[发明专利]一种汽车低速转向阻力矩的计算拟合方法

说明书

本发明提供了一种汽车低速转向阻力矩的计算拟合方法：首先根据车辆原地转向阻力矩、前轮定位参数和轮胎拖距引起的回正力矩、轮胎/路面低速转向摩擦力矩综合计算汽车低速转向阻力矩，其中轮胎/路面低速转向摩擦力矩通过多变量的最小二乘法进行拟合，通过台架试验进行验证与优化；然后结合整车动力学模型和转向系统动力学模型，针对某款小型车辆进行低速转向阻力矩仿真，通过实车试验进行验证与优化；最后仿真得到重型商用车的低速转向阻力矩，采用最小二乘法拟合得到解析式。基于此方法计算的汽车低速转向阻力矩重点考虑了轮胎与路面之间的摩擦情况，详细计算了前轮定位参数和轮胎拖距引起的回正力矩，同时探究车辆低速转向阻力矩的变化规律，填补低速转向阻力矩领域研究数据的空白。

技术领域

本发明涉及汽车转向系统技术领域,尤其涉及一种汽车低速转向阻力矩的计算拟合方法。

背景技术

汽车的转向特性对汽车各类转向系统的结构设计、性能研究、参数匹配至关重要，转向阻力矩的研究是其中比较重要的一个部分。转向阻力矩是由于地面和转向轮之间的相互作用以及转向系统内部摩擦而产生的，其反馈到方向盘上，影响驾驶员对车辆的操纵。转向时驾驶员作用在方向盘上的手力主要就是转向轮在地面上回转时产生的阻力矩的反应，一般需要通过各车速下的转向阻力矩大小，计算助力转向系统需要提供的助力转矩。同时转向阻力矩的大小还可为转向系统其他物理量的研究提供依据。

转向阻力矩的大小与前轴载荷、轮胎结构和尺寸、车速、前轮定位参数等多种因素有关，要准确地计算转向阻力矩比较困难。目前相关资料对于静止状态下原地转向阻力矩的计算，主要有3种经验公式：半经验公式、雷索夫推荐公式、塔布莱克推荐公式。同时，对于中、高速工况下的研究也比较成熟，需要考虑前轮定位参数等引起的回正力矩等因素的影响，主要有主销后倾角产生的回正力矩、主销内倾角产生的回正力矩、轮胎拖距产生的回正力矩。

但是，低速甚至极低速工况下的转向阻力矩研究比较少。车辆在低速转向工况下，转向阻力矩除了与前轴载荷、轮胎结构和尺寸、车速、前轮定位参数等一般性影响因素有关以外，还与轮胎/路面摩擦密切相关，轮胎与地面间的摩擦包含滑动摩擦和滚动摩擦成分，随着车速和轮胎偏转速度的不同，两种成分之间的比例发生相互转移，动态过程相当复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，同时填补低速转向阻力矩领域研究数据的空白，本发明提供一种汽车低速转向阻力矩的计算拟合方法。

一种汽车低速转向阻力矩的计算拟合方法，本方法主要包括原地转向阻力矩、前轮定位参数等引起的回正力矩、轮胎/路面低速转向摩擦力矩等三个部分的计算拟合，以及相关台架和实车试验，具体包括以下步骤：

步骤1：根据经验公式计算车辆原地转向阻力矩，并通过原地转向阻力矩实车试验进行验证，选择最优公式；

步骤2：计算前轮定位参数和轮胎拖距引起的回正力矩；

步骤3：计算、拟合轮胎/路面低速转向摩擦力矩，并通过台架试验进行验证与优化；

步骤4：计算汽车低速转向阻力矩，并结合整车动力学模型和转向系统动力学模型，进行软件仿真、试验验证与优化。

进一步，步骤1中原地转向阻力矩的计算和优化方法为：

步骤1.1：根据3种经验公式对应的车辆原地转向阻力矩；

步骤1.2：进行原地转向阻力矩实车试验，具体为：将测力方向盘安装在车辆方向盘上，断开转向系统的助力，在车辆静止状态下转动测力方向盘，车轮原地转动，记录原地转向阻力矩数据；

步骤1.3：将3种经验公式对应的计算结果与试验结果进行对比，选出能够表征原地转向阻力矩的最优公式，记为M_P。

进一步，步骤1.1中计算的车辆原地转向阻力矩3种经验公式，分别为：

半经验公式：