模型描述

发布时间：2020-03-02 00:27:36 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

1 四轮独立驱动轮毂电机电动车的结构 2 车辆动力学模型

建立整车动力学模型，考虑到汽车的复杂性，为了简化模型，假设如下：（1）汽车在水平路面上行驶；（2）车前轴的左右车轮转角相同；

（3）忽略悬架的作用，悬架、轮胎始终垂直于地面；（4）汽车的俯仰角和侧倾角为0；（5）四个轮胎型号类型完全一致；

2.1 车体动力学模型

根据假设，将车体视为质点，质心为坐标原点，建立车辆动力学模型如下：

图2.1 车辆动力学模型示意图

描述车辆在平面内运动的方程一般有三个：纵向运动方程、侧向运动方程和横摆运动方程。 2.1.1 纵向运动方程

车辆的纵向运动方程为：

v)(FF)cospFFm(vxyx1x2x3x4(FF)sinpy1y

2 （1）

x、vy其中，m为整车质量，vx、vy分别为整车的纵向速度和侧向速度，vFx、Fy分别为车轮的纵向力和侧向力，分别为整车的纵向加速度和侧向加速度，p为车轮转向角，为车辆车身横摆角速度。

当汽车在直线行驶时，xyp0，此时车辆的纵向方程为：

x1x2x3x4v)(FF)FFm(v2.1.2 侧向运动方程

车辆的侧向运动方程为：

（2）

v)(FF)cospFFm(vyxy1y2y3y4(FF)sinpx1x

2 （3）

2.1.3 横摆运动方程

基于车辆质心的横摆力矩运动方程为：

(FF)cospa(FF)sinpaIZy1y2x1x2(FF)bMy3y

4 （4）

Z其中，IZ为汽车在质心处的转动惯量，a、b分别为前轴中心线和后轴中心线到质心的距离，MZ为直接横摆力矩。

MZ计算如下：

dd M(FF)cosp(FF)sinp

（5）

22其中，d为前后轴的轴距。 Zx1x2y1y22.1.4 车体动力学模型

根据公式，在Simulink中建立车体动力学模型：

图2.1.4.1纵向模型和侧向模型仿真图

图2.4.1.2横摆模型仿真图

2.2 车轮动力学模型

车轮模型包括车轮力矩平衡方程和车轮垂直载荷动力学模型。 2.2.1 车轮力矩平衡方程对车轮的运动进行受力分析得车轮的运动模型如下：

图2.2车轮力矩平衡图

车轮的旋转运动是由车轮力矩平衡方程确定的。左前轮的力矩平衡方程为：

TFr

（6）J

1bx1右前轮的力矩平衡方程为：

TFr

（7）J

2bx2左后轮的力矩平衡方程为：

TFr

（8）J

3bx3左后轮的力矩平衡方程为：

TFr

（9）J

4bx4i为车轮的转动线速度，Tb为车轮上的合力其中，J为车轮的转动惯量，矩，r为车轮的半径。

2.2.2 车轮垂直载荷动力学模型

根据动力学模型与刚体力学，四个车轮在行驶状态下的垂直载荷为： FFFFz11z22z33z441b1mgmh2ab21b1mgmh2ab21a1mgmh2ab21a1mgmh2ab2ggggvvabvvabvvabvvabxyxyxyxyvvmhb(ab)dvvmhb(ab)dv

（6）v

mha(ab)dvvmha(ab)dyxgyxgyxgyxg其中，Fz

11、Fz

22、Fz33和Fz44分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮的垂直载荷，hg为车辆质心高度。 2.2.3 车轮动力学模型

根据公式，在Simulink中建立车轮动力学仿真模型：

图2.2.3.1车前轮力矩平衡仿真图

图2.2.3.2车后轮力矩平衡仿真图

图2.2.3.3车轮垂直载荷动力学

2.3 轮胎模型

对汽车轮胎的建模采用魔术公式模型，具体就是使用三角函数的组合公式来拟合轮胎特性，用公式表达出轮胎的纵向力、侧向力和回正力矩。

魔术公式的一般表达形式为：

Y(x)y(x)S y(x)DsinCarctan[BxE(Bxarctan(Bx))]