K&C及其影响讲义

K&C概述K&C概述日期：2013-3-29目录ContentK&C在狭义车辆动力学中的地位1.K&C分类2.K&C计算方法可选的K&C计算方法3.4.可选的K&C计算方法K&C灵敏度矩阵示例4.5.K&C在狭义车辆动力学中的地位头：方向盘，油门，离合，制动，换挡，路面等的输入车辆动力学有两种理解方式：入•广义车辆动力学包括了车上一切可能运动的物体的满足客户需求的能力脊柱：K&C•狭义车辆动力学特指操纵稳定性和平顺性手脚轮胎以下比喻可能不是很恰当：如果把车辆动力学看作辆车的手脚：轮胎•如果把车辆动力学看作一辆车的话，对车辆的输入就是头，K&C就是脊柱，轮胎好比手和脚那么车辆动力学就是各种输入的•那么车辆动力学就是各种输入的头如何通过K&C这个脊柱对轮胎这个手脚进行操作K&C分类K&C定义：•K=kinematic悬架运动学特性，由路面以及方向盘位移输入产生的轮胎空间位置以及受力变化•C=compliance悬架退让特性，由路面力输入产生的轮胎空间位置以及受力变化重要的K&C定义：重要的K&C定义：•影响整车稳态不足转向特性的K&C为重要的K&C•本次只讨论影响整车稳态线性不足转向的K&C侧倾中心侧倾中心姓名：日期：2013329日期：2013-3-29目录Content四杆机构中间梁的旋转中心1.悬架的正视图二力杆简化2.侧倾中心的几何表达以及力表达各种不同悬架的侧倾中心估算3.4.各种不同悬架的侧倾中心估算侧倾中心的垂直迁移4.5.侧倾中心的水平迁移6.侧倾中心对侧倾角梯度的影响侧倾中心对不足转向的影响7.8.侧倾中心对不足转向的影响8.四杆机构中间梁的旋转中心悬架正视图的二力杆简化侧倾中心的几何表达以及力表达？？dy/dzdFy/dFz各种不同悬架的侧倾中心估算侧倾中心的垂直迁移侧倾中心的水平迁移侧倾中心对侧倾角梯度的影响phiMaHMglmhMa*(H-h)+Mg((H-h)*phi+lm(phi))=Kr*phi求解该方程可以得到侧倾角phi，侧倾角phi是侧向加速度为a时的侧倾角，侧向加速度g产生的侧倾角为侧倾角梯度，单位为deg/g.人体对于侧倾角梯度的感受是越小越好人体对于侧倾角梯度的感受是越小越好。侧倾中心对不足转向的影响侧倾角梯侧倾转向线性不足侧倾角梯度(deg/g)侧倾转向(deg/deg)线性不足转向侧倾角梯度(deg/g)侧向加速度(g)缓冲块位置非线性不足转向车辆动力学难度大的个重要原因在于参数之间的耦合作用对整车辆动力学难度大的一个重要原因，在于参数之间的耦合作用对整车性能的影响。跳动转向跳动转向姓名：日期：2013-3-29日期：2013-3-29目录Content同向跳动转向图解及其用途1.反向跳动转向图解及其用途2.侧倾转向图解及其用途同向跳动转向，反向跳动转向以及侧倾转3.4.同向跳动转向，反向跳动转向以及侧倾转向配合应用小结独立悬架跳动转向产生的主要原因以及调节方法4.5.节方法非独立悬架跳动转向产生的主要原因以及调节方法6.同向跳动转向图解及其用途前轮向上跳动的时候向外转为不足转向正视图后轮向上跳动的时候向内转为不足转向俯视图同向跳动转向的应用优势：•一轮分析可以得出各个载荷位置的跳动转向数值动转向数值•易于通过试验得到同向跳动转向的应用劣势：同向跳动转向的应用劣势：•不是直接影响整车不足转向的K&C参数•不能反映横向稳定杆等对跳动转向的影响影响反向跳动转向图解及其用途前轮向上跳动的时候向外转为不足转向正视图不足转向后轮向上跳动的时候向内转为不足转向不足转向俯视图反向跳动转向的应用优势：•具有和同向跳动相同的单位，容易相互比较横向稳等转向•可以反映横向稳定杆等对跳动转向的影响•可以估算侧倾角转向并用于整车不足转向分析反向跳动转向的应用劣势：•不能一轮分析得出各个载荷位置的跳动转向数值侧倾转向图解及其用途前轮向上跳动的时候向外转为不足转向正视图不足转向后轮向上跳动的时候向内转为不足转向不足转向俯视图侧倾跳动转向的应用优势