一种双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法

IPC分类号 : B62D17/00

申请号

CN201510066705.8

可选规格: 数量

库存1件

确认取消

￥30000; 库存1件

首页

立即咨询

看了又看

专利摘要

本发明公开了一种双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法，其特征是建立一桥和二桥的主动回正力矩和被动回正阻力矩，依据转向过程中一桥和二桥的主动回正力矩与被动回正阻力矩相平衡建立残余转向角关于一桥主销内倾角、一桥主销后倾角、二桥主销内倾角和二桥主销后倾角的关系得到残余横摆角速度关于一桥主销内倾角、一桥主销后倾角、二桥主销内倾角和二桥主销后倾角的关系；以一桥主销内倾角、一桥主销后倾角、二桥主销内倾角和二桥主销后倾角作为设计变量，选择合适的变化区间，设定优化目标，运用复合形法寻找约束优化问题的最优解。本发明方法简单、快捷、精度高，能够有效指导双前桥车辆主销后倾角与主销内倾角的设计与调校。

权利要求

1.一种双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法，其特征在于按如下步骤进行：

步骤1：由式(1)建立一桥车轮由垂向力产生的回正力矩的表达式：

$M_{SZ}^{1} = M_{SZ 1}^{1} + M_{SZ 2}^{1} + M_{SZ 3}^{1} - - - (1),$

式(1)中， $M_{SZ 1}^{1} = a_{1} \sin β_{1} \cos β_{1} (F_{Z 1 l} \sin δ_{l}^{1} + F_{Z 1 r} \sin δ_{r}^{1}),$

$M_{SZ 2}^{1} = a_{1} \sin α_{1} \cos β_{1} (F_{Z 1 l} \cos δ_{l}^{1} + F_{Z 1 r} \cos δ_{r}^{1}),$

$M_{SZ 3}^{1} = \sin β_{1} (a_{1} + r_{f}^{1} \tan β_{1}) (F_{Z 1 l} \sin δ_{l}^{1} + F_{Z 1 l} \sin δ_{r}^{1}),$

其中，a₁为一桥主销偏移距，β₁为一桥车轮主销内倾角，F_Z1l为一桥左侧轮胎载荷，

为一桥左侧车轮转角，F_Z1r为一桥右侧轮胎载荷，为一桥右侧车轮转角，

α₁为一桥主销后倾角，为一桥车轮滚动半径；

并有：a₁＝0.27-0.0323*tanβ₁；其中G₁为一桥轴荷；

$Δ F_{Z}^{1} = ((m_{1} - m_{c}^{1}) v^{2} \frac{h_{1}}{R_{1}} + m_{c}^{1} v^{2} \frac{r_{f}^{2}}{R_{1}} - K_{1} φ) / B_{f}^{1},$ 其中，m₁为一桥等效质量，为一桥非簧载质量，v为车速，h₁为一桥侧倾中心高度，R₁为一桥转向半径，为一桥车轮滚动半径，K₁为一桥钢板弹簧侧倾刚度，φ为车身侧倾角，为一桥轮距；

步骤2：由式(2)建立一桥车轮由侧向力产生的回正力矩的表达式：

$M_{Sy}^{1} = F_{y 1} e_{s 1} \cos β_{1} - - - (2)$

式(2)中， L₁为一桥与二桥间距，e₁为一桥轮胎拖距，δ₁为一桥车轮等效转角，并有： $δ_{1} = arccot ((\cot δ_{l}^{1} + \cot δ_{r}^{1}) / 2)$ 和 $e_{1} = 0.00033 \sqrt{(D_{1} - Δ_{1})} Δ_{1};$

其中：Δ₁＝19.1C₁K₁(0.5G₁)^0.85/B₁^0.7D₁^0.45P₁^0.6，并且C₁由一桥轮胎类型而定,B₁为一桥轮胎断面宽度,D₁为一桥轮胎无载荷状态下的直径,P₁为一桥轮胎胎压，K₁＝0.0015B₁+0.42；

步骤3：由式(3)建立一桥车轮总主动回正力矩的表达式：

$M_{S}^{1} = M_{SZ}^{1} + M_{Sy}^{1} - - - (3)$

步骤4：由式(4)建立二桥车轮由垂向力产生的回正力矩的表达式：

$M_{SZ}^{2} = M_{SZ 1}^{2} + M_{SZ 2}^{2} + M_{SZ 3}^{2} - - - (4)$

式(4)中， $M_{SZ 1}^{2} = a_{2} \sin β_{2} \cos β_{2} (F_{Z 2 l} \sin δ_{l}^{2} + F_{Z 2 r} \sin δ_{r}^{2}),$

$M_{SZ 2}^{2} = a_{2} \sin α_{2} \cos β_{2} (F_{Z 2 l} \cos δ_{l}^{2} + F_{Z 2 r} \cos δ_{r}^{2}),$

$M_{SZ 3}^{2} = \sin β_{2} (a_{2} + r_{f}^{2} \tan β_{2}) (F_{Z 2 l} \sin δ_{l}^{2} + F_{Z 2 l} \sin δ_{r}^{2}),$

