汽車原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算比較

趙玉霞，朱永存

（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南 新鄭 451191）

汽車原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算比較

趙玉霞，朱永存

（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南 新鄭 451191）

本文通過(guò)對(duì)汽車靜止轉(zhuǎn)向狀態(tài)下汽車轉(zhuǎn)向阻力矩常用經(jīng)驗(yàn)公式的分析，介紹了常用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用的轉(zhuǎn)向阻力矩公式，并引入汽車在實(shí)際測(cè)量轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，將兩者進(jìn)行計(jì)算比較，畫圖，最后得出實(shí)際測(cè)量的原地轉(zhuǎn)向阻力矩小于原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式，應(yīng)該提出新的方法進(jìn)行汽車靜態(tài)下轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算公式，指出了原地轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算方向。

原地轉(zhuǎn)向；經(jīng)驗(yàn)公式；轉(zhuǎn)向阻力矩

CLC NO.:U467.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-102-02

1、汽車原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式

汽車的轉(zhuǎn)向阻力矩是由地面和汽車轉(zhuǎn)向輪之間的力及力矩作用以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)本身的力矩構(gòu)成的[1]。地面對(duì)轉(zhuǎn)向輪的作用力為側(cè)向力、牽引力與垂直力三組力，地面對(duì)轉(zhuǎn)向輪的作用力矩為翻轉(zhuǎn)力矩，滾動(dòng)阻力矩，回正力矩三組力矩構(gòu)成[2]。汽車原地轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力矩是汽車最大的轉(zhuǎn)向阻力矩[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)汽車原地轉(zhuǎn)向阻力矩的研究主要集中在利用MATLAB進(jìn)行模擬仿真[4]；目前，計(jì)算原地轉(zhuǎn)向阻力矩主要采用經(jīng)驗(yàn)公式，原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的數(shù)值是最大值，不能確切反應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)各個(gè)時(shí)段的受力,若采用經(jīng)驗(yàn)公式中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向時(shí)力矩計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)公式中含有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其取值不同，所得阻力矩也不相同，因此經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用具有不夠準(zhǔn)確性。但是原地轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)是必要的，而且是常用的，因而完善轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算公式是本論文的的出發(fā)點(diǎn)。

在進(jìn)行汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)場(chǎng)地上，用明顯顏色畫出半徑為15m或20m的圓周。接通儀器電源，使之預(yù)熱到正常工作溫度。試驗(yàn)開始之前，汽車應(yīng)以側(cè)向加速度為3m/s2的相應(yīng)車速沿畫定的圓周行駛500m以使輪胎升溫。駕駛員操縱汽車以最低穩(wěn)定速度沿所畫圓周行駛，待安裝于汽車縱向?qū)ΨQ面上的車速傳感器在半圈內(nèi)都能對(duì)準(zhǔn)地面所畫圓周時(shí)，固定轉(zhuǎn)向盤不動(dòng)，停車并開始記錄，記下各變量的零線，然后，汽車起步，緩緩連續(xù)而均勻地加速（縱向加速度不超過(guò)0.25m/s2），直至汽車的側(cè)向加速度達(dá)到6.5m/s2（或受發(fā)動(dòng)機(jī)功率限制而所能達(dá)到的最大側(cè)向加速度、或汽車出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)）為止。記錄整個(gè)過(guò)程。試驗(yàn)按向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)兩個(gè)方向進(jìn)行，每個(gè)方向試驗(yàn)三次。每次試驗(yàn)開始時(shí)車身應(yīng)處于正中位置。影響汽車轉(zhuǎn)向阻力矩的因素有汽車前軸負(fù)荷、輪胎與地面之間的摩擦系數(shù)，輪胎氣壓。目前常用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式[4]，如下:

p-- 汽車輪胎氣壓，KPa。

若f=0.7,壓力為250KPa， 前軸重量取值范圍為300Kg-800 Kg，由式（1.1）得到如圖1中曲線。

圖1中橫坐標(biāo)是汽車前半部分重量，單位為N，縱坐標(biāo)是靜態(tài)下的轉(zhuǎn)向阻力矩，圖中靜態(tài)下的轉(zhuǎn)向阻力矩在汽車輪胎氣壓相同、路面相同的情況下，隨著汽車前軸重的增大也逐漸變大。

2、汽車原地轉(zhuǎn)向的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)向力矩計(jì)算

汽車在測(cè)量時(shí)得到的原地轉(zhuǎn)向力矩[5]中

n--修正因子

圖2中中橫坐標(biāo)是汽車前半部分重量，單位為N，縱坐標(biāo)是靜態(tài)下的轉(zhuǎn)向阻力矩，單位為Nm，圖中測(cè)量的原地轉(zhuǎn)向阻力矩在輪胎氣壓相同、相同路面的情況下，汽車前軸越重，轉(zhuǎn)向阻力矩越大，與圖1相比可以看出實(shí)測(cè)公式計(jì)算的轉(zhuǎn)向阻力矩比經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的轉(zhuǎn)向阻力矩小。

3、結(jié)論

本文將原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算數(shù)值和實(shí)測(cè)原地轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算數(shù)值，得出原地轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的數(shù)值普遍偏大，因此應(yīng)提出新的計(jì)算方法和計(jì)算模型，利用新方法為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力計(jì)算提供了更加精確地?cái)?shù)據(jù)，并為轉(zhuǎn)向特性的研究奠定了基礎(chǔ)。

[1] M米奇克.汽車動(dòng)力學(xué)[M].北京:人民交通出版社，1997.

[2] Thomas D.Gillespie. Fundamentals of Vehicle Dynamics .2000 So -ciety of Automotive Engineers,Inc.400 Commonwealth Drive Warrendale. PA 15096-0001.

[3] 汽車工程手冊(cè).設(shè)計(jì)篇.北京:人民交通出版社，2001，6.

[4] 劉喜東.馬建等.基于MATLAB的汽車轉(zhuǎn)向力矩實(shí)時(shí)計(jì)算方法.設(shè)計(jì).計(jì)算.研究

[5] R.S.Sharp and R.Granger. On car steering torques at parking speeds. SAE.

The steering resistance torque of the Car under the static calculation

Zhao Yuxia, Zhu Yongcun
( Henan mechanical and electrical vocational college, Henan Xinzheng 451191 )

This article through the car analysis of the automobile steering resistance moment of the commonly used empirical formula, this paper introduces the commonly used at the beginning of design for the steering system of steering resisting moment formula, and the introduction of automobile steering resisting moment calculation in actual measurement. On this basis, the two compare calculation, drawing, finally it is concluded that the actual measurement in situ steering resistance moment is less than the in situ steering resisting moment empirical formula, should put forward a new method for vehicle under the static steering resisting moment calculation formula, points out the direction and methods.

spin; Empirical formula; Steering resisting moment

U467.4

A

1671-7988(2015)07-102-02

趙玉霞，就職于河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院。