑β不大的情况，ux≈u，故 悬架上的质量重心的横向绝对加速度在Y轴上的投影为Ys··=Y··-hp·=u(ωr+β·)-hp·---(3)]]>由图2，按达朗伯原理列出力与力矩的平衡方程，绕Z轴力矩平衡方程式IZω·γ+IXZp·+aFY1-bFY2=0---(4)]]>沿Y轴力平衡方程式(M-MS)(ωr+β·)u+Ms+FY1+FY2=0---(5)]]>绕X轴力矩平衡方程式IXCp·-MSh-IXZω·r+(D1+D2)p+(CΦ1+CΦ2-MShg)Φ=0---(6)]]>其中，IXC是悬挂质量绕过车质心的轴的转动惯量，顾及IX＝IXC+MSh2Ix＝Ixc+Msh2，得IXp·-MSh2IXp·-MShu(&om本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机辅助的汽车性能初步估算方法，其特征是，主要包括汽车操纵稳定性计算，具体步骤如下：首先建立运动模型，取一套固定于汽车的相对坐标系，以整车的重心铅垂线与侧倾轴的交点为原点，以汽车的纵向水平轴Ｘ轴，以过原点与Ｘ轴垂直的方向为Ｙ轴，过原点的铅垂轴为Ｚ轴，在水平平面上的所有角度及对应的角速度与角加速度均取逆时针为正；绕Ｚ轴力矩平衡方程式：Ｉ↓［Ｚ］＊↓［ｒ］＋Ｉ↓［ＸＺ］＊＋ａＦ↓［Ｙ１］－ｂＦ↓［Ｙ２］＝０沿Ｙ轴力平衡方程式：（Ｍ－Ｍ↓［Ｓ］）（ω↓ ［ｒ］＋＊）ｕ＋Ｍ↓［ｓ］［ｕ（ω↓［ｒ］＋＊）－ｈ＊］＋Ｆ↓［Ｙ１］＋Ｆ↓［Ｙ２］＝０绕Ｘ轴力矩平衡方程式：Ｉ↓［ＸＣ］＊－Ｍ↓［Ｓ］［ｕ（ω↓［ｒ］＋＊）－ｈ＊］ｈ－Ｉ↓［ＸＺ］＊↓［ｒ］＋（Ｄ↓［１］＋Ｄ↓［２］）ｐ＋ （Ｃ↓［Φ１］＋Ｃ↓［Φ２］－Ｍ↓［Ｓ］ｈ↓［ｇ］）Φ＝０绕主销的力矩平衡方程式：［Ｔ－Ｉ↓［Ｓ］（＊－＊↓［ｒ］ｃｏｓα－＊ｓｉｎα）］α＋Ｆ↓［Ｙ１］Ｄ↓［ｗ］－Ｉ↓［ｗ］＊－Ｋ↓［ｗ］＊－Ｃ↓［ｗ］δ＝０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建根，宁连利，
申请(专利权)人：万向钱潮股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]