汽车原地转向阻力矩经验公式的计算比较-赵玉霞

品牌3502015.06下2015年06月(下)学术探讨汽车原地转向阻力矩经验公式的计算比较赵玉霞朱永存（河南机电职业学院，河南郑州451191）摘要：本文通过对汽车静止转向状态下汽车转向阻力矩常用经验公式的分析，介绍了常用的转向系统设计时选用的转向阻力矩公式，并引入汽车在实际测量转向阻力矩的计算。在此基础上，将两者进行计算比较，画图，最后得出实际测量的原地转向阻力矩小于原地转向阻力矩经验公式，应该提出新的方法进行汽车静态下转向阻力矩的计算公式，指出了原地转向阻力矩计算方向。关键词：原地转向；经验公式；转向阻力矩中图分类号：TP14文献标识码：A文章编号：1671-1009（2015）12-0350-01一、汽车原地转向阻力矩经验公式汽车的转向阻力矩是由地面和汽车转向轮之间的力及力矩作用以及转向系统本身的力矩构成的[1]。地面对转向轮的作用力为侧向力、牵引力与垂直力三组力，地面对转向轮的作用力矩为翻转力矩，滚动阻力矩，回正力矩三组力矩构成[2]。汽车在进行原地转向时转向阻力矩最大。如今，很多国内外学者在研究汽车原地转向阻力矩时主要采用经验公式，但是由于原地转向阻力矩经验公式计算的数据是最大值，并不能准确反映汽车转向时各个时段的受力情况，而且经验公式中含有经验系数，经验系数的取值不同，其得出的阻力矩也不同。所以经验公式不够准确，但是同时，它在汽车转向系统设计时又是必要的。因此，本文的出发点是为了完善转向阻力矩计算公式。在进行汽车操纵稳定性试验时，首先，在试验场地上用比较明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周。然后接通电源预热至正常工作温度。为了使轮胎升温，首先让汽车以侧向加速度3m/s2的相应车速围绕画定的圆周行驶500m，然后让驾驶员按照预先计划行驶，并记录整个过程。影响汽车转向阻力矩的因素有汽车前轴负荷、轮胎与地面之间的摩擦系数，轮胎气压。这是目前常用的经验计算公式：pGfMr313=(1.1)式中：rM——在普通路面上的原地阻力矩；f——车轮与地面的摩擦系数,取0.7；1G——汽车转向轴负荷；p——汽车轮胎气压，KPa。若f=0.7,压力为250KPa，前轴重量取值范围为300Kg-800Kg，由式（1.1）得到如图1.1中曲线。2000300040005000600070008000050100150200250300350本本本本本/N本本本本本/Nm本本本本本本本本本图1.1汽车原地转向阻力矩图1.1中横坐标是汽车前半部分重量，单位为N，纵坐标是静态下的转向阻力矩，图中静态下的转向阻力矩在汽车轮胎气压相同、路面相同的情况下，随着汽车前轴重的增大也逐渐变大。二、汽车原地转向的实测转向力矩计算汽车在测量时得到的原地转向力]中nnrpGfM5.11)5(032pπ−=；Mr——静态下转向阻力矩，Nm；P0——为常数，250KPa；n——修正因子式中n为0.78，P和G1均取经验公式中的参数，曲线图如图1.2：图1.2中横坐标是汽车前半部分重量，单位为N，纵坐标为静态下的转向阻力矩，单位：Nm.如上图所示，在轮胎气压及路面情况相同时，汽车前轴越重，转向阻力矩越大。与图1.1对比可知，实测公式计算的转向阻力矩小于经验公式所计算的数值。图1.2试验测量的原地转向阻力矩三、结束语本文将原地转向阻力矩经验公式计算数值和实测原地转向阻力矩计算数值，得出原地转向阻力矩经验公式计算的数值普遍偏大，因此应提出新的计算方法和计算模型，利用新方法为电动助力转向系统的助力计算提供了更加精确地数据，并为转向特性的研究奠定了基础。作者简介：赵玉霞（1986-），女，河南机电职业学院，教师，硕士研究生。参考文献：[1]M米奇克.汽车动力学[M].北京:人民交通出版社,1997.[2]汽车工程手册.设计篇[M].北京:人民交通出版社,2001.[3]刘喜东.马建,刘晶郁.基于MATLAB的汽车转向力矩实时计算方法[J].汽车技术,2009,09.[4]谢鹏,顾力强.基于虚拟样机技术的汽车电动助力转向系统助力特性研究[J].传动技术,2011,01.[5]刘喜东,刘应东,马建.汽车电动助力转向助力特性的确定方法研究[J].武汉理工大学学报,2010,18.[6]王润琪,周永军,尹鹏.汽车前轮定位及回正力矩和转向力的计算[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2010,01.[7]张昕,施国标,林逸.电动助力转向中间位置转向感觉分析[J].公路交通科技,2009,07.20003000400050006000700080000102030405060本本本本本/N本本本本本/Nm本本本本本本本本本本2000300040005000600070008000050100150200250300350X本本本本本/NY本本本本本/Nm本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本本