Modellbildung und Simulation der Dynamik von Kraftfahrzeugen:
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| Main Authors: | , , |
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer Vieweg
2013
|
| Edition: | 2., vollst. überarb. Aufl. |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVI, 412 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783642338878 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 AUFGABENSTELLUNG 1
1.1.1 MODELLIERUNG TECHNISCHER SYSTEME 3
1.1.2 SYSTEMBEGRIFF 5
1.1.3 SIMULATION UND SIMULATIONSUMGEBUNG 6
1.1.4 FAHRZEUGMODELLE 6
1.2 GESAMTFAHRZEUGMODELLE 10
1.2.1 FAHRZEUGMODELLE UND ANWENDUNGSGEBIETE 11
1.2.2 KOMMERZIELLE FAHRZEUGSIMULATIONSSYSTEME 12
1.3 INHALTSUEBERSICHT 15
1.4 INTERNETSEITE ZUM BUCH 16
LITERATUR 16
2 MATHEMATISCHE UND KINEMATISCHE GRUNDLAGEN 19
2.1 VEKTOREN 19
2.1.1 ELEMENTARE RECHENREGELN FUER VEKTOREN 19
2.1.2 PHYSIKALISCHE VEKTOREN 20
2.2 KOORDINATENSYSTEME UND KOMPONENTEN 21
2.2.1 KOORDINATENSYSTEME 21
2.2.2 KOMPONENTENZERLEGUNG 21
2.2.3 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DEN KOMPONENTENDARSTELLUNGEN 22
2.2.4 EIGENSCHAFTEN DER TRANSFORMATIONSMATRIX 23
2.3 LINEARE VEKTORFUNKTIONEN UND TENSOREN 2. STUFE 24
2.4 FREIE BEWEGUNG DES
STARREN KOERPERS 26
2.4.1 ALLGEMEINE BEWEGIMG
DES
STARREN KOERPERS 26
2.4.2 RELATIVBEWEGUNG 30
2.4.3 WICHTIGE BEZUGSSYSTEME 31
2.5 DREHBEWEGUNGEN 33
2.5.1 RAEUMLICHE DREHUNG UND WINKELGESCHWINDIGKEIT IN
ALLGEMEINER FORM 33
2.5.2 PARAMETRISIERUNG VON DREHBEWEGUNGEN 34
XI
HTTP://D-NB.INFO/1028416172
XII
INHALTSVERZEICHNIS
2.5.3 DREHZEIGER UND DREHTENSOR 35
2.5.4 DREHZEIGER UND WINKELGESCHWINDIGKEIT 37
2.5.5 KARDAN-WINKEL 37
LITERATUR 41
3 KINEMATIK VON MEHRKOERPERSYSTEMEN 43
3.1 STRUKTUR KINEMATISCHER KETTEN 43
3.1.1 TOPOLOGISCHE MODELLIERUNG 43
3.1.2 KINEMATISCHE MODELLIERUNGEN 45
3.2 GELENKE IN KINEMATISCHEN KETTEN 47
3.2.1 GELENKE IN RAEUMLICHEN KINEMATISCHEN KETTEN 47
3.2.2 GELENKE IN EBENEN KINEMATISCHEN KETTEN 48
3.2.3 GELENKE IN SPHAERISCHEN KINEMATISCHEN KETTEN 50
3.2.4 KLASSIFIZIERIMG VON GELENKEN 50
3.3 FREIHEITSGRADE UND VERALLGEMEINERTE KOORDINATEN 52
3.3.1 FREIHEITSGRADE KINEMATISCHER KETTEN 52
3.3.2 BEISPIELE AUS
DER FAHRWERKSKINEMATIK 53
3.3.3 VERALLGEMEINERTE KOORDINATEN 54
3.4 GRUNDPRINZIPIEN DES ZUSAMMENBAUS KINEMATISCHER KETTEN 55
3.4.1 SPARSE-METHODEN - ABSOLUTKOORDINATEN-FORMULIERUNG 57
3.4.2 VECTOR-LOOP-METHODEN - GELENKKOORDINATEN-FORMULIERUNG 58
3.4.3 TOPOLOGISCHE METHODEN - MINIMALKOORDINATEN-FORMULIERUNG. 60
3.5 KINEMATIK DES
GESAMTSYSTEMS 62
3.5.1 GRUNDIDEE 62
3.5.2 BLOCKSCHALTBILDER UND KINEMATISCHE NETZE 63
3.5.3 RELATIVKINEMATIK DES RAEUMLICHEN
GELENKVIERECKS 65
