燃料电池客车驱动系统设计外文翻译资料

 2022-03-23 08:03

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由公式6.11可知身体的惯性矩是:

这个公式同样适用于围绕X轴的身体侧倾运动。表中的值同样应该用在这里:

有关更多详情,请参阅参考文献[3],第1.5节。

6.3 制动行为

以米为单位的制动路径,以米/秒为单位的起始速度v(见公式2.1c)和延迟的关系如下

6.3.1 制动

当司机制动时,等效制动力作为整个车辆重心V的反作用力(见图6.1)

即摩擦系数乘以车辆的重力作为一个整体,而可以等同于以为单位的减速度除以重力:

(6.13a)

在国际上(DIN 74 250),公式z用于制动功能:

或者用百分比表示 (6.13b)

即制动时z = 80%(对应于),摩擦系数是必要的(见图2.33和参考文献[6]的第1.3节)。

作用在车辆重心处的制动力引起作用在前轴和后轴的车轮接触中心的纵向力和,并且当车辆被视为刚体时,前轴上的轴荷增加,后轴上的轴荷减少。根据图6.7,可以得到方程:

(6.13c)

图6.7作用于车辆重心V的制动力

导致传递到轴上的载荷分别,

并且前后轴制动力分别为和

。如果忽略空气动力学和滚

动阻力,则可以很容易地计算出力。

(6.14)

和 (6.15)

若重心越低,轴距越长,则负载转移则越少(不希望的)。与某一车轴相关的制动力如下:

前轴 (6.16)

后轴 (6.17)

每轴一半的制动力乘以滚动半径,给出车轮上的制动力矩(见公式6.25a),为:

前轴 (6.18)

后轴 (6.19)

轮胎滚动半径半径越大,制动器产生时刻越高。 这是一个中型客车使用的轮胎半径的一个原因(,见公式2.2)。

制动力和的大小取决于车辆本身及其在道路上的装载条件,即在其上可能存在摩擦系数(见2.7节)。 可以以一前轮驱动并且计算它在具有不利负载的两种可能情况下的制动力为例来说明制动力分配的范围:

(百分比表示) (6.20)

(6.20a)

重心高度不变。 如6.1.2.4节和6.3.3.5节所述,因此,重心高度随负载和俯仰角的改变而改变。

6.3.1.1 车内只有两人且在干混凝土路面上的制动

;;

6.3.1.2 满载车辆在冰面上的制动

;;;和如前所述

;;

在第一种情况下,前轴承担重量所占百分比为:

因此,后轴承重占25%。在第二个例子中,前后制动力分布为54%和46%。通常在非ABS车辆中当制动力的75-80%分布在前面,20-25%分布在后面的情况下,车轴可以锁定在第一种情况下(因为它的制动器施加了非常高的扭矩); 在冰上它将为前轴。有关详细信息,详情请参阅参考文献第3章[6]。

6.3.2 制动稳定性

如果有车轴锁定的两个车轮(假设都没有安装ABS),也就是说,如果它们在道路上滑动,不仅减少了纵向摩擦(图2.33),而且侧向摩擦力也比较低。如果后轴锁定,如图6.8所示,前轴的滚动轮上将产生横向力,这将导致即使在轻微偏航效应的情况下,问题也会加剧,这是非常不稳定的情况。

作用在车身上的道路侧向力或不规则性会导致原本一直沿着直线行驶的车偏离既定方向行驶。当产生更强的偏转力矩时(图6.9),该力矩会使车辆侧向其前面的一个方向转动。产生侧倾则很危险。 但是,如果前轴锁定,后轮仍然滚动,这时将产生稳定的侧向力。这种情况则是稳定情况(图6.10)。

如果一个车轴的车轮上的制动力矩的大小是不同的,那么它在车轮的位置也是不同的。由于衬砌渠道糙率系数不同或左右轮摩擦系数不相等,制动器会拉向一侧。(不同,详情请参阅第1.7.1节和参考文献第[6] 2.4.4节)。

