Комбинированное скольжение 2DOF колесом с диском, барабаном или картографическим тормозом
Динамика автомобиля Blockset/Колеса и шины

Блок Combined Slip Wheel 2DOF реализует продольное и боковое поведение колеса, характеризующегося Магической формулой[1] and [2]. Можно импортировать собственные данные о шинах или использовать установленные наборы данных о шинах, предоставленные Глобальным центром симуляции эффективности автомобиля (GCAPS). Используйте блок в симуляциях привода и транспортного средства, где требуется низкочастотная шина-дорога и тормозные силы, чтобы определить транспортное средство ускорение, торможение и сопротивление качению колеса. Блок подходит для приложений, которые требуют комбинированного бокового скольжения, например, в исследованиях бокового движения и устойчивости рыскания.
На основе крутящего момента на приводе, давления тормоза, высоты дороги, угла развала колеса и давления надувания, блок определяет скорость вращения колеса, вертикальное движение, силы и моменты во всех шести степенях свободы (DOF). Используйте вертикальный СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ, чтобы изучить резонансы подвески шин от профилей дорог или движения шасси.
Используйте параметр Tire type, чтобы выбрать источник данных о шинах.
| Цель | Действие |
|---|---|
Реализуйте Магическую формулу с помощью эмпирических уравнений[1] and [2]. В уравнениях используются аппроксимационные коэффициенты, которые соответствуют параметрам блоков. | Обновите параметры блоков с помощью коэффициентов аппроксимации из файла:
|
Реализуйте установленные наборы данных о шинах, предоставленные Глобальным центром симуляции эффективности автомобиля (GCAPS). | Обновите применимые параметры блоков с помощью GCAPS установленной шины данных:
|
Используйте параметр Brake Type, чтобы выбрать тормоз.
| Цель | Настройка типа тормоза |
|---|---|
Нет торможения |
|
Реализуйте тормоз, который преобразует давление в тормозном цилиндре в тормозную силу |
|
Реализуйте симплексный барабанный тормоз, который преобразует приложенную силу и геометрию тормоза в сетевой тормозной крутящий момент |
|
Реализуйте интерполяционную таблицу, которая является функцией скорости и прикладываемого тормозного давления колеса |
|
Блок вычисляет инерционную характеристику колеса, удовлетворяющего:
Потери на оси
Тормозной и приводной крутящий момент
Сопротивление качению шин
Контакт заземления через интерфейс шина-дорога
Чтобы реализовать Магическую формулу, блок использует эти уравнения.
| Вычисление | Уравнения |
|---|---|
Продольная сила | Динамика аппарата[2] уравнения с 4.E9 по 4.E57 |
Боковая сила - чистая боковая кромка | Динамика аппарата[2] уравнения с 4.E19 по 4.E30 |
Боковая сила - комбинированное скольжение | Динамика аппарата[2] уравнения с 4.E58 по 4.E67 |
Вертикальная динамика | Динамика аппарата[2] уравнения 4.E68, 4.E1, 4.E2a и 4.E2b |
Опрокидывающая пара | Динамика аппарата[2] уравнение 4.E69 |
Сопротивление качению |
|
Выравнивающий момент | Динамика аппарата[2] уравнение 4.E31 по 4.E49 |
Центрирующий крутящий момент - комбинированное скольжение | Динамика аппарата[2] уравнение 4.E71 по 4.E78 |
Входной крутящий момент является суммированием приложенного крутящего момента оси, тормозного момента и момента, возникающего из-за объединенного крутящего момента шины.
На момент, вытекающий из комбинированного крутящего момента шины, блок реализует силы тягового колеса и сопротивление качению с динамикой первого порядка. Сопротивление качению имеет постоянную по времени, параметризованную с точки зрения длины релаксации.
Если тормоза включены, блок определяет условие блокировки или разблокировки торможения на основе идеализированной модели трения сухой муфты. На основе условия блокировки блок реализует эти модели трения и динамики.
| Если | Условие блокировки | Модель трения | Динамическая модель |
|---|---|---|---|
Незапертый | |||
Запертый |
В уравнениях используются эти переменные.
| ω | Скорость вращения колеса |
| a | Независимая от скорости сила компонента |
| b | Компонент линейной силы скорости |
| c | Квадратичная сила скорости компонента |
| Le | Длина релаксации шин |
| J | Момент инерции |
| My | Крутящий момент сопротивления качению |
| Ta | Приложенный крутящий момент оси вокруг оси вращения колеса |
| Tb | Тормозной крутящий момент |
| Td | Комбинированный крутящий момент в шинах |
| Tf | Фрикционный крутящий момент |
| Ti | Крутящий момент входа сети |
| Tk | Кинетический фрикционный крутящий момент |
| To | Крутящий момент выхода сети |
| Ts | Статический крутящий момент трения |
| Fc | Приложенная сила сцепления |
| Fx | Продольная сила, развиваемая интерфейсом дороги шины из-за скольжения |
| Reff | Эффективный радиус сцепления |
| Ro | Внешний радиус кольцевого диска |
| Ri | Внутренний радиус кольцевого диска |
| Re | Эффективный радиус шины при нагрузке и при заданном давлении |
| Vx | Скорость продольной оси |
| Fz | Нормальная сила транспортного средства |
| ɑ | Экспонента давления в шинах |
| β | Нормальная экспонента силы |
| pi | Давление в шинах |
| μs | Коэффициент статического трения |
| μk | Коэффициент кинетического трения |
Чтобы разрешить силы и моменты, блок использует ориентацию Z-Up для систем координат шины и колеса.
Оси систем координат шин (XT, YT, ZT) фиксируются в опорной системе координат, присоединенной к шине. Источник находится в контакте шины с землей.
Оси системы координат колеса (XW, YW, ZW) фиксируются в опорной раме, прикрепленной к колесу. Источник находится в центре колеса.
Ориентация по оси Z[1]