3.5.4 RELATIVE KINEMATIK, ABSOLUTE KINEMATIK UND
GLOBALE
KINEMATIK 67
3.5.5 BEISPIEL: DOPPELQUERLENKERRADAUFHAENGUNG 69
LITERATUR 71
4 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN KOMPLEXER MEHRKOERPERSYSTEME 73
4.1 FUNDAMENTALGLEICHUNG DER DYNAMIK FUER PUNKTMASSEN 73
4.2 DAS JOURDAINSCHE PRINZIP 75
4.3 LAGRANGESCHE GLEICHUNGEN ERSTER
ART FUER PUNKTMASSEN 75
4.4 LAGRANGESCHE GLEICHUNGEN ZWEITER ART FUER
STARRE KOERPER 76
4.5 DAS D'ALEMBERTSCHE PRINZIP
FUER STARRE KOERPER UND
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN IN MINIMALKOORDINATEN 78
4.6 COMPUTERGESTUETZTES AUFSTELLEN DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER
MEHRKOERPERSYSTEME MIT KINEMATISCHEN SCHLEIFEN ' 80
4.6.1 KINEMATISCHE DIFFERENTIALE DER ABSOLUTKINEMATIK
DER KOERPER 80
4.6.2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 83
4.6.3 BEISPIEL: DYNAMIK
EINER RAEUMLICHEN MEHRKOERPERSCHLEIFE 84
LITERATUR 92
INHALTSVERZEICHNIS XIII
5 KINEMATIK UND DYNAMIK DES FAHRZEUGAUFBAUS 93
5.1 FAHRZEUGFESTES REFERENZSYSTEM 93
5.2 KINEMATISCHE ANALYSE DES
FAHRGESTELLS 96
5.2.1 EINBINDUNG DER RADAUFHAENGUNGSKINEMATIK 96
5.2.2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 98
LITERATUR 99
6 MODELLIERUNG UND ANALYSE VON RADAUFHAENGUNGEN 101
6.1 FUNKTION VON RADAUFHAENGUNGSSYSTEMEN 101
6.2 TYPEN VON RADAUFHAENGUNGEN 103
6.2.1 STARRACHSEN 104
6.2.2 VERBUNDLENKERACHSEN 105
6.2.3 LAENGSLENKERACHSEN 106
6.2.4 SCHRAEGLENKERACHSEN 107
6.2.5 DOPPELQUERLENKERACHSEN 109
6.2.6 RADAUFHAENGUNGEN NACH DEM MCPHERSON-PRINZIP 110
6.2.7 MEHRLENKERACHSEN 112
6.3 KENNGROESSEN VON RADAUFHAENGUNGEN 113
6.4 EINDIMENSIONALE VIERTELFAHRZEUGMODELLE 116
6.5 RAEUMLICHES MODELL
EINER MCPHERSON-RADAUFHAENGUNG 119
6.5.1 KINEMATISCHE ANALYSE 119
6.5.2 EXPLIZITE LOESUNG 123
6.6 RAEUMLICHES MODELL
EINER FUENFPUNKTHINTERRADAUFHAENGUNG 128
6.6.1 KINEMATISCHE ANALYSE 129
6.6.2 IMPLIZITE LOESUNG 132
6.6.3 SIMULATIONSERGEBNISSE DES RAEUMLICHEN VIERTELFAHRZEUGMODELLS. 136
LITERATUR 141
7 MODELLIERUNG DES RAD-STRASSE-KONTAKTES 143
7.1 AUFBAU DES
REIFENS 144
7.2 GRUNDSAETZLICHE BESCHREIBUNG DER KRAFTWIRKUNG ZWISCHEN
RAD UND STRASSE 145
7.3 STATIONAERE REIFENKONTAKTKRAEFTE 145
7.3.1 REIFEN UNTER VERTIKALLAST 147
7.3.2 ROLLWIDERSTAND 148
7.3.3 REIFEN UNTER UMFANGSKRAFT 149
7.3.4 REIFEN UNTER SEITENKRAFT 161
7.3.5 EINFLUSS DES
RADSTURZES AUF DIE
REIFENSEITENKRAFT 163
7.3.6 EINFLUSS DER RADLAST AUF
DIE RADKRAEFTE IN DER LAUFFLAECHE 164
7.3.7 GRUNDSAETZLICHE STRUKTUR DER RADKRAEFTE 165
7.3.8 UEBERLAGERUNG VON UMFANGS- UND SEITENKRAEFTEN 165
7.4 REIFENMODELLE 168
7.4.1 DIE KONTAKTPUNKT-GEOMETRIE 169
7.4.2 DIE KONTAKTGESCHWINDIGKEITEN 174
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
