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2019-04-08119作者:启飞汽车设计
摘要
汽车底盘指汽车车底的主框架,它由传动系、行驶系、转向系、制动系四部分组成,汽车的驱动部分都置于底盘上,因此汽车底盘是支撑汽车硬件动力系统的载体。随着社会经济的不断进步,对汽车制造的要求越来越高,底盘作为汽车结构的重要组成部分加强对其研制设计有利于提高汽车的稳定性和舒适性。
一、汽车底盘分析方法
常见的汽车底盘分析法有两种,分别是图解分析法和弹性系数法,两者各自具备不同性能,在实际应用时,设计师会根据汽车的性能、成本、需求选择合适的分析方法。
1.图解分析法
图解分析法最早出现在地质研究中,以赤平极射投影为基础,掌握物体机构面的特征。在汽车行业图解分析法被用于分析某种参数,一方面汽车制作和测试需要大量的数据,各个组件之间的参数是否符合标准是很关键的,由于汽车的硬件性能不一,影响程度各有差异,所以利用图解分析法假设其他参数的数值,只分析某一特定参数的变化值对总数据的影响,图解分析法能通过计算将指定参数随工程师的需要变化,呈现指定参数对汽车设计的影响程度,如果与弹性系数法配合使用能提高图解分析数据的准确性。
2.弹性系数法
使用弹性系数法必须先了解弹性系数的定义,作为微观分析的重要理论,英国著名经济学家马歇尔认为弹性原本是指物体受到外力发生变形后恢复的能力,但是这个理论后来被渐渐用于经济学和其他工程计算,将这种变动与变量的联系参数称为弹性系数,弹性本身是无量纲的,它的数值等于自变量变化所引起因变量变化的百分比,也就是说公式是这样的:
弹性= 因变量变动的百分数/自变量变动的百分数
应用到汽车底盘分析中后,对传动系、行驶系和转向系的参数分析就精确起来,工程师在汽车制作测试中,利用弹性系数法分析汽车底盘可以承受的最大外力,然后设置相应的硬件满足客户的要求。无论是图解分析法还是弹性系数法都需要建立数学模型查看设计参数,便于调整。
二、汽车底盘相似性分析
汽车底盘结构包括传动系、行驶系和转向系,同机械系统之间存在相似性,并且这种相似性的基本原理大同小异,我们分析汽车底盘相似性主要分析机械系统间客观存在的各部分组成要素之间的功能关系和各部分特征的相似性。
1.系统相似分析与度量方法
1.1系统中要素识别
汽车驱动系统必然是由一定数量的机构组成,而每个机构中的基本单位我们称之为基元,底盘上每一个动力传动系统都有基本要素,基元与要素之间呈现不一样的表征用于区分,当我们识别系统要素时,首先要认清底盘驱动系统中的运动和受力状态,一般进行运算时会假定该系统要素有 a、b 两种,其中要素分别包括 a1、a2…ak 和 b1、b2…bk,然后利用所有参数求得系统中的相似元。因为上不同系统间要素的特征存在相似性时,系统会将相似要素联系起来,最终形成新的结构就是相似元。
1.2度量方法
尽管系统要素之间存在相似性,但是由于各系统的基元和性质不同,对应的相似元素程度并不完全相等,为了保障数据参数的准确性,对相似性要有所测量,一般设系统 A、B 要素分别包括 nA、nB,相似元的大致数量为 nu,而每个相似元的相似程度大约为 q(u1),然后根据公式算出系统元素的相似度。这里需要注意汽车底盘系统中的因变量,比如权重系数、运动速度、受力大小和空间尺寸等。
2.相似系统的设计
根据上述算出的参数,工程师能根据系统的特性设计出相似系统,比如我们假设系统 A 和系统 B 之间有相似性,在底盘驱动设计中就可以将元件与基元有机组合,然后根据要素的结构和受力运动特征保持好系统间的相互制约,制造出相似程度比较贴合实际情况的相似元,就能实现相似系统的设计。首先相似元的数量一定要尽可能多,这种相似结构增多能增加相似系统参数的准确性,然后建立数学模型,用系统中的各个要素制造相似要素。对于同构映射设计出的相似系统之间的要素也有同等相互关系,可以利用有序偶构造相似元,如果对应要素之间都是相似要素,相似元的数量基础自然会增大,工程师的设计变得更加准确。
三、结语
底盘是汽车系统中的重要结构,好的底盘不仅能增加车身的稳定性,还能提高安全性和舒适性,给人以放松愉快的驾驶。对汽车底盘的分析方法和相似性进行研究能提高汽车制动性能和行驶性能,设计师利用数学建模所得的参数更改底盘的设计,增加汽车的平顺性,采集汽车车身运转的固有频率作为研究基础,然后将该频率控制在合理范围内。尽管目前国内对汽车底盘分析和相似性研究还有很多碎片化问题需要解决,但是笔者相信,经过不断发展,未来我们汽车制造业会有更高的上升空间。
作者:马杪杪 来源:内燃机与配件
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