專利名稱：超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種考慮主銷偏移距計算回正力矩的方法，利用此方法設(shè)計超微型電動汽車前輪定位參數(shù)。

背景技術(shù)：
汽車前輪定位參數(shù)包括車輪外傾角，主銷內(nèi)傾角，主銷后傾角和車輪前束，通過合理的設(shè)計定位參數(shù)，可以保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向輕便性和良好的轉(zhuǎn)向回正性，同時減少輪胎的偏磨損。
目前在對車輛前輪定位參數(shù)時還主要依靠理論分析與經(jīng)驗設(shè)計，尚無定量計算方法。但前輪定位參數(shù)對汽車操縱穩(wěn)定性的影響又因軸荷、輪胎特性及轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)等參數(shù)的不同而不同。因此僅靠經(jīng)驗設(shè)計或借鑒同類車型的統(tǒng)計值而確定前輪定位參數(shù)的方法存在很多缺點，得出的前輪定位參數(shù)若與整車參數(shù)不匹配則會導(dǎo)致整車操縱穩(wěn)定性不理想，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)前輪擺振。設(shè)計時也只考慮了主銷內(nèi)傾角和后傾角對回正性能的影響，未對主銷偏移距提出設(shè)計要求。此外與其他車型相比，超微型電動車具有體積小質(zhì)量輕的特點，可以參考的車型較少，因此這種方法存在一定的局限性。


發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計超微型電動汽車前輪定位參數(shù)的設(shè)計方法，該方法計算量小并對回正力矩進(jìn)行定量的分析，并指導(dǎo)電動汽車前輪定位參數(shù)的設(shè)計。
回正力矩主要由兩部分組成，主銷后傾引起的回正力矩和主銷內(nèi)傾引起的回正力矩。前輪偏轉(zhuǎn)時地面會給輪胎一個側(cè)偏力，主銷后傾角的存在產(chǎn)生了主銷后傾拖距，主銷后傾拖距為側(cè)偏力產(chǎn)生回正力矩提供力臂，因此主銷后傾所引起回正力矩的計算關(guān)鍵在于側(cè)偏力的計算和主銷后傾拖距的計算。同時由于主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向輪重力勢能發(fā)生改變做功產(chǎn)生回正力矩。要求主銷內(nèi)傾造成的回正力矩，關(guān)鍵就在于如何計算由于主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1。而抬高量h1又受主銷偏移距的影響，不同的主銷偏移距會造成不同的抬高量。
所述的超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，其特征在于包括以下步驟 1)主銷后傾引起的回正力矩的計算 主銷后傾引起的回正力矩即為偏正力與偏正力作用力臂的乘積， 所述的偏正力
所述的偏正力作用力臂b＝R·sinβ 所述的回正力矩
式中G是前軸載荷N，F(xiàn)是輪胎轉(zhuǎn)向時受到的側(cè)向力N，

是輪胎轉(zhuǎn)向時的滑動摩擦系數(shù)，θ是側(cè)偏角rad，k是輪胎的側(cè)偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2)主銷內(nèi)傾引起的回正力矩的計算 由于主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，使轉(zhuǎn)向輪重力勢能發(fā)生改變做功產(chǎn)生回正力矩， 轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)α?xí)rM2＝(α/180)·G·h1 式中M2是主銷內(nèi)傾造成的回正力矩N·mm，α是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量mm。
3)總回正力矩的計算 總回正力矩即為主銷后傾造成的回正力矩與主銷內(nèi)傾造成的回正力矩之和
所述的超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，其特征在于所述的步驟 2)中主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1的計算方法 1)當(dāng)主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時， 主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝2c·tanε+0.5B·sin2ε； 2)當(dāng)主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε； 3)當(dāng)主銷偏移距等于1/2輪距時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝Bsin2ε， 上述各式中ε是主銷內(nèi)傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
上述的超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，設(shè)計合理，且該方法簡單易行，并行之有效。同時這種方法中各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系明確，容易進(jìn)行各種比較。計算和實驗證明，本發(fā)明的計算方法能夠準(zhǔn)確地表達(dá)實際情況下整車的回正力矩，可以有效的超微型電動汽車的前輪定位的設(shè)計。



