[发明专利]一种前轮驱动汽车的转向梯形引起的侧偏角计算方法

权利要求书

1.一种前轮驱动汽车的转向梯形引起的侧偏角计算方法，在已知汽车的相关结构参数：前轮距B₁、后轮距B₂、轴距L，前轮两个主销轴线接地点的距离K，每个车轮的侧偏刚度k_i，下标i＝1，2，3，4分别代表前内轮，前外轮，后内轮，后外轮、前内轮的转角α和前外轮的转角β，其特征在于计算时车轮旋转轴线正投影在汽车行驶的支撑地面上，通过如下步骤迭代求解，具体过程如下：

（1）确定迭代开始时后内轮侧偏角γ₃的范围；先根据上述结构参数，计算前内轮和前外轮旋转中心线的交点O_FR、前内轮旋转中心线与后轴轴线的交点O₁、前外轮旋转中心线与后轴轴线的交点O₂；过后内轮接地中心点P_T3和O_FR作直线，计算该直线与后轴轴线的夹角φ；取γ₃的最小值γ_3min=0，取γ₃的最大值γ_3max=φ；

（2）确定γ₃，取γ₃=(γ_3min+γ_3max)/2；

（3）在γ₃一定时确定后外轮侧偏角γ₄的范围；过后内轮接地中心点P_T3作直线L₃垂直于后内轮中心速度u₃，根据几何关系L₃与后轴轴线的夹角为后内轮侧偏角γ₃，L₃与前内轮车轮旋转轴线交于点P₁，L₃与前外轮旋转轴线交于点P₂；P₁点与后外轮接地中心P_T4的连线与后轴轴线的夹角为后外轮侧偏角γ₄的最小值γ_{4_MIN}，由P₂点与后外轮接地中心P_T4的连线与后轴轴线的夹角为后外轮侧偏角γ₄的最大值γ_{4_MAX}；迭代计算，初始取γ_4min＝γ_{4_MIN}，γ_4max＝γ_{4_MAX}；

（4）确定γ₄，计算时取γ₄=(γ_4min+γ_4max)/2；

（5）由侧偏角γ₃、γ₄的求得瞬心O_u的位置；

（6）根据瞬心O_u，由几何关系求得前内轮侧偏角γ₁、前外轮侧偏角γ₂；

（7）求出侧向力，根据各个车轮的侧偏刚度求出各个车轮所受的侧向力分别为F₁、F₂、F₃、F₄，并计算F₃与F₄的合力F₃₄，F₃₄作用在后轴轴线上；

（8）求驱动力F_x1、F_x2；对普通差速器，F_x1＝F_x2＝F_x；前内轮所受侧向力F₁与驱动力F_x1的合力F_1H、前外轮所受侧向力F₂与驱动力F_x2的合力F_2H；F_x的最小值F_xmin=0，当F_2H过点O₁时，F_x取得最大值F_xmax，根据力的矢量计算方法求得F_xmax；取F_x＝(F_xmin+F_xmax)/2为初始值进行迭代计算，计算F_1H和F_2H的合力交点O_FF；若O_FF位于后轴后方，令F_xmin=F_x；若O_FF位于后轴前方，令F_xmax=F_x，再次在本步骤（8）内进行迭代计算，直到点O_FF位于后轴轴线上；

（9）计算四个车轮受力合力在y轴方向的合力F_Hy，x轴方向的合力F_Hx，对计算结果根据以下不同情况依次进行处理：

(A) 如果γ₄＝γ_{4_MAX}，或者γ₄＝γ_{4_MIN}，当前所取γ₃、γ₄都不满足条件；如果F_Hy＞0，令γ_3min＝γ₃，反之，令γ_3max＝γ₃，返回步骤（2）迭代计算；

(B) 如果(A)不满足，再判断F_Hy，如果F_Hy＜0，令γ_4min＝γ₄；如果F_Hy＞0，令γ_4max＝γ₄，返回步骤（4）迭代计算；

(C) 如果(A)和(B)都不满足，再判断F_Hx，如果F_Hx＜0，令γ_3max＝γ₃，如果F_Hxx＞0，令γ_3min＝γ₃，返回步骤（2）迭代计算；如果F_Hx＝0，说明γ₃也满足条件，计算结束；

（10）输出各个车轮的侧偏角。