转向盘角度和汽车行驶速度的仿真与评价

1.行驶动力学

当今，要精确分析汽车在所有重要的行驶状态时的主动安全性和行驶动力学性能。

为覆盖最重要的汽车行驶状态，在汽车开发中要实施各种行驶动作，以获得汽车的重要特征值和行驶性能。

在经典的行驶性能分析需要试验行驶的测量数据时，在早期的汽车开发阶段，汽车行驶性能只能通过基于模型的平台得到。

静态稳定因子（SSF—Static Stability Factor）提供行驶动力学性能的第一个重要论据。SSF为轮距w与汽车重心高度h的比例关系，即

SSF=w/2h

它表示汽车防倾翻稳定性。

通过在等半径不变的圆周行驶得到有关轮胎性能、底盘性能和转向稳定性的第一行驶性能特性的其他重要特征值：

1）自转向梯度。

2）车桥侧向力特性线。

3）侧倾角梯度。

4）航向角（浮角）梯度。

自转向梯度EG为转向角变化与在行驶速度不断增加时横向加速度变化之比，并指出，在高速弯道行驶时汽车是否出现不足转向或过度转向^[8]（图10.2-2）。

通过输入转向盘角度和汽车行驶速度可以实现和评价其他的行驶动作仿真（图10.2-3）。

只有通过标准载荷状态和临界载荷（如车顶载荷、行李舱最大载荷、挂车）检验，才能保证方案的安全。只有在仿真中识别出临界载荷，然后在行驶试验中进行验证。(www.xing528.com)

此外，在底盘模型中，底盘方案要与舒适性系统和行驶动力学控制系统结合在一起。

控制算法集成特别重要。它们可以以软件形式集成在计算模型中，或者直接与电控单元结合（闭环仿真中的电控单元—硬件）。

2.被动安全性—使用强度

只要第一个整车设计模型在CAD中形成，就可自动生成3D网格模型。根据计算任务（乘员保护、行人保护、碰撞友好性、使用强度），3D网格模型细化度是不同的。在3D网格模型的几何形状基础上，与有效的材料模型、边界条件或约束条件以及载荷一起可得到整车结构的数字模型。利用有效的有限元程序可以评价开发汽车的碰撞友好性、使用强度、噪声/振动/不平顺性（NVH）等性能。设计与计算的紧密联系可有效地、连续不断地改进汽车结构^[3，4]。

图10.2-2 自转向梯度

3.空气动力学

只要3D几何模型形成，就可使用数字仿真法使工程师了解气流在汽车模型上的流动状况和优化潜力（图10.2-4）。

4.行驶功率和燃料消耗

在获得的汽车方案数据基础上就可较精确地计算行驶功率和燃料消耗。随着计算的不断完善，就可得到汽车重量、空气流动性能、发动机特性场、变速器匹配和车桥传动比及车轮滚动阻力等值^[6]。

图10.2-3 梅赛德斯C级的行驶动力学仿真

图10.2-4 梅赛德斯C级轿车空气动力学仿真