：•可以反映横向稳定杆等对侧倾转向的影响可以直接用于整车不足转向分析•可以直接用于整车不足转向分析侧倾转向的应用劣势：•不能一轮分析得出各个载荷位置的跳动转向数值•单位和另外两个转向不同，难以比较•试验工况较难实现同向跳动转向，反向跳动转向以及侧倾转向配合应用小结同向跳动转向反向跳动转向侧倾转向试验对比容易+++-试验对比容易+++-单位相同易相互比较++-易得出各个载荷工况+--的数值考虑了横向稳定杆等因素的影响-+++因素的影响直接对整车性能产生影响-+++侧向力转向侧向力转向姓名：日期：2013-3-29日期：2013-3-29目录Content同向侧向力转向图解及其用途1.反向侧向力转向图解及其用途2.轮心后30mm侧向力转向图解及其用途回正力矩转向图解及其用途3.4.回正力矩转向图解及其用途同向侧向力转向，反向侧向力转向以及轮心后侧向力转向配合应用小结4.5.心后30mm侧向力转向配合应用小结影响同向侧向力转向的主要因素6.同向侧向力转向图解及其用途前轮向内侧向力的时候向外转为不足转向正视图后轮向内侧向力的时候向内转为不足转向俯视图同向侧向力转向的应用优势：•考虑了转向系统等影响侧向力转向的柔性以用于整车性能分析柔性，可以用于整车性能分析同向侧向力转向的应用劣势：•不能直接看出转向系统等侧向力转向•不能直接看出转向系统等侧向力转向的影响反向侧向力转向图解及其用途前轮向内侧向力的时候向外转为不足转向正视图后轮向内侧向力的时候向内转为不足转向俯视图反向侧向力转向的应用优势：•比较和同向侧向力转向的差别可以看出转向系统对侧向力转向的影响出转向系统对侧向力转向的影响反向侧向力转向的应用劣势：•不能直接用于整车性能分析•不能直接用于整车性能分析轮心后30mm侧向力转向图解及其用途前轮向内侧向力的时候向外转为不足转向正视图后轮向内侧向力的时候向内转为不足转向俯视图轮心后30mm侧向力转向的应用优势：•同时考虑了气胎拖距对侧向力转向造成的影响同向侧向力转向的应用劣势30mm同向侧向力转向的应用劣势：•气胎拖距值估计为30mm，非精确数据回正力矩转向图解及其用途回正力矩由气胎拖距和侧向力的乘积产生正视图前轮俯视图顺时针力矩转向为不足转向后轮俯视图逆时针转向为不足转向俯视图回正力矩转向的应用优势：•可以用于任何气胎拖距情况下的情况回正力矩转向的应用劣势：•需要和侧向力转向一起使用才能用于整车不足转向分析整车不足转向分析同向侧向力转向，反向侧向力转向以及轮心后30mm侧向力转向应用小结同向侧向力转向反向侧向力转向30mm后同向侧向力转向同向回正力矩转向试验对比容易++++试验对比容易单位相同易相互比较+++-考虑了转向系统对侧向力转向的影响+-++向力转向的影响得出转向系统等对侧向力转向的影响范围-+--考虑了气胎拖距对侧向力转向的影响--+++直接对整车性能产生++++直接对整车性能产生影响+-+++跳动以及侧向力外倾角变化跳动以及侧向力外倾角变化姓名：日期：2013-3-29日期：2013-3-29目录Content外倾角对轮胎侧偏特性的影响1.外倾角对轮胎最大侧向承载力的影响2.同向跳动外倾角，反向跳动外倾角以及侧倾外倾角影响侧向力外倾的主要因素3.4.影响侧向力外倾的主要因素4.外倾角对轮胎侧偏特性的影响轮胎后视图轮胎外倾角会导致轮胎在没有侧偏角的情况下产生轮胎侧向力，从而导致轮胎侧偏特性的变化？侧向力侧向力？外倾角对于轮胎侧偏特性曲线的影响是线性平移，外倾角越大平移越多。？？转向方向和侧倾方向相同，曲线向上或者向左平移，反之则向下或者向右平移侧偏角侧偏角外倾角对轮胎最大侧向承载力的影响正视图1.如果轮胎跳动或者车身侧倾导致的相对车身的车轮外倾变化较小，则车身侧倾时，车轮也会相对地面做车身侧倾时，车轮也会相对地面做相应的外倾，且外倾角大小和侧倾角相当2.车轮相对地面倾角越大，承受极限2.车轮相对地面倾角越大，承受极限侧向力的能力越小3.