其中，a₂为二桥主销偏移距，β₂为二桥车轮主销内倾角，F_Z2l为二桥左侧轮胎载荷，

为二桥左侧车轮转角，F_Z2r为二桥右侧轮胎载荷，为二桥右侧车轮转角，

α₂为二桥主销后倾角，为二桥车轮滚动半径；

并有：a₂＝0.27-0.0323*tanβ₂；其中G₂为二桥轴荷；

$Δ F_{Z}^{2} = ((m_{2} - m_{c}^{2}) v^{2} \frac{h_{2}}{R_{2}} + m_{c}^{2} v^{2} \frac{r_{f}^{2}}{R_{2}} - K_{2} φ) / B_{f}^{2},$ 其中，m₂为二桥等效质量，为二桥非簧载质量，h₂为二桥侧倾中心高度，R₂为二桥转向半径，为二桥车轮滚动半径，K₂为二桥钢板弹簧侧倾刚度，二桥轮距；

步骤5：由式(5)建立二桥车轮由侧向力产生的回正力矩的表达式：

$M_{Sy}^{2} = F_{y 2} e_{s 2} \cos β_{2} - - - (5)$

式(5)中， L₂为二桥与三桥间距，e₂为二桥轮胎拖距，δ₂为二桥车轮等效转角，并有： $δ_{2} = arccot ((\cot δ_{l}^{2} + \cot δ_{r}^{2}) / 2)$ 和 $e_{2} = 0.00033 \sqrt{(D_{2} - Δ_{2})} Δ_{2};$ 其中：Δ₂＝19.1C₂K₂(0.5G₂)^0.85/B₂^0.7D₂^0.45P₂^0.6，并且C₂由二桥轮胎类型决定,B₂为二桥轮胎断面宽度，D₂为二桥轮胎无载荷状态下的直径，P₂为二桥轮胎胎压，K₂＝0.0015B₂+0.42；

步骤6：由式(6)建立二桥车轮总主动回正力矩表达式：

$M_{S}^{2} = M_{SZ}^{2} + M_{Sy}^{2} - - - (6)$

步骤7：由式(7)建立一桥车轮总的被动回正阻力矩表达式：

$M_{f}^{1} = M_{fa}^{1} + M_{fb}^{1} + M_{fc}^{1} + M_{fd}^{1} - - - (7)$

式(7)中， $M_{fa}^{1} = G_{1} k_{1} (f_{1} r_{1} + \frac{2 q_{1}}{l_{1}} f_{2} r_{2}),$ $M_{fb}^{1} = 0.001 G_{1} k_{1} r_{f}^{1},$

为转向器反转时的阻力矩，为转向传动机构摩擦阻力矩；

其中，G₁为一桥载荷，k₁为一桥动载系数，f₁,f₂分别为主销衬套及轴承处的摩擦系数，r₁,r₂为主销上下座孔半径，l₁为一桥转向节上下主销孔中心线间的距离，q₁为一桥主销轴线与车轮中心线的交点至车轮中心面的距离；

步骤8：由式(8)建立二桥车轮总的被动回正阻力矩的表达式：

$M_{f}^{2} = M_{fa}^{2} + M_{fb}^{2} + M_{fc}^{2} + M_{fd}^{2} - - - (8)$

式(8)中， $M_{fa}^{2} = G_{2} k_{2} (f_{1} r_{1} + \frac{2 q_{2}}{l_{1}} f_{2} r_{2}),$ $M_{fb}^{2} = 0.001 G_{1} k_{1} r_{f}^{2},$

为转向器反转时的阻力矩，为转向传动机构摩擦阻力矩；

其中，G₂为二桥载荷，k₂为二桥动载系数，l₂为二桥转向节上下主销孔中心线间的距离，q₂为二桥主销轴线与车轮中心线的交点至车轮中心面的距离；

步骤9：由式(9)建立残余转向角于一桥主销内倾角β₁、一桥主销后倾角α₁、二桥主销内倾角β₂和二桥主销后倾角α₂的隐式函数：

所述隐式函数表代为式：

则，残余横摆角速度表达为；

步骤10：以一桥主销内倾角β₁、一桥主销后倾角α₁、二桥主销内倾角β₂和二桥主销后倾角α₂为设计变量确立一组初始值，并按照各设计变量初始值增减3度为变化区间，以式(10)为优化目标，运用复合形法寻找约束优化问题的最优解： (10)，其中，为残余横摆角速度目标值。

说明书

技术领域

本发明属于汽车设计技术领域，更具体地说是涉及一种双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法。

背景技术

双前桥商用车前桥构造及转向杆系较为复杂，针对普通单桥车辆前轮定位参数的匹配方法无法直接应用于双前桥商用车。主销后倾角与主销内倾角是重要的车轮定位参数，主销后倾角与主销内倾角设计不合理会造成车辆行驶中回正性能差、转向沉重等不良后果，直接影响到整车的操纵稳定性。