图6.8 后轮锁定导致驾驶条件不稳定 图6.9 当后轮锁定时,即使车辆仅略微离开行驶方向,也会发生加强横摆力矩

图6.10当前轮锁定时,虽然车辆不能

转向,但车辆状态保持稳定

图6.11 如下面的静态计算所示,

前轮轮胎接触中心处的不平衡制

动力和使车辆围绕

垂直轴旋转。如果车轮在地面有

正向偏移(正向摩擦半径),则

同一方向也有一个转向输入的旋

转。

图6.11显示了左前轮上较高的制动力(大于右轮上的制动力)。两轮上的制动力差 ,用带有一半胎面宽度的杠杆,给出将左旋转带入车轮的偏航力矩。此外,还有转向力矩,使转向转向同一方向。

刹车在外侧(在车轮上),这个时刻转向力矩的大小取决于车轮偏移量的长度,并且是:

(6.21)

如果车轮偏移量是负值,则可以反向表示(图6.12),如果=0,只有偏航力矩产生(,图6.13)。 这同样适用于中心轴转向(图3.114)。

图6.12 在轮胎产生负偏移(或弹性运动束缚 改变)的情况下(图3.82和3.102)通过前 轮转向,必须将较大的制动力(图中的左轮)向相反方向传递到车辆通过外侧横摆力矩转向的方向。显示的静态计算表明了这一点。甚至在前部制动力不同的情况下,使两侧处于平衡状态。这很大程度上防止了汽车在行驶方向上产生侧偏。

重心V后面的力和的大小不同。(图6.14)。

有关更多详情,请参阅参考文献[6]第2.4节和参考文献[9]第3章。

6.3.3 计算俯仰角

俯仰角,即身体绕横轴转动的角度,当应用在制动器上时,可以作为制动力的函数来计算(图6.15,另见第5.4.3节)。

6.3.3.1 数据计算实例

具有以下数据的乘用车关系说明如下:

1悬架与驱动形式

本章介绍有关驱动器和悬架的原理。

1.1车轮悬架的一般特性

现代车辆的悬架需要满足一定的要求,其目的由于不同的操作条件而部分冲突(装载/卸载,加速/制动,水平/不平坦的道路,直行/转弯)。

在车轮接触区域中产生的力和力矩必须被引导到车身中。在纵向力作用下,主销偏移和干扰力杠杆臂,在横向力作用下的脚轮偏移以及在垂直力作用下的径向负载力矩臂是重要的因素,其作用例如由于转向轴的角度而相互影响。

由于乘坐舒适性的原因,需要有足够的弹簧垂直行程,并结合车轮(运动车轮)的水平运动去远离道路的不平坦区域。为了降低轮胎的滚动刚度以及由路面产生的纵向方向的短行程运动(纵向柔量,图1.1),悬架的凹陷也应该符合要求,但又不能影响车轮侧向力受力从而影响转向精度,因此需要非常坚固的车轮悬架。不过这一要求被逐渐弱化,这是由于由驱动和制动操作所产生的纵向力产生的车轮扰动从而需要悬架有必要的灵活性。

为了确保车辆在稳定状态和瞬时状态下有最佳的操纵特性,车轮必须运动在相对于路面的限定位置上以产生必要的侧向力。由于车轴运动(滚动转向)和操作力(柔顺转向)导致车轮的颠簸和运动取决于车轮的具体前束和曲线变化,从而确定车轮侧向力的建立和大小。这使得可以考虑特定的操作条件,例如在有负载和牵引力的条件下。通过建立车轴的相关几何和运动学关系,也能够防止车身在制动或加速过程中发生不希望的俯仰运动,并确保车辆不会出现任何过度转向的趋势并为驾驶员显示可预测的过渡行为。

其他的要求如下:

bull; 每个车轮在车轴上进行独立运动(刚性车轴的情况下不保证);

bull; 选用小型、非悬挂质量的悬架,以保证车轮负载波动尽可能低(对驾驶安全至关重要);

bull; 以有利于力的传递的方式将车轮力引导至车身;

bull; 需考虑建筑施工所需的空间和费用,还要考虑几何和稳定性方面的必要公差;

bull; 使用方便;

bull; 考虑关于乘客和其他道路使用者被动安全的行为;

bull; 成本低。

图1.1 一种多连杆后桥——一种逐步取代半拖曳臂式轴的悬架系统,每一侧至少有一个拖曳臂组成。该臂由两个(或甚至三个)横向控制臂控制(图1.62和图1.77)。拖曳臂同时用作轮毂支架,并且(在四轮转向时)允许转向后轮所需的微小角度运动。然而,其最主要的优点是具有良好的运动学和弹性运动特性。

