[发明专利]一种小型赛车的限滑差速器调校方法

权利要求书

1.一种小型赛车的限滑差速器调校方法，其特征在于包括步骤：

对Drexler限滑差速器进行内部结构分析，建立限滑差速器数学模型；

设计整车操纵稳定性数学模型；

用Matlab/simulink搭建限滑差速器及整车操纵稳定性数学模型；

安装整车数据采集系统；

对整车操纵稳定性数学模型进行仿真；

进行限滑差速器调校实验；

通过数据分析得到限滑差速器以及两个驱动轮的工作状态和赛车的转向特性；

通过对整车操纵稳定性数学模型进行仿真，得到有利于提高操纵稳定性的锁紧系数变化趋势；

通过改变限滑差速器的档位以及摩擦片的排列方式改变其锁紧系数；所述对Drexler限滑差速器进行内部结构分析，建立限滑差速器数学模型步骤具体包括：

通过对限滑差速器内部结构进行分析，在限滑差速器的每种工况下对各个零部件进行受力分析，得出不同工况下限滑差速器内部力矩的传递路径和传递方式，通过查阅得到对应的力矩关系式，然后进行数学上的等价推导，建立限滑差速器数学模型，该限滑差速器数学模型需要输入的参数包括限滑差速器锁紧系数及限滑差速器的预紧力矩；

所述Drexler限滑差速器具有6种不同的工况，包括：

后内后外不打滑且处于平衡，LSD没有锁止；

后外不打滑，后内打滑，且都处于平衡，LSD没有锁止；

后外不打滑，后内打滑，且都处于平衡，LSD锁止；

后内后外都打滑且处于平衡，LSD没有锁止；

后内后外都打滑且处于平衡，LSD锁止；

后外打滑平衡，后内打滑加速，LSD没有锁止；

所述的LSD为限滑差速器，所述的后内为后轴内侧轮，所述的后外为后轴外侧轮；

所述设计整车操纵稳定性数学模型的步骤包括：

首先明确各个参数之间的相互关系以及推导的关系式，使各个参数能够通过数学公式相互关联，包括轮速与前轮转向角相对于横摆角速度、质心侧偏角、驱动转矩、限滑转矩、车厢侧倾角、侧向加速度、前后轴侧偏角之差、转弯半径、转弯半径比之间的关系式；

接着列举出整车操纵稳定性的主模型关系式；

然后分子系统列举各个与操纵稳定性相关的参数的关系式；

再将各个关系式中除待求的参数外的已知整车参数单独列举出来进行归纳，根据实车的数据将已知参数代入，完善整车操纵稳定性数学模型；

所述整车操纵稳定性数学模型利用Matlab/simulink软件搭建时，首先根据各个子系统公式的输入输出关系设置各个子系统的数学模型，包括质心侧偏角、横摆角速度、驱动转矩、限滑转矩、车厢侧倾角、侧向加速度、前后轴侧偏角之差、转弯半径和转弯半径比的子系统数学模型；接着按照主模型的关系式将不同子系统中相同的输入参数或输出变量相互连接，形成一个子系统彼此相互关联的整车操纵稳定性模型，所述整车操纵稳定性模型搭建过程中需要输入的整车参数包括：质心距离前轴的距离、质心距离后轴的距离、汽车总质量、前悬挂质量、后悬挂质量、悬挂质量、非悬挂质量、车轮滚动半径、单个车轮质量、汽车前轮距、汽车后轮距、平均轮距、汽车总重量、悬挂质量重力、前轴荷、非悬挂质量对应的侧倾中心高度、悬挂质量质心到侧倾轴线的距离、悬架总的角刚度、滚动阻力系数、前轮胎侧偏刚度、后轮胎侧偏刚度、前轮转动惯量、汽车转动惯量；

所述安装整车数据采集系统的步骤中，所述整车数据采集系统包括：1个AIM MXL S 赛车数据采集系统显示器、4个轮速传感器、4个悬架位移传感器、1个方向盘转角传感器、RaceStudio数据分析软件，所述的AIM MXL S 赛车数据采集系统显示器安装于实验用小型赛车方向盘位置，所述的4个轮速传感器安装于赛车轮边的立柱位置，所述的4个悬架位移传感器安装于赛车前后悬挂的减振器处并平行于各个减振器轴线，将所述的方向盘转角传感器安装于转向机构的齿轮齿条处；各个传感器的线束合理布置并连接至整车ECU，再通过总线与AIM MXL S 赛车数据采集系统显示器相连；通过数据线将数据传输至装有Race Studio数据分析软件的电脑进行数据读取和分析；

所述对整车操纵稳定性数学模型进行仿真的步骤具体包括：利用MATLAB/Simulink软件对整车操纵稳定性数学模型进行仿真，仿真的输入信号是车速和方向盘转角，对输入端给出初值进行仿真；采用控制变量法控制仿真的车速、限滑差速器锁紧系数，仿真过程中读取仿真数据与实车实验数据进行对比分析；

所述进行限滑差速器调校实验的步骤包括：采用控制变量法控制车速、压力环档位、摩擦面数三个变量来进行实验，实验过程利用整车数据采集系统采集各传感器数据并利用Race Studio数据分析软件读取平均横摆角速度、平均稳定性因数、平均侧向加速度、平均前轮转角、平均侧倾角的实验数据，进行对比分析，验证整车操纵稳定性数学模型与限滑差速器模型的稳定性及可靠性，最终利用已验证的整车操纵稳定性数学模型选择最优的压力环档位和摩擦面数；所述通过数据分析得到限滑差速器以及两个驱动轮的工作状态和赛车的转向特性的步骤中，转向时限滑差速器以及两个驱动轮的工作状态和赛车的转向特性包括：

当内侧轮轮速及外侧轮的轮速分别相同时，此时差速器处于限滑没有锁止的状态，且两个驱动轮均没有打滑；

当两个外侧轮的轮速与内侧驱动轮的轮速相同而高于内侧从动轮时，差速器处于锁止状态且内侧驱动轮打滑，外侧驱动轮附着良好；

当两个驱动轮的轮速相同且高于外侧从动轮时，差速器处于锁止状态，两个驱动轮均打滑；

当轮速大小顺序为：内侧驱动轮＞外侧驱动轮＞外侧从动轮＞内侧从动轮时，差速器处于限滑没有锁止的状态，且两个驱动轮均打滑；

当稳定性因数的变化趋势为从大到小，甚至为负值时，可知赛车的转向特性的变化趋势为从转向不足到转向过渡；

所述通过对整车操纵稳定性数学模型进行仿真，得到有利于提高操纵稳定性的锁紧系数变化趋势的步骤是通过改变限滑差速器模型的锁紧系数，仿真得到锁紧系数的变化对赛车转向特性的影响，从而实现在不同实际工况下，根据需要调教差速器锁紧系数；

所述通过改变限滑差速器的档位以及摩擦片的排列方式改变其锁紧系数的步骤具体为：

通过调整不同摩擦片的排列方式，得到不同的摩擦面数，进而实现根据实际需要调节限滑差速器的锁紧系数。