[发明专利]一种基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模方法

说明书

本发明公开了一种基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模方法，包括以下步骤：1）绘出基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型平面图，并作出相关简化的假设和定义；2）定义平面图上各坐标点的坐标矩阵；3）利用位移矩阵法，基于平面图中的几何关系对系统进行运动学分析；4）定义各坐标点的受力矩阵；5）取系统运动中某一瞬时对象各自的受力情况进行动力学分析；6）模型线性化，即在系统的平衡位置处对方程进行线性化。本发明所建模型综合考虑了悬架几何结构、控制臂转动惯量、轮胎转动惯量、轮胎阻尼、轮胎侧向刚度等因素，可分析主销内倾角、轮胎外倾角、轮距变化量等运动学参数，精度更高、实用性更强，可为悬架的设计以及性能分析提供可靠依据。

技术领域

本发明属于汽车模型建模领域，特别涉及一种基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模方法。

背景技术

悬架系统是汽车的重要组成部分，其性能是影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性的重要因素。由于麦弗逊式悬架具有结构简单、占用空间少、有利于发动机舱的布置等优点，在众多车型的前悬上得到广泛应用。目前用于汽车平顺性分析的模型主要有：基于整车平顺性分析的7自由度模型(簧载质量3自由度、每个非簧载质量1个自由度)、基于半车的4自由度模型(簧上质量2自由度，两个簧下质量各有一个自由度)和基于1/4车辆的2自由度模型。

由于基于1/4车辆的2自由度模型简单，在悬架的控制研究中，大都采用这种经典2自由度模型。这种模型虽然能较好的反应簧载质量与非簧载质量的垂向运动，但由于该模型忽略了轮胎外倾角，车轮轮距变化等能够影响悬架性能的重要因素，并不能较为准确地描述悬架的特性。

由于经典二自由度模型的精度较低，不断有学者提出基于麦弗逊悬架的1/4汽车二维模型。但是不同学者提出的模型中考虑的因素不尽相同，并没有一种建模方法能将能悬架几何结构、控制臂转动惯量、轮胎转动惯量、轮胎阻尼、轮胎侧向刚度等经典二自由度模型中忽略的因素均考虑在内，并给出了模型的运动学和动力学分析公式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模方法。该建模方法考虑了悬架几何结构、控制臂转动惯量、轮胎转动惯量、轮胎阻尼、轮胎侧向刚度等经典2自由度模型中忽略的因素，并给出了模型的运动学和动力学分析公式。本申请将实际悬架参数带入此建模方法中，计算可得到模型的时域及频域响应曲线，为悬架的设计以及性能分析提供依据。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型建模方法，包括以下步骤：

1)绘出基于麦弗逊悬架的1/4汽车模型平面图，并作出相关简化的假设和定义；

2)定义1/4汽车模型平面图上各坐标点的坐标矩阵；

3)利用位移矩阵法，对所述1/4汽车模型平面图中的几何关系对系统进行运动学分析；

4)定义各坐标点的受力矩阵；

5)取系统运动过程中某一瞬时，分析研究对象各自的受力情况，进行动力学分析；

6)模型线性化，即在系统的平衡位置处对所述步骤5)中得到的方程进行线性化。

进一步地，所述的步骤1)中所述相关假设和定义包括：