آخرین مطالب
امکانات وب
فصل دوم
مدلسازی و شبیه سازی چپ کردن خودرو
در این فصل نمونه ای از مدل خودرو چهار چرخ که دارای سه درجه آزادی می باشد مورد بررسی قرار گرفته است . برای استخراج معادلات حاکم ازمعادله های حرکت برای جرم فنر بندی شده و فنر بندی شده استفاده شده است .
شکل 1-2
مدل شبیه سازی شده توسط MATLAB به گونه ای طراحی شده که از قابلیت انعطاف ویژه ای برخوردار است . ویژگی منحصر به فردی نظیر محل مرکز جرم به راحتی قابل تغییر می باشد .
مدل دوچرخه ای :
معادلات yaw لحظه ای از دیاگرام آزاد مدل دو چرخ مشتق شده اند. به هر حال برای استفاده این مدل در تحقیق مدل دو چرخ به عنوان 4چرخ در نظر گرفته شده است . بنا براین انتقال وزن جانبی می تواند شامل معادلات yaw باشد . در این مدل فرض شده که زوایای لغزش حول محور x متقارن می باشند . و تست در سرعت بالا و متاثر از آکرمن صفر مورد بررسی قرار گرفته است . 
شکل 2-2
درشکل بالا نیروهای تایر و زوایای لغزش به صورت قراردادی مثبت در نظر گرفته شده اند . در حقیقت نیروهای جانبی نشان داده شده نیروی منفی را تولید می کنند .
شتاب yaw از مجموع گشتاور ها حول مرکز جرم حاصل شده است . معادله زیر صحت این مطلب را نشان می دهد .
a = طول بین CG و محل تماس تایر عقب با جاده
b = طول بین CG و محل تماس تایر جلو با جاده
= زاویه فرمان
Fy = نیروی جانبی تایر
r = نرخ yaw
V = بردار سرعت خودرو
Vf = بردار سرعت چرخ جلو
Vr = بردار سرعت چرخ عقب
Vx = بردار سرعت خودرو در راستای محور x
Vy = بردار سرعت خودرو در راستای محور y
دینامیک جانبی تایر با استفاده از مجموع نیروها حول محور y حاصل شده است .
زوایای لغزش زاویه بین بردار سرعت تایر و راستای ناشی از خط مرکزی تایر در نظر گرفته شده اند . معادله 5 زاویه لغزش جانبی چرخ جلو را نشان می دهد و به خاطر فرمان جلو بودن خودرو شامل زاویه فرمان 
می باشد و معادله 6 برای چرخهای جلو نوشته شده است .
به طور مشابه زاویه لغزش نشان داده شده در معادله 7 زاویه بین بردار سرعت خودرو و مسیر خط مرکزی رو به جلو خودرو می باشد . نرخد لغزش جانبی نشان داده شده در معادله 8 یک خصوصیت دینامیکی مهم در زمینه سیستم کنترل پایداری خودرو می باشد .
بزرگی 
یا همان نرخ لغزش جانبی نشانگر پایداری دینامیکی yaw می باشد ودر واقع نرخ تغییرات سرعت رو به جلو خودرو می باشد . در تکنولوژی های جدید دقت بالاتر نسبت به 
سبب کاربرد بیشتر آن شده است .
شتاب جانبی نشان داده شده در معادله 9متشکل از 
و مولفه شتاب جانب مرکز (معادله10) و عمود بر بردار سرعت خودرو می باشد .
در معادله 11و 12 سرعت های طولی و جانبی آمده است .
مدل Roll :
معادلات Roll ازجداسازی جرم های فنربندی شده وفنربندی نشده در صفحه((y-zکه در شکل های3-2و4- 2نشان داده شده واز به کارگیری قانون دوم نیوتن برای اجسام صلب مشتق شده اند.
«داخل» و «بیرون» قسمت های کناری خودروکه درون یا بیرون پیچ می باشندرا مشخص می کنند.
درشکل زیر که صفحه جلو خودرورا نشان می دهدزاویهRollبه سمت بیرون خودرومثبت درنظر گرفته شده است.
شکل 3-2
شکل 4-2
نیروها , گشتاور و طولهایی که در شکل بالا نشان داده شده اند و اینگونه تعریف می شوند:
مدلRoll در حالت پایدار با تنظیم کردن حالت های دینامیکی شتاب وسرعت به صفرمشتق می شوند.
بااین ساده سازی زاویه Roll به عنوان تابعی خطی از شتاب جانبی تحلیل می شود.
این فرضیات که سختی پیچشی کلی خطی است وثابت d1مربوط خطی کردن زوایای کوچک می باشند.نیزدرنظرگرفته شده است.معادله(2.13)معادله خطی شده زاویهRollمی باشد.
