專利名稱：超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法
技術領域：
本發明涉及一種考慮主銷偏移距計算回正力矩的方法，利用此方法設計超微型電動汽車前輪定位參數。

背景技術：
汽車前輪定位參數包括車輪外傾角，主銷內傾角，主銷后傾角和車輪前束，通過合理的設計定位參數，可以保證汽車直線行駛的穩定性，轉向輕便性和良好的轉向回正性，同時減少輪胎的偏磨損。
目前在對車輛前輪定位參數時還主要依靠理論分析與經驗設計，尚無定量計算方法。但前輪定位參數對汽車操縱穩定性的影響又因軸荷、輪胎特性及轉向傳動機構等參數的不同而不同。因此僅靠經驗設計或借鑒同類車型的統計值而確定前輪定位參數的方法存在很多缺點，得出的前輪定位參數若與整車參數不匹配則會導致整車操縱穩定性不理想，嚴重時甚至出現前輪擺振。設計時也只考慮了主銷內傾角和后傾角對回正性能的影響，未對主銷偏移距提出設計要求。此外與其他車型相比，超微型電動車具有體積小質量輕的特點，可以參考的車型較少，因此這種方法存在一定的局限性。


發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計超微型電動汽車前輪定位參數的設計方法，該方法計算量小并對回正力矩進行定量的分析，并指導電動汽車前輪定位參數的設計。
回正力矩主要由兩部分組成，主銷后傾引起的回正力矩和主銷內傾引起的回正力矩。前輪偏轉時地面會給輪胎一個側偏力，主銷后傾角的存在產生了主銷后傾拖距，主銷后傾拖距為側偏力產生回正力矩提供力臂，因此主銷后傾所引起回正力矩的計算關鍵在于側偏力的計算和主銷后傾拖距的計算。同時由于主銷內傾角的存在，使得轉向輪轉向時，轉向輪重力勢能發生改變做功產生回正力矩。要求主銷內傾造成的回正力矩，關鍵就在于如何計算由于主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1。而抬高量h1又受主銷偏移距的影響，不同的主銷偏移距會造成不同的抬高量。
所述的超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，其特征在于包括以下步驟 1)主銷后傾引起的回正力矩的計算 主銷后傾引起的回正力矩即為偏正力與偏正力作用力臂的乘積， 所述的偏正力
所述的偏正力作用力臂b＝R·sinβ 所述的回正力矩
式中G是前軸載荷N，F是輪胎轉向時受到的側向力N，

是輪胎轉向時的滑動摩擦系數，θ是側偏角rad，k是輪胎的側偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2)主銷內傾引起的回正力矩的計算 由于主銷內傾角的存在，使得轉向輪轉向時，使轉向輪重力勢能發生改變做功產生回正力矩， 轉向輪偏轉α時M2＝(α/180)·G·h1 式中M2是主銷內傾造成的回正力矩N·mm，α是轉向輪偏轉角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量mm。
3)總回正力矩的計算 總回正力矩即為主銷后傾造成的回正力矩與主銷內傾造成的回正力矩之和
所述的超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，其特征在于所述的步驟 2)中主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1的計算方法 1)當主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B，當轉向輪轉180°時， 主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝2c·tanε+0.5B·sin2ε； 2)當主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，當轉向輪轉180°時，主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε； 3)當主銷偏移距等于1/2輪距時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉向輪轉180°時，主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝Bsin2ε， 上述各式中ε是主銷內傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉向節節點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
上述的超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，設計合理，且該方法簡單易行，并行之有效。同時這種方法中各種數據之間的關系明確，容易進行各種比較。計算和實驗證明，本發明的計算方法能夠準確地表達實際情況下整車的回正力矩，可以有效的超微型電動汽車的前輪定位的設計。



圖1為主銷后傾造成回正力矩受力分析圖； 圖2為主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時前輪轉過180°分析圖； 圖3為主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時前輪轉過180°分析圖； 圖4為主銷偏移距等于1/2輪胎寬度時前輪轉過180°分析圖； 圖5、6和7為前輪轉角與回正力矩關系曲線。

具體實施例方式 以下結合說明書附圖來進一步說明本發明。
如圖1、2、3和4所示。
1.主銷后傾引起的回正力矩 由圖1分析可知，主銷后傾引起的回正力矩的計算即為側偏力的計算和側偏力作用力臂的計算。具體計算如下
b＝R·sinβ(2)