因此，为提高整车的操纵稳定性，对双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角进行合理匹配具有重要的工程应用价值。现有技术中对双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角的匹配主要依靠经验、仿真和试验等方法。依靠经验的方法具有盲目性、精度差，仿真方法前期建模需要耗费大量时间，且模型的精度直接影响仿真结果，精度比较难控制，试验方法虽然相对可靠，但试验过程复杂、周期长、易受环境因素干扰，往往需要耗费大量的时间和精力且很难最终寻得一组较优值。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种简单快捷且精度较好的双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法，以便能够有效指导双前桥车辆主销后倾角与主销内倾角的设计与调校。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明双前桥商用车主销后倾角与主销内倾角匹配方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：由式(1)建立一桥车轮由垂向力产生的回正力矩的表达式：

MSZ1=MSZ11+MSZ21+MSZ31---(1),]]>

式(1)中，MSZ11=a1sinβ1cosβ1(FZ1lsinδl1+FZ1rsinδr1),]]>

MSZ21=a1sinα1cosβ1(FZ1lcosδl1+FZ1rcosδr1),]]>

MSZ31=sinβ1(a1+rf1tanβ1)(FZ1lsinδl1+FZ1rsinδr1),]]>

其中，a₁为一桥主销偏移距，β₁为一桥车轮主销内倾角，F_Z1l为一桥左侧轮胎载荷，

为一桥左侧车轮转角，F_Z1r为一桥右侧轮胎载荷，为一桥右侧车轮转角，

α₁为一桥主销后倾角，为一桥车轮滚动半径；

并有：a₁＝0.27-0.0323*tanβ₁；其中G₁为一桥轴荷；

ΔFz1=((m1-mc1)v2h1R1+mc1v2rf1R1-K1φ)/Bf1,]]>其中，m₁为一桥等效质量，为一桥非簧载质量，v为车速，h₁为一桥侧倾中心高度，R₁为一桥转向半径，为一桥车轮滚动半径，K₁为一桥钢板弹簧侧倾刚度，φ为车身侧倾角，为一桥轮距；

步骤2：由式(2)建立一桥车轮由侧向力产生的回正力矩的表达式：

MSy1=Fy1es1cosβ1---(2)]]>

式(2)中， L₁为一桥与二桥间距，e₁为一桥轮胎拖距，δ₁为一桥车轮等效转角，并有：δ1=arccot((cotδl1+cotδr1)/2)]]>和e1=0.00033(D1-Δ1)Δ1;]]>其中：Δ₁＝19.1C₁K₁(0.5G₁)^0.85/B₁^0.7D₁^0.45P₁^0.6，并且C₁由一桥轮胎类型而定,B₁为一桥轮胎断面宽度,D₁为一桥轮胎无载荷状态下的直径,P₁为一桥轮胎胎压，K₁＝0.0015B₁+0.42；

步骤3：由式(3)建立一桥车轮总主动回正力矩的表达式：

MS1=MSZ1+MSy1---(3)]]>

步骤4：由式(4)建立二桥车轮由垂向力产生的回正力矩的表达式：

MSZ2=MSZ12+MSZ22+MSZ32---(4)]]>

式(4)中，MSZ12=a2sinβ2cosβ2(FZ2lsinδl2+FZ2rsinδr2),]]>

MSZ22=a2sinα2cosβ2(FZ2lcosδl2+FZ2rcosδr2),]]>

MSZ32=sinβ2(a2+rf2tanβ2)(FZ2lsinδl2+FZ2rsinδr2),]]>

其中，a₂为二桥主销偏移距，β₂为二桥车轮主销内倾角，F_Z2l为二桥左侧轮胎载荷，

为二桥左侧车轮转角，F_Z2r为二桥右侧轮胎载荷，为二桥右侧车轮转角，

α₂为二桥主销后倾角，为二桥车轮滚动半径；

并有：a₂＝0.27-0.0323*tanβ₂；其中G₂为二桥轴荷；

ΔFz2=((m2-mc2)v2h2R2+mc2v2rf2R2-K2φ)/Bf2,]]>其中，m₂为二桥等效质量，为二桥非簧载质量，h₂为二桥侧倾中心高度，R₂为二桥转向半径，为二桥车轮滚动半径，K₂为二桥钢板弹簧侧倾刚度，二桥轮距；

步骤5：由式(5)建立二桥车轮由侧向力产生的回正力矩的表达式：

MSy2=Fy2es2cosβ2---(5)]]>

式(5)中， L₂为二桥与三桥间距，e₂为二桥轮胎拖距，δ₂为二桥车轮等效转角，并有：δ2=arc cot((cotδl2+cotδr2)/2)]]>和e2=0.00033(D2-Δ2)Δ2;]]>其中：Δ₂＝19.1C₂K₂(0.5G₂)^0.85/B₂^0.7D₂^0.45P₂^0.6，并且C₂由二桥轮胎类型决定,B₂为二桥轮胎断面宽度，D₂为二桥轮胎无载荷状态下的直径，P₂为二桥轮胎胎压，K₂＝0.0015B₂+0.42；