7.4.3 BERECHNUNG DER SCHLUPFGROESSEN 175
7.4.4 MAGIC FORMULA-MODELLE (PACEJKA 2006) 176
7.4.5 MAGIC FORMULA-MODELLE FUER
UEBERLAGERTEN
UMFANGS- UND QUERSCHLUPF 179
7.4.6 HSRI-REIFENMODELL 179
7.5 INSTATIONAERES REIFENVERHALTEN 182
LITERATUR 183
8 MODELLIERUNG DES ANTRIEBSSTRANGES 185
8.1 ANTRIEBSKONZEPTE 185
8.2 MODELLBILDUNG 186
8.2.1 BEWEGUNGEN DES MOTORBLOCKS 186
8.2.2 MODELL DES
ANTRIEBSSTRANGES 187
8.2.3 MOTORLAGER 189
8.2.4 MODELLIERUNG DER GLEICHLAUFGELENKE 193
8.3 MODELL DES MOTORS 196
8.4 RELATIVKINEMATIK DES
ANTRIEBSSTRANGES 197
8.5 ABSOLUTKINEMATIK DES ANTRIEBSSTRANGES 200
8.6 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 200
8.7 DISKUSSION VON
SIMULATIONSERGEBNISSEN 201
LITERATUR 202
9 KRAFTKOMPONENTEN 205
9.1 KRAEFTE UND MOMENTE IN MEHRKOERPERSYSTEMEN 205
9.1.1 REAKTIONSKRAEFTE 207
9.1.2 EINGEPRAEGTE KRAEFTE 208
9.2 BETRIEBSBREMSE 208
9.3 LUFTKRAEFTE 210
9.4 FEDER-UND DAEMPFERKOMPONENTEN 212
9.4.1 FEDERELEMENTE 212
9.4.2 DAEMPFERELEMENTE 213
9.4.3 PARALLEL GESCHALTETE KRAFTELEMENTE 214
9.4.4 IN REIHE GESCHALTETE KRAFTELEMENTE 214
9.5 STABILISATOREN 215
9.5.1 PASSIVE STABILISATOREN 215
9.5.2 AKTIVE STABILISATOREN 218
9.6 GUMMI-VERBUND-ELEMENTE 219
LITERATUR 221
10 EINSPURMODELL. 223
10.1 LINEARES EINSPURMODELL 223
10.1.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN DES LINEAREN
EINSPURMODELLS 224
10.1.2 STATIONAERES LENKVERHALTEN UND KREISFAHRT 229
10.1.3 INSTATIONAERES LENKVERHALTEN * FAHRSTABILITAET 232
INHALTSVERZEICHNIS XV
10.2 NICHTLINEARES EINSPURMODELL 233
10.2.1 KINEMATIK UND KINETIK DES NICHTLINEAREN EINSPURMODELLS. 233
10.2.2 REIFENKRAEFITE 236
10.2.3 ANTRIEBS- UND BREMSMOMENTE 239
10.2.4 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 241
10.2.5 ZUSTANDSGIEICHUNGEN 242
10.3 LINEARES WANKMODELL 243
10.3.1 BEWEGUNGSGLEICHUNG FUER DAS
WANKEN DES AUFBAUS
IN DER KURVE 245
10.3.2 DYNAMISCHE RADLASTEN 248
10.3.3 BEEINFLUSSUNG DES
EIGENLENKVERHALTENS DURCH
STABILISATOREN. 250
LITERATUR 252
11 ZWEISPURMODELLE 253
11.1 RAEUMLICHES ZWEISPURMODELL
OHNE RADAUFHAENGUNGSKINEMATIK 253
11.1.1 IMPULS- UND DRALLSAETZE DES EINFACHEN RAEUMLICHEN
ZWEISPURMODELLS 255
11.1.2 FEDER- UND DAEMPFERKRAEFTE DES RAEUMLICHEN
ZWEISPURMODELLS 258
11.1.3 IMPULS-UND DRALLSAETZE DER RAEDER 260
11.1.4 RAD-STRASSE-KONTAKT 260
11.1.5 ANTRIEBSSTRANG 262
11.1.6 BREMSSYSTEM 264
11.1.7 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 265
11.2 EIN EINFACHES
ZWEISPURMODELL MIT
KINEMATISCHEN
RADAUFHAENGUNGEN 266
11.2.1 FREIHEITSGRADE DES ZWEISPURMODELLS
MIT KINEMATISCHEN
RADAUFHAENGUNGEN
;
. 266
11.2.2 KINEMATIK DES
FAHRZEUGAUFBAUS 269
11.2.3 ALLGEMEINE KINEMATIK DER RADAUFHAENGUNGEN 271