较大的轮胎跳动车轮负外倾会减小极限情况下车轮和地面倾角，有利极限情况下车轮和地面倾角，有利于增大轮胎最大侧向承载力4.过大的轮胎跳动倾角变化会降低轮胎寿命胎寿命扭杆梁式后悬架的跳动倾角特性优势？扭杆梁式后悬架的跳动倾角特性优势？同向跳动外倾角，反向跳动外倾角以及侧倾外倾角同向跳动外倾角反向跳动外倾角侧倾外倾角试验对比容易+++-试验对比容易+++-单位相同易相互比较++-易得出各个载荷工况+--的数值考虑了横向稳定杆等因素的影响-+++因素的影响直接对整车性能产生影响-+++影响侧向力外倾的主要因素正视图1.影响侧向力外倾的因素中轴承支撑1.影响侧向力外倾的因素中轴承支撑刚度是重要因素之一2.滑柱柔性也在需要考虑之列3.其它柔性如衬套柔性一般分析中正常已经考虑了两轮模型两轮模型姓名：日期：2013329日期：2013-3-29目录Content两轮模型的输入，输出和变量1.前轮侧偏角和后轮侧偏角2.两轮模型公式质心侧偏角和横摆角速度以及不足转向的定义3.4.质心侧偏角和横摆角速度以及不足转向的定义前轮侧偏刚度和后轮侧偏刚度4.5.四轮模型讨论6.两轮模型的输入，输出变量V前轮转角后轮侧向力Ff质量m，转动惯量J后轮侧向力Fr前轮侧偏角后轮侧偏角侧向加速度Ay质心到后轮心距离lr质心到前轮心距离lf离质到前轮距离轴距l•什么样的输入产生什么样的输出是不足转向•为什么选择质心侧偏角和回转角速度作为两轮模型的变量前轮侧偏角和后轮侧偏角V前轮转角前轮侧偏角后轮侧偏角前轮侧偏角后轮侧偏角质心到后轮心距离lr质心到前轮心距离lf轴距ll•前轮侧偏角的定义是轮心运动方向和车身的中线的夹角和前轮转角之差•后轮侧偏角的定义是轮心运动方向和车身中线的夹角•轮心运动方向和车身中线的夹角通过轮心点的侧向加速度和纵向加速度的比值得到•前后侧偏角和回转角速度以及质心侧偏角的关系体现了整车平动和转动与前后侧偏角的关系两轮模型公式•假设车轮转角为小量，通过侧向力平衡以及力矩平衡公式可以得到两轮模型控制方程•整理可得由前轮转向角作为输入，而质心侧偏角和回转角速度作为输出的控制方程•稳态转向的时候忽略随时间变化的量可以得到稳态转向控制方程质心侧偏角和横摆角速度以及不足转向的定义可以得到质心侧偏角和横摆角速度公式如下•可以得到质心侧偏角和横摆角速度公式如下•K为稳定因素•质心侧偏角初始的时候一定为正值，但在某个车速条件下会为零•回转角速度的公式可以推导出当前转弯半径条件下的低速转向角和实际转向角之间随车速变化的关系以及转角一定的情况下转弯半径随车速变化的公式当大于的时候为了保证相同的转弯半径即转向效能随着车速增加原•当K大于0的时候，为了保证相同的转弯半径即转向效能，随着车速增加，原来的方向盘转角会显得不够或者不足，需要增加转向角的现象为不足转向当K大于0的时候方向盘转角定时转弯半径随着车速的增加而增大即•当K大于0的时候，方向盘转角一定时，转弯半径随着车速的增加而增大，即相同转向角条件下随车速增加转向效能减小，这种现象也称为不足转向质心侧偏角和横摆角速度•网上课件的探讨前轮侧偏刚度和后轮侧偏刚度如果把前后侧偏角看作变量可以得出•如果把前后侧偏角看作变量可以得出•如果通过试验或者整车多体动力学计算得出了各个车速或者加速度下的回转角速度，质心侧偏角以及车轮转角，就可以得出各个车速或者加速度下的前后轴侧偏刚度•这时的侧偏刚度是综合了悬架K&C效应以及轮胎侧偏刚度得出的侧偏刚度，可以称作等效侧偏刚度等效侧偏刚度等效侧偏刚度姓名：日期：2013329日期：2013-3-29目录Content前后轮转向（两轮）模型1.K&C对前后轮转向模型的影响2.稳态情况下前后侧偏角为变量的两轮模型公式侧倾转向以及后侧向力转向对前后轮转向模型的影响3.4.侧倾转向以及30mm后侧向力转向对前后轮转向模型的影响侧倾车轮外倾以及30mm后侧向力车轮外倾对前后轮转向模型的影响4.5.侧倾车轮外倾以及后侧向力车轮外倾对前后轮转向模型的影响前后轮等效侧偏刚度6.瞬态两轮模型的思考7.前后轮转向（两