Комбинированное колесо 2DOF скольжения с диском, барабаном или привязанным тормозом
Блоксеть/колеса и шины Vehicle Dynamics

Блок Combined Slip Wheel 2DOF реализует продольное и боковое поведение колеса, характеризующегося магическими формулами [1] и [2]. Можно импортировать собственные данные о шинах или использовать наборы данных о встроенных шинах, предоставленные Глобальным центром моделирования производительности автомобилей (GCAPS). Использовать блок при моделировании трансмиссии и транспортного средства, где для определения ускорения, торможения и сопротивления качению колеса требуются низкочастотные силы движения шины и торможения. Блок подходит для применений, которые требуют комбинированного бокового скольжения, например, при исследованиях бокового движения и устойчивости к рысканию.
На основе крутящего момента трансмиссии, тормозного давления, высоты дороги, угла развала колеса и давления накачки блок определяет скорость вращения колеса, вертикальное движение, силы и моменты во всех шести степенях свободы (DOF). Используйте вертикальную степень свободы для изучения резонансов подвески шины из профиля дороги или движения шасси.
Используйте параметр Тип шины (Tire type) для выбора источника данных шины.
| Цель | Действие |
|---|---|
Реализация формулы Magic с использованием эмпирических уравнений [1] и [2]. В уравнениях используются коэффициенты подгонки, соответствующие параметрам блока. | Обновите параметры блока с помощью коэффициентов фитинга из файла:
|
Внедрение наборов данных по подогнанным шинам, предоставленных Глобальным центром моделирования производительности автомобилей (GCAPS). | Обновить соответствующие параметры блока с помощью данных о встроенных шинах GCAPS:
|
Используйте параметр «Тип тормоза» для выбора тормоза.
| Цель | Настройка типа тормоза |
|---|---|
Без торможения |
|
Реализовать тормоз, преобразующий давление тормозного цилиндра в тормозное усилие |
|
Реализовать симплексный барабанный тормоз, преобразующий приложенную силу и геометрию тормоза в чистый тормозной момент |
|
Реализовать таблицу поиска, которая является функцией скорости колеса и приложенного тормозного давления |
|
Блок вычисляет инерционный отклик колеса в зависимости от:
Потери оси
Крутящий момент тормоза и привода
Сопротивление качению шины
Контакт с землей через интерфейс шины-дорога
Для реализации магической формулы блок использует эти уравнения.
| Вычисление | Уравнения |
|---|---|
Продольная сила | Динамика шин и транспортных средств [2] уравнения 4.E9- 4.E57 |
Боковая сила - чистая боковая губа | Динамика шин и транспортных средств [2] уравнения 4.E19- 4.E30 |
Боковая сила - комбинированное скольжение | Динамика шин и транспортных средств [2] уравнения 4.E58- 4.E67 |
Вертикальная динамика | Динамика шин и транспортных средств [2] уравнения 4.E68, 4.E1, 4.E2a и 4.E2b |
Опрокидывающаяся пара | Уравнение динамики шин и транспортных средств [2] 4.E69 |
Сопротивление качению |
|
Выравнивающий момент | Уравнение динамики шин и транспортных средств [2] 4.E31- 4.E49 |
Выравнивающий крутящий момент - комбинированное скольжение | Уравнение динамики шин и транспортных средств [2] 4.E71- 4.E78 |
Входной крутящий момент представляет собой сумму приложенного крутящего момента оси, тормозного момента и момента, возникающего из комбинированного крутящего момента шины.
Tb + Td
На момент, возникающий от комбинированного крутящего момента шины, блок реализует тяговые силы колес и сопротивление качению с динамикой первого порядка. Сопротивление качению имеет постоянную времени, параметризованную в терминах длины релаксации.
Fx Re + My)
Если тормоза включены, блок определяет заблокированное или разблокированное состояние торможения на основе идеализированной модели трения сухого сцепления. На основе условия блокировки блок реализует эти модели трения и динамические модели.
| Если | Условие блокировки | Модель трения | Динамическая модель |
|---|---|---|---|
Незапертый | − Ri3) 3 (Ro2 − Ri2) | ||
Запертый | Ts |
Уравнения используют эти переменные.
| ω | Угловая скорость колеса |
| a | Компонент силы, не зависящий от скорости |
| b | Компонент силы линейной скорости |
| c | Компонент силы квадратичной скорости |
| Le | Длина релаксации шины |
| J | Момент инерции |
| Мой | Крутящий момент сопротивления качению |
| Ta | Крутящий момент оси вокруг оси вращения колеса |
| TB | Тормозной момент |
| Td | Комбинированный крутящий момент шины |
| Tf | Момент трения |
| Ti | Чистый входной крутящий момент |
| Tk | Кинетический момент трения |
| Кому | Чистый выходной крутящий момент |
| Ts | Статический фрикционный момент |
| ФК | Приложенное усилие сцепления |
| Fx | Продольное усилие, создаваемое дорожным покрытием шины из-за проскальзывания |
| Reff | Эффективный радиус сцепления |
| Ro | Внешний радиус кольцевого диска |
| Ri | Внутренний радиус кольцевого диска |
| Ре | Эффективный радиус шины при нагрузке и при заданном давлении |
| Vx | Скорость продольной оси |
| Fz | Нормальная сила транспортного средства |
| ɑ | Показатель давления в шинах |
| β | Показатель нормальной силы |
| пи | Давление в шинах |
| μs | Коэффициент статического трения |
| μk | Коэффициент кинетического трения |
Для разрешения сил и моментов блок использует ориентацию Z-Up систем координат шины и колеса.
Оси системы координат шины (XT, YT, ZT) закреплены в опорной раме, прикрепленной к шине. Начало координат находится в контакте шины с землей.
Оси системы координат колеса (XW, YW, ZW) фиксируются в опорной раме, прикрепленной к колесу. Начало координат находится в центре колеса.
Ориентация Z-Up [1 ]