圖1為主銷后傾造成回正力矩受力分析圖； 圖2為主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時前輪轉(zhuǎn)過180°分析圖； 圖3為主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時前輪轉(zhuǎn)過180°分析圖； 圖4為主銷偏移距等于1/2輪胎寬度時前輪轉(zhuǎn)過180°分析圖； 圖5、6和7為前輪轉(zhuǎn)角與回正力矩關(guān)系曲線。

具體實施例方式 以下結(jié)合說明書附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖1、2、3和4所示。
1.主銷后傾引起的回正力矩 由圖1分析可知，主銷后傾引起的回正力矩的計算即為側(cè)偏力的計算和側(cè)偏力作用力臂的計算。具體計算如下
b＝R·sinβ(2)

式中G是前軸載荷N，F(xiàn)是輪胎轉(zhuǎn)向時受到的側(cè)向力N，

是輪胎轉(zhuǎn)向時的滑動摩擦系數(shù)，θ是側(cè)偏角rad，k是輪胎的側(cè)偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2.主銷內(nèi)傾引起的回正力矩 由于主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，使轉(zhuǎn)向輪重力勢能發(fā)生改變做功產(chǎn)生回正力矩。
轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)α?xí)rM2＝(α/180)·G·h1(4)式中M2是主銷內(nèi)傾造成的回正力矩N·mm，α是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量mm。
主銷內(nèi)傾造成的回正力矩的計算即為轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量的計算，抬高量受到主銷偏移距的影響。下面具體分析在不同的主銷偏移距下，主銷內(nèi)傾造成的回正力矩。
圖2、3、4中，C1O3為主銷偏移距，O1O為輪胎的安裝中心到轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點的距離mm。下列各式中ε是主銷內(nèi)傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
(1)當(dāng)主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B。轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，相對主銷的位置如圖2所示，B2D2即為抬高量h1。
B2D2＝B2e2+e2D2＝B·sin2ε+e2D2(5) e2D2＝e1D1＝C2D1-C2e1＝C2D1-0.5B·sin2ε (6) C2D1＝C1C2sinε＝2C1C3sinε＝2C1O3tanε(7) C1O3＝(OO1·cotε-R)·tanε＝OO1-R·tanε＝q-R·tanε (8) 綜合(5)-(8)式得h1＝2c·tanε+0.5B·sin 2ε (9) (2)當(dāng)主銷偏移距小于1/2輪距時，c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，相對主銷的位置如圖3所示。
B2D1＝O3B2sin2ε(10) A2D2＝O3A2sin2ε(11) O3B2＝0.5B+O3C2 (12) O3A2＝0.5B-O3C2 (13) O3C2＝O3C3＝CC1tanε(14) CC1＝OO1 cotε-R(15) h1＝B2D1-A2D2 (16) 綜合(10)-(16)式得h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε(17) (3)當(dāng)主銷偏移距等于1/2輪距時，c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，相對主銷的位置如圖4所示。
h1＝A2C＝Bsin2ε(18) 3.總回正力矩的計算 總的回正力矩即為主銷后傾造成回正力矩與主銷內(nèi)傾造成回正力矩之和。