مدلRollلحظه ای پیچیده ترازمدل پایدارRollمی باشد،چراکه دراین جا مدل غیرخطی است وشامل حالت های سرعت وشتاب می باشد.
مدل Rollلحظه ای خیلی مفید می باشد،به خاطر اینکه دینامیک لحظه ای را به معادلات انتقال وزن جانبی که نیروی عمودی روی چرخ هارا نشان می دهد، پیوند می دهد.همچنین نرخRoll حالت از یک وسیله نقلیه می باشد.در سیستم کنترل پایداری ضدچپ شدن((Rolloverاز اهمیت زیادی بر خورداراست.
با داشتن معادله Roll بزرگی نرخRollرامی توان با حادثه چپ شدن خودرو مقایسه کردکه می تواند برای توسعه محدودیت های سیستم کنترل پایداری جدید مفید می باشد.
معادله Rollرا می توان درمعادله(2.14)از طریق حاصل مجموع گشتادورهاحول محورXیافت.
در معادله(15.z)شتاب Rollمی باشد.RSMگشتاورناشی از سختی پیچشی است RDMگشتاور ناشی ازاستهلاک پیچشی می باشدکه درزیرمحاسبه شده اند:
نیروهای عکس العمل ناشی از مرکز Rollبا معادله های(2.20)و(2.21)داده شده اند،درحالی که Mجرم فنر بندی شده می باشد:
این مهم است که به خاطرداشته باشید،برای ساده سازی مدل، مراکزمدلRollثابت درنظرگرفته شده اند.همچنین نیروی فنروسپرحول محورx به صورت متقارن درنظرگرفته شده اند.
این کار به خاطر پیچیدگی محاسبه سینماتیک سیستم تعلیق درطول شبیه سازی صورت گرفته است.
با محاسبه نکردن سینماتیک سیستم تعلیق درطول مانورها زمان اجرایی شبیه سازی کاهش می یابد.از طریق مقایسه با نتایج آزمایش های واقعی که درفصل بعدآمده ، مشاهده می شودکه این ساده سازی معتبرمی باشد. به منظورساده سازی محاسبه انتقال وزن جانبی ازدینامیکRollجرم فنر بندی نشده چشم پوشی شده است. ازدینامیک لحظه ای جرم فنربندی نشده چشم پوشی شده زیرا شناساییRolloverبااستفاده ازپیچیدگی کمترمعادلات حالات پایدارامکان پذیرمی باشد.
دینامیک لحظه ای برای جرم فنر بندی نشده به منظورمشخص کردن ارتفاع بالاآمدن چرخ مورد نیازاست.به هرحال دراین مقاله فقط لحظه ای که چرخ در حال بالا آمدن می باشدبرای ثبت حادثهRolloverموردنیاز می باشد.
انتقال وزن جانبی :
انتقال وزن جانبی ازدیاگرام آزادجرم فنربندی نشده مشتق شده است وازتفاوت بین نیروهای عمودی تایرهای داخل وبیرون اندازه آن تعیین می شود؛که در معادله(2.22)آمده است.
برای اینکه به طور دقیق نیروهای عمودی روی هرچرخ مشخص شوند دیاگرام آزاد جرم فنربندی نشده باید متشکل از اجزای جلو و عقب خودرو باشد.
به هرحال فقط دینامیک پیچشی حالت پایدارجرم فنربندی نشده مدل شده است،نظر به اینکه شبیه سازی فقط وابسته به حادثهRollover می باشد.
هنگامی که برای اولین بار بالا آمدن چرخ شناسایی شد , عملیات شبیه سازی پایان می یابد و به عنوان یک واقعه rollover ثبت می شود .
انتقال وزن جانبی اکسل های جلو و عقب را می توانید در معادله های زیر بیابید .
به منظور بدست آوردن عکس العمل نیروها در راستای y باید مجزاسازی وزن خودرو صورت گیرد .
نیروی عمودی هر تایر با استفاده از نیروهای استاتیکی روی هر اکسل و انتقال وزن جانبی روی هر اکسل محاسبه می شود .
مدل تایر (PACEJKA):
این مدل یک مدل غیر خطی از تایر می باشد. در این جا نیروی جانبی تابعی از زاویه لغزش جانبی و نیروی عمودی تایر می با شد و نیز شامل پارامتر هایی از قبیل نیروی جانبی ماکزیمم تایر , سختی پیچشی و مدل انحنای تایر می باشد که می تواند برای تایرهای مختلف اثرهای متفاوتی را نشان دهد .
Magic formula یا فرمول سحرآمیز نه تنها دینامیک جانبی وسیله نقلیه را مدل می کند بلکه دینامیک طولی تایر را نیز در بر می گیرد.
ما را در سایت مکانیک دنبال میکنید
برچسب:
نویسنده: ارشک
بازدید: 539