轿车轮毂轴承轴向载荷特性分析:针对轿车实际行驶工况,基于静力学分析方法,建立简化的轿车行驶单轨模型,对轿车轮毂轴承轴向载荷特性进行分析。
轿车轮毂轴承的外部载荷是复杂多变的。在实际行驶当中,路况、行车速度、转弯半径和轮胎特性等都显著影响着轮毂轴承的寿命与性能。我们有汽车径向、轴向的轮胎载荷计算公式,但没有给出汽车在转弯状态下相应的计算方法或结果。从忽略曲线行驶阻力、轮胎切向力以及滚动阻力等,建立线性化的汽车刚体开始。
轮毂轴承的外部载荷通过轮胎施加在轮毂轴承上,即在轿车的实际行驶过程中,路面对轮胎的径向、轴向载荷等间接作用在了轮毂轴承上。根据力的传递特性,可认为轮毂轴承外部载荷等价于轮胎的外部载荷。汽车的侧向加速度由汽车转弯半径和行驶速度直接决定,其中,汽车的转弯半径与前轮转向角紧密联系。
分析表明:由于车身结构的固有频率大多低于15Hz,所以当轿车在行驶时的振动频率低于15Hz时,可将车身运动假设为刚体运动。并且,轿车前、后部分质量耦合关系不明显。忽略汽车转向系、轮胎和悬架的惯性、阻尼、弹性等非线性特性因素以及汽车横摆,假设汽车质心在路面上,并且系统是线性的,质心上作用的离心力不会改变两侧载荷的大小,即认为汽车只有前、后两个轮胎,质心在连接前、后轮的刚性架上,将轿车运动简化成为基本的线性化刚体运动,建立起刚性的汽车线性单轨模型。
汽车的坐标系固定于轮胎中心,其原点与轮胎的几何中心重合。设定x轴指向轮胎正前方,y轴指向左侧,z轴通过轮胎质心指向正上方。考虑一般情况,以前轮驱动的轿车为代表,汽车在横坡角为β的坡道上以固定转向角α和恒定速度v稳态转弯,建立刚性汽车单轨模型如下图所示。