宝马即是图中所示的设计,并安装在3系(1997)#39;中央臂轴#39;上。拖臂1由GGG40铸铁制成; 它们吸收所有的纵向力和制动力矩,并通过点2(其中心也形成半径臂轴)(图3.158和3.159)在车身上传递。在轮胎接触中心处产生的横向力在副车架5处被吸收,副车架5经过横向控制臂3和4由四个橡胶衬套(物件6和7)固定到车身上。臂3承载小型腹板弹簧11和防倾杆8的接头。因此,这是大部分垂直力在车轴和车身之间传递的地方。

顶部的减震器和聚氨酯弹簧9(图5.50)固定在拖曳臂端部轴心后面的适当位置。出于噪音的原因,差速器10弹性地附接到副车架5的三个点上(两个橡胶轴承在前面和一个液压轴承在背部)。从上方和后方观察时,横向控制臂以一定角度定位,与点2轴承处不同硬度的橡胶连接在一起,他们共同配合以实现期望的弹性运动特性。特性如下:

bull; 制动力作用下的前束(图3.64和3.82);

bull; 转弯时侧向力符合不足转向(图3.79和3.80);

bull; 预防扭矩转向效应(见第2.10.4节);

bull; 车道变换和直行稳定性。

由于空间原因,前眼2被压入部件1并用螺栓固定在附件支架上。这部分还提供了细长的孔,可以设置前端入口。对于E46车型系列(从1998年起),由于重量原因(减少非悬挂质量),上横臂由铝制成。

关于轴的可转向性和驱动力矩可能传递的要求本质上决定了轴线的设计。

车辆悬架可分为刚性轴(车轮与车轴刚性连接)、独立车轮悬架、车轮独立悬挂和半刚性轴(一种结合刚性轴和独立车轮悬架特性的车轴形式。)

在所有刚性轴上(图1.23),轴梁壳体也在整个弹簧行程上移动。因此,在此之上必须提供的空间减少了后部的保护罩空间,并且使备用车轮的安装更加困难。在前面,轴套将位于发动机下方,并且为了实现足够的颠簸行程,发动机将不得不升起或者进一步向后方移动。出于这个原因,刚性前桥只应用在商用车和四轮驱动的通用乘用车上。(图1.3和1.4)。

关于独立的车轮悬架,应该指出的是,关于满足上述要求的设计可能性和找到适合于载荷路径的设计需求随着车轮控制元件(连杆)的数量而增加,其铰接平面也相应增加。特别是独立的车轮悬架,包括:

bull; 纵向连接和半拖曳臂轴(图1.13和1.15),几乎不需要任何高架空间,因此可以在平坦的地板上提供宽大的行李空间,但可以具有相当大的斜向弹性。

bull; 车轮控制悬架和减震支柱(图1.8和1.57),在高度上占据了很大的空间,但是在车辆的侧面和中间需要很小的空间(可以用于发动机或车桥传动 )并确定转向角度(也称为麦弗逊悬架支柱)。

bull; 双横臂式悬架(图1.7)

bull; 多连杆悬架(图1.1,1.18和1.19),每个车轮最多可以有五个导向连杆,并提供了最大的设计范围,涉及主销偏置,气动尾迹,前束的运动特性 外倾角和轨迹变化,制动/起动转矩特性和弹性运动特性。

在有扭梁轴(图1.2,1.31和1.58)的情况下,车轮的两侧通过弯曲刚性但扭转柔性的梁连接。总的来说,这些车轴节省了大量的空间并且价格便宜,但由于其部件功能的功能二重性,且需要在连接梁的区域中存在足够的间隙,因此为实现运动学和弹性运动学平衡提供了可能性。它们主要用于中级以下前轮驱动车辆的后轮悬架,以及某些中高级车辆,例如奥迪A6和一些大容量汽车。

图1.2雷诺的一款非常紧凑的四杆扭转梁轴,左右两侧都有两个扭杆弹簧(4和8)。横梁10的V形轮廓具有不同长度的臂,但其

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