具體應(yīng)用實例 實例一 本實例的應(yīng)用對象是某純電動汽車，其主銷偏移距小于二分之一輪胎寬度。本車具有整備質(zhì)量小，整車尺寸小等特點。其部分計算參數(shù)如表1所示。
表1計算參數(shù) 根據(jù)本發(fā)明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內(nèi)傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝20.48N/m。同時還能方便獲得前輪轉(zhuǎn)角和總回正力矩的關(guān)系，二者之間的關(guān)系如圖5所示。
經(jīng)整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運(yùn)用本發(fā)明計算得到的總回正力矩相當(dāng)，說明本發(fā)明的計算方法可行。
實例二 本實例的應(yīng)用對象是某微型轎車，其主銷偏移距大于二分之一輪胎寬度。其部分計算參數(shù)如表2所示。
表2計算參數(shù) 根據(jù)本發(fā)明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內(nèi)傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝22.44N/m。同時還能方便獲得前輪轉(zhuǎn)角和總回正力矩的關(guān)系，二者之間的關(guān)系如圖6所示。
經(jīng)整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運(yùn)用本發(fā)明計算得到的總回正力矩相當(dāng)，說明本發(fā)明的計算方法可行。
實例三 本實例的應(yīng)用對象是某微型轎車，其主銷偏移距等于二分之一輪胎寬度。其部分計算參數(shù)如表3所示。
表3計算參數(shù) 根據(jù)本發(fā)明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內(nèi)傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝21.422N/m。同時還能方便獲得前輪轉(zhuǎn)角和總回正力矩的關(guān)系，二者之間的關(guān)系如圖7所示。
經(jīng)整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運(yùn)用本發(fā)明計算得到的總回正力矩相當(dāng)，說明本發(fā)明的計算方法可行。
權(quán)利要求
1.超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，其特征在于包括以下步驟
1)主銷后傾引起的回正力矩的計算
主銷后傾引起的回正力矩即為偏正力與偏正力作用力臂的乘積，
所述的偏正力
所述的偏正力作用力臂b＝R·sinβ
所述的回正力矩
式中G是前軸載荷N，F(xiàn)是輪胎轉(zhuǎn)向時受到的側(cè)向力N，
是輪胎轉(zhuǎn)向時的滑動摩擦系數(shù)，θ是側(cè)偏角rad，k是輪胎的側(cè)偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2)主銷內(nèi)傾引起的回正力矩的計算
由于主銷內(nèi)傾角的存在，使得轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時，使轉(zhuǎn)向輪重力勢能發(fā)生改變做功產(chǎn)生回正力矩，
轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)α?xí)rM2＝(α/180)·G·h1
式中M2是主銷內(nèi)傾造成的回正力矩N·mm，α是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量mm。
3)總回正力矩的計算
總回正力矩即為主銷后傾造成的回正力矩與主銷內(nèi)傾造成的回正力矩之和
2.如權(quán)利要求1所述的超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，其特征在于所述的步驟2)中主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1的計算方法
1)當(dāng)主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝2c·tanε+0.5B·sin2ε
2)當(dāng)主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε；
3)當(dāng)主銷偏移距等于1/2輪距時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)180°時，主銷內(nèi)傾角的存在所造成轉(zhuǎn)向時輪胎接地抬高量h1h1＝Bsin2ε，
上述各式中ε是主銷內(nèi)傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉(zhuǎn)向節(jié)節(jié)點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
全文摘要
超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，屬于汽車前輪定位方法。特征在于包括以下步驟1)主銷后傾引起的回正力矩的計算；2)主銷內(nèi)傾引起的回正力矩的計算；3)總回正力矩的計算。上述的超微型電動汽車前輪定位參數(shù)設(shè)計的方法，設(shè)計合理，且該方法簡單易行，并行之有效。同時這種方法中各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系明確，容易進(jìn)行各種比較。計算和實驗證明，本發(fā)明的計算方法能夠準(zhǔn)確地表達(dá)實際情況下整車的回正力矩，可以有效的超微型電動汽車的前輪定位的設(shè)計。
文檔編號B62D17/00GK101811516SQ201010151020
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者鮑文光, 何志剛, 陳燎, 齊偉華, 周小福, 陳方立, 鮑君敏, 侯永濤, 陳陽, 江浩斌, 李仲興, 陳龍, 周孔亢, 盤朝奉 申請人:新大洋機(jī)電集團(tuán)有限公司, 江蘇大學(xué)