Колесо 2DOF Fiala с диском, барабаном или картографическим тормозом
Динамика автомобиля Blockset/Колеса и шины
Блок Fiala Wheel 2DOF реализует упрощенную шину с боковой и продольной скольжением на основе модели E. Fiala[1]. Блок использует поступательную модель трения, чтобы вычислить силы и моменты во время комбинированного продольного и бокового скольжения, требуя меньше параметров, чем Combined Slip Wheel 2DOF блок. Если у вас нет коэффициентов шины, необходимых для Magic Formula, рассмотрите использование этого блока для исследований, которые не включают обширную нелинейную комбинированную боковую скольжение или боковую динамику. Если ваше исследование требует нелинейной комбинированной скольжения или боковой динамики, рассмотрите использование блока Combined Slip Wheel 2DOF.
Блок определяет скорость вращения колеса, вертикальное движение и силы и моменты во всех шести степенях свободы (DOF) на основе крутящего момента привода, тормозного давления, высоты дороги, угла развала колеса и давления надувания. Можно использовать этот блок для следующих типов анализов:
Симуляции привода и транспортного средства, которые требуют низкочастотных шин-дорога и тормозных сил для вычислений транспортного средства ускорения, торможения и сопротивления качению колеса с минимальными параметрами шины.
Взаимодействие колес с идеализированным дорожным покрытием.
Маневры езды и обработки для транспортных средств, проходящих мягкое комбинированное скольжение. Для этого анализа можно подключить блок к приводу и компонентам шасси, таким как дифференциалы, подвеска и системы кузова транспортного средства.
Стабильность рыскания. Для этого анализа можно подключить этот блок к более детальным системным моделям торможения.
Жесткость шины и непрошенное массовое взаимодействие с изменениями заземления, передачей нагрузки или движением шасси с помощью вертикального DOF блока.
Блок интегрирует модели вращательного колеса, вертикальной массы и динамики торможения. Для сил и моментов, зависящих от скольжения, блок реализует модель шины Fiala.
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 |
|
Чтобы вычислить крутящий момент сопротивления качению, задайте один из следующих Rolling Resistance параметров.
Настройка | Реализация блока |
---|---|
| Ничего |
| Метод в методике ступенчатого прибрежного бурения для измерения сопротивления качению шин. Сопротивление качению является функцией давления в шине, нормальной силы и скорости. |
| Метод, указанный в ISO 28580:2018, Метод измерения сопротивления качению легковых, грузовых и автобусных шин - Однофазная точка тест и корреляция результатов измерений. |
| Магические формульные уравнения из 4.E70 в Tire и Динамику аппарата. Магическая формула является эмпирическим уравнением, основанным на аппроксимационных коэффициентах. |
| Интерполяционная таблица, которая является функцией от нормальной силы и продольной скорости оси спина. |
Чтобы вычислить вертикальное движение, задайте один из следующих Vertical Motion параметров.
Настройка | Реализация блока |
---|---|
| Блок передает приложенные силы шасси непосредственно к вычислениям сопротивления качению и продольной силы. |
| Вертикальное движение зависит от жесткости колеса и демпфирования. Жесткость является функцией перемещения боковой стенки шины и давления. Демпфирование является функцией скорости и давления боковой стенки шины. |
Блок вычисляет инерционную характеристику колеса, удовлетворяющего:
Потери на оси
Тормозной и приводной крутящий момент
Сопротивление качению шин
Контакт заземления через интерфейс шина-дорога
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.
Чтобы вычислить крутящий момент сопротивления качению, можно задать один из следующих Rolling Resistance параметров.
Настройка | Реализация блока |
---|---|
| Блок устанавливает сопротивление качению, |
| Блок использует метод в SAE Stepwise Coastdown Methodology для измерения сопротивления качению шин. Сопротивление качению является функцией давления в шине, нормальной силы и скорости. В частности,
|
| Блок использует метод, указанный в ISO 28580:2018, Метод измерения сопротивления качению легкового автомобиля, грузового автомобиля и автобуса - Однофазная точка тест и корреляция результатов измерений. Метод учитывает нормальную нагрузку, паразитарные потери и тепловые коррекции от условий тестирования. В частности, |
| Блок вычисляет сопротивление качению, |
| Для сопротивления качению, |
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 | Блокировка Условия | Модель трения | Динамическая модель |
---|---|---|---|
Незапертый | |||
Запертый |
В уравнениях используются эти переменные.
ω | Скорость вращения колеса |
a | Независимая от скорости силовой компонент |
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 на оси |
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 |
Cr | Постоянное сопротивление качению |
Tamb | Температура окружающей среды |
Tmeas | Измеренная температура для постоянного сопротивления качению |
Fpl | Потеря паразитной силы |
Kt | Коэффициент тепловой коррекции |
ɑ | Экспонента давления в шинах |
β | Нормальная экспонента силы |
pi | Давление в шинах |
μs | Коэффициент статического трения |
μk | Коэффициент кинетического трения |
Блок реализует продольную силу как функцию скольжения колеса относительно поверхности дороги, используя эти уравнения.
