[发明专利]一种越野路面阻力快速获取方法

说明书

本发明公开的一种越野路面阻力快速获取方法，属于车辆动力学技术领域。本发明实现方法为：基于已知的路面激励，利用径向离散弹性单元轮胎模型，获取车轮所受地面的垂向力和纵向力，进而得到车轮受到的地面阻力；根据车辆质心位移，获取车辆前轮和后轮的质心位置，进而得到车轮对应位置的路面高程，根据路面高程和前后车轮的位置获取前后车轮构成的瞬时坡度，进而得到车辆前后轴轮胎下方的坡度高程，路面原始高程减去坡度引起的高程得到分离坡度后的路面高程；利用得到的地面阻力快速分析预测车辆在越野路面上的动力学响应，为车辆在越野路面上性能改进提供支撑。本发明能够更为准确获取轮胎的瞬时受力状况，具有精度高、获取效率高的优点。

技术领域

本发明涉及越野路面激励条件下车辆行驶阻力的快速获取方法，属于车辆动力学技术领域。

背景技术

越野路面变化剧烈，坡度和路面不平度相互融合，传统的车辆行驶道路阻力计算将道路阻力分为坡度阻力和滚动阻力，滚动阻力常常采用一个阻力系数乘以车重。但是由于越野路面道路变化剧烈，如果采用一个单独的阻力系数计算车辆受到的地面阻力，很难反映车辆的实时受力状态，也就无法准确描述车辆的动力学行为。因此，本发明提出一种新的阻力求解方法，用于车辆越野路面行驶的阻力计算。以及将道路不平度激励分解为路面不平度激励和道路坡度的方法，以加快越野路面阻力的计算速度。

发明内容

本发明公开的一种越野路面阻力快速获取方法要解决的技术问题是：采用径向离散弹性单元轮胎模型获取越野路面车辆受到的地面阻力。此外，通过对路面不平度激励进行坡度提取提高地面阻力获取效率。本发明具有精度高、获取效率高的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种越野路面阻力快速获取方法，包括如下步骤：

步骤一：基于已知的路面激励，利用径向离散弹性单元轮胎模型，获取车轮所受地面的垂向力和纵向力，进而得到车轮受到的地面阻力。

步骤一实现方法为：路面激励模型表示为路面高程y随车辆位移x变化的函数，即表示为y＝f(x)。

径向离散弹性单元轮胎模型将轮胎看作是由许多离散的径向弹性单元组成。

在径向离散弹性单元轮胎模型中，地面对轮胎的法向力F_N根据所有与地面接触的径向弹性单元计算得出，因此法向力F_N总是指向轮胎轮心，并且分成竖直方向和纵向的两个分力，分别记为F_Nz和F_Nx。法向力F_N与车轮垂向夹角定义为θ。选取其中一个径向弹性单元进行分析，该径向弹性单元与轮胎垂向的夹角为α_i，定义该径向弹性单元的形变量为△δ_i，当径向弹性单元下部对应的地面高程q_i，轮胎的垂向位移Z和轮胎半径R已知时，径向弹性单元形变量与上述参数存在如式(1)所示的近似关系。进而获取该径向弹性单元在垂向分力F_Niz和纵向分力F_Nix，如公式(1)至(3)所示。

(R-Δδ_i)sinα_i+q_i≈Z+R (1)

其中，K_R为径向弹性单元等效刚度。

由于径向弹性单元的形变量△δ_i实际中不小于0，因此根据公式(4)求出在平路面上时，轮胎与地面的接触角度的范围(α_min,π-α_min)。根据径向弹性单元的垂向力与静载荷相等得到径向弹性单元的刚度表达式如公式(5)所示。