Если вы задаете параметр Brake Type Discблок реализует дисковый тормоз. Этот рисунок показывает вид сбоку и спереди дискового тормоза.

Дисковый тормоз преобразует давление в тормозном цилиндре из тормозного цилиндра в усилие. Дисковый тормоз прикладывает силу к среднему радиусу тормозной колодки.
Блок использует эти уравнения, чтобы вычислить момент привода для дискового тормоза.
В уравнениях используются эти переменные.
| T | Момент привода |
| P | Прикладываемое тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| Npads | Количество тормозных колодок в узле дискового тормоза |
| μstatic | Коэффициент статического трения пары диск-колодка |
| μ | Коэффициент кинетического трения пары диск-колодка |
| Ba | Внутренний диаметр тормозного цилиндра суппорта |
| Rm | Средний радиус приложения силы тормозной колодки на роторе тормоза |
| Ro | Внешний радиус тормозной колодки |
| Ri | Внутренний радиус тормозной колодки |
Если вы задаете параметр Brake Type Drum, блок реализует статический (статический) симплексный барабанный тормоз. Симплексный барабанный тормоз состоит из одного двустороннего гидравлического привода и двух тормозных колодок. Тормозные колодки не имеют общего шарнирного контакта.
Модель симплексного барабанного тормоза использует приложенную силу и геометрию тормоза, чтобы вычислить крутящий момент привода для каждой тормозной колодки. Модель барабана принимает, что приводы и геометрия башмака симметричны для обеих сторон, позволяя использовать один набор геометрии и параметров трения для обеих башмаков.
Блок реализует уравнения, которые получают из этих уравнений в Основах Элементов Машины.

В уравнениях используются эти переменные.
| T | Момент привода |
| P | Прикладываемое тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| μstatic | Коэффициент статического трения пары диск-колодка |
| μ | Коэффициент кинетического трения пары диск-колодка |
| Trshoe | Момент привода правой колодки |
| Tlshoe | Момент привода левой колодки |
| a | Расстояние от центра барабана до шарнира контакта центра башмака |
| c | Расстояние от шарнира контакта центра колодки до соединения привода тормоза на колодке тормоза |
| r | Внутренний радиус барабана |
| Ba | Внутренний диаметр тормозного цилиндра суппорта |
| Θ1 | Угол от шарнира контакта центра колодки до начала материала тормозной колодки на колодке |
| Θ2 | Угол от шарнира контакта центра к концу материала тормозной колодки на колодке |
Если вы задаете параметр Brake Type Mappedблок использует интерполяционную таблицу, чтобы определить момент привода.
В уравнениях используются эти переменные.
| T | Момент привода |
Интерполяционная таблица момента привода | |
| P | Прикладываемое тормозное давление |
| N | Скорость колеса |
| μstatic | Коэффициент трения интерфейса «поверхность-поверхность барабана» при статических условиях |
| μ | Коэффициент трения интерфейса диск-ротор |
Интерполяционная таблица для крутящего момента привода, , является функцией прикладываемого тормозного давления и скорости вращения колеса, где:
T - момент привода, в Н· м.
P прикладываемого тормозного давления, в баре.
N - скорость колеса, в об/мин.

[1] Besselink, I. J, M., A. J. C. Schmeitz, and H. B. Pacejka. «Улучшенная модель Magic Formula/Swift шины, которая может справиться с скачками давления инфляции». Vehicle System Dynamics - International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. Том 48, 2010. doi: 10,1080/ 00423111003748088.
[2] Pacejka, H. B. Tire and Динамика Аппарата. 3-й эд. Оксфорд, Великобритания: SAE и Butterworth-Heinemann, 2012.
[3] Schmid, Steven R., Bernard J. Hamrock, and Bo O. Jacobson. Глава 18: Тормоза и сцепления. Основы элементов машины, версия СИ. 3-й эд. Бока Ратон, FL: CRC Press, 2014.
[1] Переиздание с разрешения Copyright © 2008 SAE International. Дальнейшее распределение этого материала не допускается без предварительного разрешения SAE.