Вычисление | Уравнение |
---|---|
Критический скольжение | |
Продольная сила | |
Коэффициент трения | |
Коэффициент скольжения |
В уравнениях используются эти переменные.
κ' | Скольжение по состоянию |
Fx | Продольная сила, действующая на ось вдоль фиксированной по оси X шины, |
Cκ | Продольная жесткость |
Fz | Вертикальная контактная закрашенная фигура нормальной силы вдоль фиксированной оси Z шины, |
μ | Коэффициент трения |
μs | Коэффициент статического трения |
μk | Коэффициент кинетического трения |
κka | Комплексный коэффициент скольжения |
α' | Состояние угла скольжения |
λμ | Масштабирование трения |
Блок реализует боковую силу как функцию от состояния угла скольжения колеса, используя эти уравнения.
Вычисление | Уравнение |
---|---|
Критический угол скольжения | |
Боковая сила |
В уравнениях используются эти переменные.
α' | Состояние угла скольжения |
Fy | Боковая сила, действующая на ось вдоль фиксированной по оси Y шины, |
Fz | Вертикальная контактная закрашенная фигура нормальной силы вдоль фиксированной оси Z шины |
Cɣ | Жесткость развала |
Cα | Боковая жесткость на угол скольжения |
μ | Коэффициент трения |
Для вертикальной динамики блок реализует эти уравнения.
Вычисление | Уравнение |
---|---|
Вертикальная характеристика | |
Нормальная сила шины | |
Вертикальное отклонение боковой стенки |
В уравнениях используются эти переменные.
z | Отклонение шины вдоль фиксированной оси Z |
zgnd | Перемещение заземления вдоль неподвижной z -оси шины |
Fztire | Нормальное усилие шины вдоль фиксированной оси Z |
Fz | Вертикальная сила, действующая на ось вдоль неподвижной оси Z шины |
ρz | Вертикальное отклонение боковой стенки вдоль фиксированной по оси Z шины |
k | Вертикальная жесткость боковой стенки |
b | Демпфирование вертикальной боковой стенки |
В этой таблице результирующая реализация опрокидывания, выравнивания и масштабирования.
Вычисление | Реализация |
---|---|
Опрокидывающий момент | Модель Фиала не задает опрокидывающий момент. Блок реализует это уравнение, требуя минимальных параметров. |
Выравнивающий момент | Блок реализует выравнивающий момент как комбинацию демпфирования скорости рыскания и состояния угла скольжения. |
Масштабирование трения | Чтобы изменить коэффициент трения, используйте |
В уравнениях используются эти переменные.
Mx | Опрокидывающий момент, действующий на ось вокруг фиксированной по оси X шины |
Mz | Выравнивающий момент, действующий на ось вокруг неподвижной оси Z шины |
Re | Эффективная контактная закрашенная фигура к радиальному расстоянию носителя колеса |
ɣ | Угол развала |
k | Вертикальная жесткость боковой стенки |
b | Демпфирование вертикальной боковой стенки |
Скорость вращения шины вокруг фиксированной в шине оси Z (скорость рыскания) | |
w | Ширина шины |
α' | Состояние угла скольжения |
bMz | Сопротивление линейной скорости рыскания |
Fy | Боковая сила, действующая на ось вдоль фиксированной по оси Y шины |
Cɣ | Жесткость развала |
Cα | Боковая жесткость на угол скольжения |
μ | Коэффициент трения |
Fz | Вертикальная контактная закрашенная фигура нормальной силы вдоль фиксированной оси Z шины |
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 Disc
блок 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 Mapped
блок 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] Fiala, E. «Seitenkrafte am Rollenden Luftreifen». VDI Zeitschrift, V.D.I.. Том 96, 1954.
[2] Дорожный комитет шин. Методика ступенчатого прибрежного бурения для измерения сопротивления качению шин. Стандартные J2452_199906. Warrendale, PA: SAE International, июнь 1999 года.
[3] ISO 28580:2018. Метод измерения сопротивления качению легковых автомобилей, грузовых автомобилей и автобусов - Однофазная точка и корреляция результатов измерений. ISO (Международная организация по стандартизации), 2018.
[4] Pacejka, H. B. Tire and Динамика Аппарата. 3-й эд. Оксфорд, Великобритания: SAE и Butterworth-Heinemann, 2012.
[1] Переиздание с разрешения Copyright © 2008 SAE International. Дальнейшее распределение этого материала не допускается без предварительного разрешения SAE.