Если задан параметр «Тип тормоза» Discблок реализует дисковый тормоз. На этом рисунке показаны вид сбоку и спереди дискового тормоза.

Дисковый тормоз преобразует давление в тормозном цилиндре в силу. Дисковый тормоз прикладывает усилие к среднему радиусу тормозной колодки.
Блок использует эти уравнения для вычисления тормозного момента дискового тормоза.
Ri2
Уравнения используют эти переменные.
| T | Тормозной момент |
| P | Приложенное тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| Npads | Количество тормозных колодок в узле дискового тормоза |
| μstatic | Коэффициент статического трения дисковой площадки-ротора |
| μ | Коэффициент кинетического трения дисковой площадки-ротора |
| Ba | Диаметр отверстия тормозного привода |
| Комната | Средний радиус приложения усилия тормозной колодки к тормозному ротору |
| Ro | Внешний радиус тормозной колодки |
| Ri | Внутренний радиус тормозной колодки |
Если задан параметр «Тип тормоза» Drumблок реализует статический (стационарный) симплексный барабанный тормоз. Симплексный барабанный тормоз состоит из одного двустороннего гидропривода и двух тормозных колодок. Тормозные колодки не имеют общего шарнирного пальца.
Симплексная модель барабанного тормоза использует приложенную силу и геометрию тормоза для расчета чистого крутящего момента для каждой тормозной колодки. Модель барабана предполагает, что приводы и геометрия колодки симметричны для обеих сторон, позволяя использовать единый набор параметров геометрии и трения для обеих колодок.
Блок реализует уравнения, полученные из этих уравнений в основах элементов машины.

Уравнения используют эти переменные.
| T | Тормозной момент |
| P | Приложенное тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| μstatic | Коэффициент статического трения дисковой площадки-ротора |
| μ | Коэффициент кинетического трения дисковой площадки-ротора |
| Trshoe | Тормозной момент правой колодки |
| Tlshoe | Тормозной момент левой колодки |
| a | Расстояние от центра барабана до центра оси шарнира колодки |
| c | Расстояние от центра оси шарнира колодки до соединения тормозного привода на тормозной колодке |
| r | Внутренний радиус барабана |
| Ba | Диаметр отверстия тормозного привода |
| Θ1 | Угол от центра оси шарнира колодки до начала материала тормозной колодки на колодке |
| Θ2 | Угол от центра оси шарнира колодки до конца материала тормозной колодки на колодке |
Если задан параметр «Тип тормоза» Mappedблок использует таблицу поиска для определения тормозного момента.
Уравнения используют эти переменные.
| T | Тормозной момент |
| N) | Таблица поиска тормозного момента |
| P | Приложенное тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| μstatic | Коэффициент трения поверхности поверхности контакта барабана в статических условиях |
| μ | Коэффициент трения поверхности раздела диск-подушка-ротор |
Справочная таблица для тормозного момента, N), является функцией приложенного тормозного давления и скорости колеса, где:
T - тормозной момент в Н· м.
Р - давление торможения, в бар.
N - частота вращения колеса, в об/мин.

[1] Бесселинк, И. Дж., М., А. Дж. С. Шмейц и Х. Б. Пацейка. «Усовершенствованная модель шин Magic Formula/Swift, которая может обрабатывать изменения давления накачки». Динамика системы транспортных средств - Международный журнал механики и мобильности транспортных средств. Том 48, 2010. дои: 10,1080/ 00423111003748088.
[2] Pacejka, H.B. Tire and Vehicle Dynamics. 3-й ред. Оксфорд, Великобритания: SAE and Butterworth-Heinemann, 2012.
[3] Шмид, Стивен Р., Бернард Дж. Хамрок и Бо О. Якобсон. «Глава 18: Тормоза и сцепления». Основы элементов машины, версия SI. 3-я ред. Бока Ратон, ФЛ: КПР Пресс, 2014.
[1] Переиздано с разрешения © 2008 SAE International. Дальнейшее распространение этого материала не допускается без предварительного разрешения SAE.