主销内倾和主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化计算方法与流程

本发明属于车辆测量，涉及一种主销内倾和主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化计算方法。

背景技术：

1、主销内倾角、主销后倾角对车辆的转向性、操控性、安全性有着重要的影响，也是车辆做四轮定位时的必须调校参数。转向时轮胎绕着主销做旋转运动，由于主销的内倾或后倾，轮胎会有朝着地下的运动趋势。但由于地面不会真的陷落以满足轮胎的运动，而轮胎与地面的相对位移不会消失，在地面的反作用力下该相对位移以轮胎向上的位移体现出来。

2、目前关于该位移量的具体计算式很少，在一些期刊论文中有一些相关的计算式，但不够精确。《汽车理论》等经典书籍中进行了定性的描述，但没有给出具体的推导说明。因此，为了能够在汽车转向助力系统开发时对汽车助力进行精确标定，帮助工程技术人员进行汽车底盘开发，亟需研究一种定量的更加精确的主销内倾角、主销后倾角的计算方式。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种主销内倾和主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化计算方法，以解决现有技术中计算式的结果不够精确的问题。该方法分别给出了在主销内倾、主销后倾情况下轮胎旋转一定角度时轮胎胎心在垂直于地面方向的位移变化量的计算方式，用以说明轮胎胎心相对于地面的高度变化量，可用于转向助力系统开发时助力的标定。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：

3、第一方面，本发明提供了一种主销内倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算方法，包括如下步骤：

4、步骤1，计算主销内倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量；

5、主销内倾角是指投影主销轴线到车辆轴向的法平面内，其投影线与水平面垂线的夹角，记为∠α；在车辆轴向的法平面中，设主销偏距为d，主销偏距是主销与地面的交点和轮胎胎心o在地面的投影点的距离；设轮胎胎心o到主销的距离为d′，轮胎胎心o在主销上的垂直投影为o1；

6、转向时轮胎绕着主销旋转角度记为∠β，轮胎半径为r，则转向时轮胎胎心o在地面垂向的位移量为：

7、d1＝(r*tan(α)-d)·cos(α)·(1-cos(β))·sin(α)

8、其中，d′＝(retan(α)-d)·cos(α)，d1＝d′*(1-cos(β))·sin(α)

9、当旋转角度β＝180°时，

10、d1＝2·(r*tan(α)-d)·cos(α)·sin(α)；

11、步骤2，计算主销内倾情况下转向时的轮胎外下侧在地面垂向的位移量；

12、设轮胎宽度为w，轮胎外下侧在地面垂向的位移量为：

13、d2＝(w/2-d)·cos(α)·(1-cos(β))·sin(α)

14、当旋转角度β＝180°时，d2＝2·(w/2-d)·cos(α)·sin(α)；

15、步骤3，根据主销内倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量、轮胎外下侧在地面垂向的位移量，计算轮胎胎心的高度变化量。

16、进一步的，步骤3中，轮胎胎心的高度变化量δd的计算公式如下：

17、δd＝d2-d1＝[w/2-r*tan(α)]·cos(α)·(1-cos(β))·sin(α)。

18、第二方面，本发明提供了一种主销内倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算系统，包括如下模块：

19、位移量计算模块一，用于计算主销内倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量；

20、位移量计算模块二，用于计算主销内倾情况下转向时的轮胎外下侧在地面垂向的位移量；

21、轮胎胎心的高度变化量计算模块，用于根据主销内倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量、轮胎外下侧在地面垂向的位移量，计算轮胎胎心的高度变化量。

22、第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

23、存储器，用于存储可执行指令；

24、处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令或者计算机程序时，实现如上述第一方面提供的主销内倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算方法。

25、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令或者计算机程序，所述可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的方法。

26、第五方面，本发明提供了一种主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算方法，包括如下步骤：

27、步骤1，计算主销后倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量；

28、主销后倾角是指投影主销轴线到车辆纵向的法平面内，其投影线与水平面垂线的夹角，记为∠γ；在车辆纵向的法平面中，设主销拖距为d，主销拖距是主销与地面的交点和轮胎胎心o在地面的投影点的距离；设轮胎胎心o到主销的距离为d′，轮胎胎心o在主销上的垂直投影为o1；

29、转向时轮胎绕着主销旋转角度记为∠β，轮胎半径为r，则转向时轮胎胎心o在地面垂向的位移量为：

30、d1＝(r*tan(γ)-d)·cos(γ)·(1-cos(β))·sin(γ)

31、其中，d′＝(r*tan(γ)-d)·cos(γ)，d1＝d′*(1-cos(β))·sin(γ)

32、当旋转角度β＝180°时，

33、d1＝2·(retan(γ)-d)·cos(γ)·sin(γ)；

34、步骤2，计算主销内倾情况下转向时的轮胎外下侧在地面垂向的位移量；

35、计算a点在地面垂向的位移量：

36、da＝d·cos(γ)·(1-cos(β))·sin(γ)；

37、计算b点在地面垂向的位移量：

38、db＝(r*sin(γ)+d′)·(1-cos(β))·sin(γ)

39、其中，d′＝(r*tan(γ)-d)·cos(γ)；

40、计算轮胎外下侧在地面垂向的位移量：

41、d2＝db-da＝2·(r*sin(γ)-d·cos(γ))·(1-cos(β))·sin(γ)；

42、步骤3，根据主销后倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量、轮胎外下侧在地面垂向的位移量，计算轮胎胎心的高度变化量。

43、进一步的，步骤3中，轮胎胎心的高度变化量δd的计算公式如下：

44、δd＝d2-d1＝(r*sin(γ)-d·cos(γ))·(1-cos(β))·sin(γ)。

45、第六方面，本发明提供了一种主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算系统，具体包括如下模块：

46、位移量计算模块一，用于计算主销后倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量；

47、位移量计算模块二，用于计算主销后倾情况下转向时的轮胎外下侧在地面垂向的位移量；

48、轮胎胎心的高度变化量计算模块，用于根据主销后倾情况下转向时轮胎胎心在地面垂向的位移量、轮胎外下侧在地面垂向的位移量，计算轮胎胎心的高度变化量。

49、第七方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

50、存储器，用于存储可执行指令；

51、处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令或者计算机程序时，实现如上述第五方面提供的主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算方法。

52、第八方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令或者计算机程序，所述可执行指令被处理器执行时实现如上述第五方面提供的主销后倾在转向时轮胎胎心高度变化量计算方法。

53、相较于现有技术，本发明具有如下技术效果：

54、本发明提出了主销内倾和后倾时当轮胎绕主销旋转胎心在地面垂向的位移计算表达式，并通过将计算式编程以图形化的形式举例说明了位移量随旋转角度的变化趋势。本发明的计算方法不仅能够帮助工程技术人员深入理解，而且能够应用到汽车底盘的开发过程中，如转向助力系统开发时助力的标定。此外还可以将该计算式程序化后内嵌到整车动力学仿真软件如trucksim或carsim中，可以使仿真结果更加的精确。