張錦欽　劉帥　蔣俊杰

摘 要：隨著能源枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，純電動(dòng)汽車逐步進(jìn)入人們的視野。其中，電動(dòng)輪汽車以其各輪轉(zhuǎn)矩能夠獨(dú)立控制的優(yōu)勢(shì)，成為了今后電動(dòng)汽車發(fā)展的方向。本文在分析了電動(dòng)輪差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受力情況的基礎(chǔ)之上，建立了研究所必要的整車模型。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)輪汽車；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；受力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.195

0 引言

自汽車出現(xiàn)以來，隨著其性能不斷提高，同時(shí)成本的不斷降低，汽車的應(yīng)用越來越廣泛。但是，另一方面汽車工業(yè)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，節(jié)能、環(huán)保的純電動(dòng)汽車的研發(fā)及普及是當(dāng)今社會(huì)的必然趨勢(shì)[1]。

電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)汽車?yán)米笥臆囕喌妮嗇炿姍C(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不同，得到汽車的轉(zhuǎn)向功能；利用電動(dòng)輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)附加的轉(zhuǎn)角，從而得到主動(dòng)轉(zhuǎn)向能力。通過控制左右輪轂電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)差速轉(zhuǎn)向功能，提升傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升汽車的操縱穩(wěn)定性[2]。

1 數(shù)學(xué)建模

借助固連在運(yùn)動(dòng)著的汽車上的車輛坐標(biāo)系來描述汽車的運(yùn)動(dòng)：當(dāng)車輛在水平路面上處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，坐標(biāo)系原點(diǎn)o與汽車質(zhì)心重合，x軸表示為汽車前進(jìn)方向，y軸表示為汽車側(cè)面方向，z軸表示為車輛的垂向方向，向上為正。

前期學(xué)者的研究一般使用二自由度的模型進(jìn)行研究，其模型不考慮車輛的側(cè)傾[3]。而本文考慮車輛的側(cè)傾對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，使用包含側(cè)傾的三自由度汽車模型，并對(duì)該模型作如下假設(shè)：

（1）忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)阻尼和機(jī)械損耗的影響，將轉(zhuǎn)向力直接施加于轉(zhuǎn)向車輪；

（2）考慮汽車只作繞x軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而不作其他的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及汽車車速不變；

（3）汽車的y軸加速度限定在（-0.4g，0.4g）；

（4）不考慮空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響；

（5）將汽車輪胎假設(shè)為剛性體。

水平面上的所有角度（包括前輪轉(zhuǎn)角、側(cè)偏角等）及對(duì)應(yīng)的角速度與角加速度都取左轉(zhuǎn)為正，側(cè)傾角及其角速度以右傾為正。同時(shí)，假設(shè)：1）汽車的質(zhì)心位于垂直于地面的中分平面內(nèi)，汽車左右兩側(cè)對(duì)此中分平面是對(duì)稱的；2）非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心也在x軸上；3）側(cè)傾軸線與x軸重合。

首先確定汽車質(zhì)心加速度在車輛坐標(biāo)系上的分量。

因?yàn)槠囖D(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車會(huì)產(chǎn)生平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，在時(shí)刻，車輛坐標(biāo)系o點(diǎn)的速度矢量發(fā)生改變，同時(shí)車輛坐標(biāo)系的x軸和y軸的方向同時(shí)發(fā)生了改變，因此，沿oy軸的速度分量的變化為：

2 結(jié)論

在閱讀和研究了相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，建立整車考慮側(cè)傾的線性3POF的汽車模型，進(jìn)行分析差動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的受力，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.

[2]胡長(zhǎng)健.電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力助力轉(zhuǎn)向技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)，2008.

[3]王軍年.電動(dòng)輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車差動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)，2009.