1026b型皮卡車低速轉(zhuǎn)向回正后主銷內(nèi)傾角的計算

1026b型皮卡車低速轉(zhuǎn)向回正后主銷內(nèi)傾角的計算

車輛前傾斜參數(shù)主要指主傾斜、內(nèi)傾斜、車輪外傾斜和前梁值。在車輛設(shè)計過程中，這些設(shè)計參數(shù)主要通過經(jīng)驗、半經(jīng)驗和經(jīng)驗獲得的數(shù)據(jù)，不能完全解釋。在科學(xué)計算和實驗驗證的科學(xué)方法方面還有許多問題需要研究。在中國一家制造的皮卡車的研究對象中，用于研究該車輛的主傾斜轉(zhuǎn)向。由于車輛的低速帶急劇下降后，綜合判斷值較低，因此通過實驗研究和理論分析，確定主傾斜角度的設(shè)計值非常小。因為主傾斜角度的回波力與低速無關(guān)，因此主傾斜角的自由空間組成的回波力與低速的平方成正比。在對樣品車輛進行理論分析和計算后，可以通過主傾斜角的內(nèi)傾斜角來確定主傾斜角的設(shè)計值，然后通過實驗驗證理論計算的準(zhǔn)確性。1回正性能分析對前輪定位參數(shù)的合理選擇,要綜合地考慮汽車多方面性能要求合理地取值.例如從提高汽車直線行駛穩(wěn)定性、行駛方向保持性及轉(zhuǎn)向后的回正性能考慮回正力矩應(yīng)大些為好,但從操縱輕便性考慮回正力矩小些為好,處理好兩者的矛盾是一個比較難的問題,要綜合地考慮兩方面的性能要求,一般認為回正力矩只要等于或稍超過其系統(tǒng)的內(nèi)摩擦能自動回正就滿足要求了,同時也基本滿足了操縱輕便性要求.1.1前旋轉(zhuǎn)后回歸正矩陣數(shù)學(xué)模型1.1.1輪加大陣風(fēng)下傳統(tǒng)輪進展計算表輪胎的側(cè)偏特性是指側(cè)偏力和回正力矩與輪胎側(cè)偏角之間的關(guān)系,它是研究汽車操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ).在微小側(cè)偏角時輪胎的側(cè)偏力可用下式表示Fy=12cbl2tanθFy=12cbl2tanθ(1)式中Fy——車輪的側(cè)偏力,Nc——胎面橫向彈性系數(shù),對輕型貸車c=0.05pb——輪胎接地印跡寬度,ml——輪胎接地印跡長度,mθ——輪胎側(cè)偏角,rad,在很小的側(cè)偏角時θ=0.0267(4.5-L)+0.0064L——軸距,ml的值可選用匈牙利學(xué)者科曼第(G.Komandi)等推薦的半經(jīng)驗公式計算l=√(D1-Δ)Δl=(D1?Δ)Δ?????????√Δ=c1Q(0.5G1)0.85b0.71D0.45p0.6Δ=c1Q(0.5G1)0.85b0.71D0.45p0.6式中Δ——在前橋垂直載荷作用下的徑向變形量,mmc1——系數(shù),徑向簾布輪胎取7.22,子午線輪胎取11.2Q——系數(shù),Q=0.0015b+0.42G1——前橋垂直載荷,Nb1——輪胎斷面寬度,mmD1——前輪名義外徑,mmp——輪胎氣壓,MPa對于具有主銷后傾的輪胎,它的總拖距為氣胎拖距與主銷后傾拖距之和,而該樣車的主銷軸線近似通過車輪中心,主銷后傾角為α=1.5°±20′,cosα≈1,則有下式成立:ζ=ζt+ζc≈αr+l/6(2)式中ζ——輪胎的總拖距,mζt——氣胎拖距,mζc——主銷后傾拖距,mα——前輪主銷后傾角,radr——輪胎半徑,m當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向回正時由側(cè)偏力Fy對主銷產(chǎn)生回正力矩,在微小的側(cè)偏角下回正力矩近似為M1=Fyζcosα≈Fyζ(3)將式(1)、(2)代入式(3)可得在微小的側(cè)偏角下由輪胎側(cè)偏力產(chǎn)生的回正力矩為Μ1=Fyζcosα≈Fyζ=12cbl2tanθ(αr+l6)(?4?)M1=Fyζcosα≈Fyζ=12cbl2tanθ(αr+l6)(?4?)1.1.2q—主銷內(nèi)傾產(chǎn)生的回正力矩由于前輪主銷內(nèi)傾前輪偏轉(zhuǎn)時,使前輪有抬高的傾向,由這種位能提高產(chǎn)生回正力矩數(shù)學(xué)模型如下,設(shè)W=csc2δsin[arccot(B/L+cotδ)]1+(B/L+cotδ)2+sinδW=csc2δsin[arccot(B/L+cotδ)]1+(B/L+cotδ)2+sinδΜ2=14G1qsin(β+γ)WM2=14G1qsin(β+γ)W(5)式中q——前輪安裝中心到轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點之間距離,mmβ——主銷內(nèi)傾角,radδ——前輪轉(zhuǎn)向角,(°)1.1.3轉(zhuǎn)向回正力的生成由于左右輪胎縱向力對主銷產(chǎn)生的回正力矩方向相反,可以近似看作相互抵消,它只占回正力矩中的百分之一左右.因此將左右輪胎縱向力產(chǎn)生的回正力矩近似為零.M3≈0(6)由上可得前輪轉(zhuǎn)向后產(chǎn)生的總回正力矩為∑Μ=Μ1+Μ2+Μ3=G1qsin(β+γ)W+12cbl2tanθ(αr+16l)(7)式中M1——側(cè)偏力產(chǎn)生回正力矩M2——主銷內(nèi)傾產(chǎn)生回正力矩M3——縱向力產(chǎn)生回正力矩1.2旋轉(zhuǎn)帶的二次阻力數(shù)學(xué)模型前輪轉(zhuǎn)向回正時產(chǎn)生的阻力矩主要由以下三部分組成.1.2.1摩擦阻力矩1026B型皮卡車前懸架為雙橫臂獨立懸架,前輪繞主銷上下球頭回正時,主銷上下球頭摩擦阻力矩為Μ′1=G1Κ(f1r1+2qhf2r2)(8)式中f1,f2——真實的或假想的主銷軸承及襯套的摩擦系數(shù)r1,r2——轉(zhuǎn)向節(jié)上下球頭座孔半徑,mmh——轉(zhuǎn)向節(jié)上下球頭中心線間的距離,mmK——前橋動載荷系數(shù)1.2.2轉(zhuǎn)向回正產(chǎn)生的阻風(fēng)力M′2=30.5(9)路面對輪胎的阻力矩M′3=0.001G1K·r(10)由上可知轉(zhuǎn)向回正產(chǎn)生的總回正阻力矩為∑Μ′=G1Κ(f1r1+2qhf2r2)+30.5+0.001G1Κ?r(11)式中M′1——繞主銷摩擦力矩,N·mM′2——轉(zhuǎn)向器逆轉(zhuǎn)阻力矩,N·mM′3——路面對輪胎阻力矩,N·m2殘留橫擺角速度的計算前輪轉(zhuǎn)向后開始回正時∑M>∑M′,隨著輪胎側(cè)偏角的減小由側(cè)偏力產(chǎn)生的回正力矩也逐漸減小,同時由前橋位能產(chǎn)生的回正力矩也隨著前輪轉(zhuǎn)角的減小而減小,直到前輪總回正力矩與總回正阻力矩二者相平衡時,轉(zhuǎn)向輪停止回正,此時有下式成立∑M=∑M′(12)14G1qsin(β+γ)W+12cbl2tanθ(αr+16l)=G1Κ(f1r1+2qhf2r2)+30.5+0.001G1Κr(13)由式(13)求得主銷內(nèi)傾角的表達式為β=arcsin{4G1qW[G1Κ(f1r1+2qhf2r2)+30.5+0.001G1Κr-12cbl2tanθ(αr+16)]}-γ(14)(1)當(dāng)前輪回正力矩等于回正阻力矩時,上式中的前輪轉(zhuǎn)向角δ就變成了殘留轉(zhuǎn)角Δδ,而Δδ與殘留橫擺角速度Δr有如下函數(shù)關(guān)系Δr=uLΔδ(15)式中Δr——殘留橫擺角速度,(°)/sΔδ——前輪殘留轉(zhuǎn)角,(°)u——汽車速度,m/s將式(15)改寫為Δδ=LuΔr(16)將式(16)代入式(14)得β=arcsin{4G1q[A1/B1+sin(L/uΔr)]×[G1Κ(f1r1+2qhf2r2)+30.5+0.001G1Κr-12cbl2(αr+16)]}-γ(17)式中A1=csc2(LΔr/u)sin[arccot(B/L+cot(LΔr/u))]B1=1+[B/L+cot(LΔr/u)]2(2)根據(jù)GB/T6323.4-94中的“轉(zhuǎn)向回正性能試驗”要求,按松開轉(zhuǎn)向盤(方向盤)3s時的殘留橫擺角速度絕對值Δr及橫擺角速度總方差Er兩項指標(biāo)進行評價計分ΝΔr=60+40Δr60-Δr100(Δr60-Δr)ΝEr=60+40Er60-Er100(Er60-Er)式中NΔr——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度絕對值的評價計分值Δr60——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度絕對值的下限值Δr100——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度絕對值的上限值Δr——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度絕對值的試驗值NE——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度總方差評價計分值Er60——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度總方差上限值Er100——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度總方差下限值Er——轉(zhuǎn)向回正性能試驗殘留橫擺角速度總方差試驗值轎車、客車和貨車(最大質(zhì)量小于2.5t)殘留橫擺角速度絕對值及橫擺角速度總方差上下值如表1所示.對于1026B型皮卡車做低速轉(zhuǎn)向回正性能試驗時,評價計分要獲得60以上才能合格,因此殘留橫擺角速度不能大于低速下限值,式(15)中的Δr取值為2.0,式(14)中的主銷后傾角仍取原車設(shè)計值的1.5°±20′.將Δδ=L/uΔr、l和表2中的數(shù)據(jù)代入式(17)中可求得主銷內(nèi)傾角為β=0.1897rad≈11°,取β=10.5°±20′.3低速旋轉(zhuǎn)回正性能試驗3.1回正實驗前輪主銷內(nèi)傾角改為計算值:β=10.5°±20′,做了低速轉(zhuǎn)向回正試驗,試驗結(jié)果如表3所示.3.2回正性能試驗(1)殘留橫擺角速度Δr評價計分ΝΔr=60+402.0-0(2-0.89)=82.2ΝΔr=60+402.0-0(2-0.42)=91.6(2)橫擺角速度總方差Er評價計分ΝEr=60+400.6-0.3(0.6-0.50)=73.3ΝEr=60+400.6-0.3(0.6-0.47)=77.3(5)根據(jù)Δr與Er兩項評價計分值ΝΗ=ΝΔr+ΝEr2=82.2+73.32=77.8＞60式中NH——轉(zhuǎn)向回正性能試驗綜合評價計分根據(jù)綜合評價計分值表明改進后1026B型皮卡車轉(zhuǎn)向后的回正性能得到了提高,說明理論分析的計算得出的主銷內(nèi)傾值是合理的.4皮卡車車輪車輪車輪車輪車輪車輪車輪車輪車輪轉(zhuǎn)向回正試驗結(jié)果