式中G是前軸載荷N，F是輪胎轉向時受到的側向力N，

是輪胎轉向時的滑動摩擦系數，θ是側偏角rad，k是輪胎的側偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2.主銷內傾引起的回正力矩 由于主銷內傾角的存在，使得轉向輪轉向時，使轉向輪重力勢能發生改變做功產生回正力矩。
轉向輪偏轉α時M2＝(α/180)·G·h1(4)式中M2是主銷內傾造成的回正力矩N·mm，α是轉向輪偏轉角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量mm。
主銷內傾造成的回正力矩的計算即為轉向時輪胎接地抬高量的計算，抬高量受到主銷偏移距的影響。下面具體分析在不同的主銷偏移距下，主銷內傾造成的回正力矩。
圖2、3、4中，C1O3為主銷偏移距，O1O為輪胎的安裝中心到轉向節節點的距離mm。下列各式中ε是主銷內傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉向節節點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
(1)當主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B。轉向輪轉180°時，相對主銷的位置如圖2所示，B2D2即為抬高量h1。
B2D2＝B2e2+e2D2＝B·sin2ε+e2D2(5) e2D2＝e1D1＝C2D1-C2e1＝C2D1-0.5B·sin2ε (6) C2D1＝C1C2sinε＝2C1C3sinε＝2C1O3tanε(7) C1O3＝(OO1·cotε-R)·tanε＝OO1-R·tanε＝q-R·tanε (8) 綜合(5)-(8)式得h1＝2c·tanε+0.5B·sin 2ε (9) (2)當主銷偏移距小于1/2輪距時，c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，轉向輪轉180°時，相對主銷的位置如圖3所示。
B2D1＝O3B2sin2ε(10) A2D2＝O3A2sin2ε(11) O3B2＝0.5B+O3C2 (12) O3A2＝0.5B-O3C2 (13) O3C2＝O3C3＝CC1tanε(14) CC1＝OO1 cotε-R(15) h1＝B2D1-A2D2 (16) 綜合(10)-(16)式得h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε(17) (3)當主銷偏移距等于1/2輪距時，c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉向輪轉180°時，相對主銷的位置如圖4所示。
h1＝A2C＝Bsin2ε(18) 3.總回正力矩的計算 總的回正力矩即為主銷后傾造成回正力矩與主銷內傾造成回正力矩之和。


具體應用實例 實例一 本實例的應用對象是某純電動汽車，其主銷偏移距小于二分之一輪胎寬度。本車具有整備質量小，整車尺寸小等特點。其部分計算參數如表1所示。
表1計算參數 根據本發明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝20.48N/m。同時還能方便獲得前輪轉角和總回正力矩的關系，二者之間的關系如圖5所示。
經整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運用本發明計算得到的總回正力矩相當，說明本發明的計算方法可行。
實例二 本實例的應用對象是某微型轎車，其主銷偏移距大于二分之一輪胎寬度。其部分計算參數如表2所示。
表2計算參數 根據本發明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝22.44N/m。同時還能方便獲得前輪轉角和總回正力矩的關系，二者之間的關系如圖6所示。
經整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運用本發明計算得到的總回正力矩相當，說明本發明的計算方法可行。
實例三 本實例的應用對象是某微型轎車，其主銷偏移距等于二分之一輪胎寬度。其部分計算參數如表3所示。
表3計算參數 根據本發明的計算回正力矩的方法，可以方便的求出由主銷后傾所引起的回正力矩

由主銷內傾所引起的回正力矩為M2＝(α/180)·G·h1＝21.422N/m。同時還能方便獲得前輪轉角和總回正力矩的關系，二者之間的關系如圖7所示。
經整車回正性能實驗得到實際的總回正力矩與運用本發明計算得到的總回正力矩相當，說明本發明的計算方法可行。
權利要求
1.超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，其特征在于包括以下步驟
1)主銷后傾引起的回正力矩的計算
主銷后傾引起的回正力矩即為偏正力與偏正力作用力臂的乘積，
所述的偏正力
所述的偏正力作用力臂b＝R·sinβ
所述的回正力矩
式中G是前軸載荷N，F是輪胎轉向時受到的側向力N，
是輪胎轉向時的滑動摩擦系數，θ是側偏角rad，k是輪胎的側偏剛度N/rad，β是主銷后傾角rad，R是輪胎靜力半徑mm，M1主銷后傾造成的回正力矩N·mm。
2)主銷內傾引起的回正力矩的計算
由于主銷內傾角的存在，使得轉向輪轉向時，使轉向輪重力勢能發生改變做功產生回正力矩，
轉向輪偏轉α時M2＝(α/180)·G·h1
式中M2是主銷內傾造成的回正力矩N·mm，α是轉向輪偏轉角rad，G是前軸載荷N，h1是由于主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量mm。
3)總回正力矩的計算
總回正力矩即為主銷后傾造成的回正力矩與主銷內傾造成的回正力矩之和
2.如權利要求1所述的超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，其特征在于所述的步驟2)中主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1的計算方法
1)當主銷偏移距大于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＞0.5B，當轉向輪轉180°時，主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝2c·tanε+0.5B·sin2ε
2)當主銷偏移距小于1/2輪胎寬度時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＜0.5B，當轉向輪轉180°時，主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝2(OO1cotε-R)tanεsin2ε＝4c·cotε·sin2ε；
3)當主銷偏移距等于1/2輪距時，即c＝(qcotε-R)tanε＝q-Rtanε＝0.5B轉向輪轉180°時，主銷內傾角的存在所造成轉向時輪胎接地抬高量h1h1＝Bsin2ε，
上述各式中ε是主銷內傾角rad，B是輪胎寬度mm，R是輪胎靜力半徑mm，q是輪胎的安裝中心到轉向節節點的距離mm，c是主銷偏移距mm。
全文摘要
超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，屬于汽車前輪定位方法。特征在于包括以下步驟1)主銷后傾引起的回正力矩的計算；2)主銷內傾引起的回正力矩的計算；3)總回正力矩的計算。上述的超微型電動汽車前輪定位參數設計的方法，設計合理，且該方法簡單易行，并行之有效。同時這種方法中各種數據之間的關系明確，容易進行各種比較。計算和實驗證明，本發明的計算方法能夠準確地表達實際情況下整車的回正力矩，可以有效的超微型電動汽車的前輪定位的設計。
文檔編號B62D17/00GK101811516SQ201010151020
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者鮑文光, 何志剛, 陳燎, 齊偉華, 周小福, 陳方立, 鮑君敏, 侯永濤, 陳陽, 江浩斌, 李仲興, 陳龍, 周孔亢, 盤朝奉 申請人:新大洋機電集團有限公司, 江蘇大學