11.2.4 RADAUFHAENGUNG MIT SCHRAEGLENKERN 275
11.2.5 KINEMATIK DER RAEDER BEI DER
SCHRAEGLENKERAUFHAENGUNG 280
11.2.6 RADKRAEFTE UND -MOMENTE 282
11.2.7 AUFBAUFEDERN UND-DAEMPFER 283
11.2.8 WINDKRAEFTE 284
11.2.9 LENKUNG 284
11.2.10 STABILISATOR 285
11.2.11 EINGEPRAEGTE KRAEFTE UND MOMENTE 286
11.2.12 NE WTON-EULERSCHE GLEICHUNGEN 286
11.3 EIN EINFACHES FAHRERMODELL 290
11.3.1 REGLERKONZEPT 291
11.4 PARAMETRIERUNG 293
LITERATUR 294
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
12 RAEUMLICHE GESAMTFAHRZEUGMODELLE 295
12.1 MODELLIERUNG EINES
GESAMTFAHRZEUGS 295
12.1.1 KINEMATIK EINES HECKGETRIEBENEN GESAMTFAHRZEUGMODELLS . 296
12.1.2 KINEMATIK VON
FRONT- UND ALLRADGETRIEBENEN
GESAMTFAHRZEUGMODELLEN 306
12.1.3 DYNAMIK DES
GESAMTFAHRZEUGMODELLS 319
12.2 SIMULATION VON KRAFTFAEHRZEUGEN 320
12.2.1 AUFBAU UND KONZEPT VON FASIM_C++ 321
12.2.2 MODULARE STRUKTUR EINES FAHRZEUGMODELLS 324
12.2.3 AUFSTELLEN DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN 329
12.2.4 NUMERISCHE INTEGRATION 336
12.2.5 BEHANDLUNG VON EREIGNISSEN 339
LITERATUR 340
13 MODELL
EINES TYPISCHEN KOMPLEXEN GESAMTFAHRZEUGS 343
13.1 MODELLIERUNG DES
GESAMTFAHRZEUGS 343
13.2 MODELLVERIFIKATION UND -VALIDIERUNG 346
13.2.1 VERIFIKATION 347
13.2.2 VALIDIERUNG 347
13.3 PARAMETRISIERTES FAHRZEUGMODELL 355
13.3.1 VERGLEICH DER PARAMETRISIERTEN MODELLE MIT DEN VALIDIERTEN
MODELLEN 360
LITERATUR 363
14 AUSGEWAEHLTE ANWENDUNGEN 365
14.1 SIMULATION EINES
LENKWINKELSPRUNGS (ISO 7401) 365
14.2 SIMULATION VON FAHRZEUGUEBERSCHLAEGEN 367
14.2.1 VIRTUELLES TESTGELAENDE 371
14.2.2 SIMULATIONSERGEBNISSE 375
14.3 REGELUNG DER
WANKDYNAMIK DURCH AKTIVE STABILISATOREN 387
14.3.1 PASSIVE STABILISATOREN 388
14.3.2 STEIFIGKEITSVERTEILUNG ZWISCHEN VORDER- UND HINTERACHSE 388
14.3.3 REGELUNG DER
WANKDYNAMIK DURCH AKTIVE STABILISATOREN 391
14.3.4 REGLERENTWURF 392
14.3.5 FUEHRUNGS-UND STOERVERHALTEN 394
14.3.6 WANKMOMENTENVERTEILUNG MIT FUZZY-LOGIK 394
14.3.7 WIRKPRINZIP 396
14.3.8 POTENTIAL EINER WANKMOMENTENVERTEILUNG 397
LITERATUR 399
UEBER DIE AUTOREN 401
STICHWORTVERZEICHNIS 403 |
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| author | Schramm, Dieter 1955- Hiller, Manfred 1939- Bardini, Roberto |
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| spellingShingle | Schramm, Dieter 1955- Hiller, Manfred 1939- Bardini, Roberto Modellbildung und Simulation der Dynamik von Kraftfahrzeugen Fahrdynamik (DE-588)4016278-3 gnd Fahrzeug (DE-588)4016320-9 gnd Computersimulation (DE-588)4148259-1 gnd Mechatronik (DE-588)4238812-0 gnd Mathematisches Modell (DE-588)4114528-8 gnd Kraftfahrzeug (DE-588)4073757-3 gnd Dynamik (DE-588)4013384-9 gnd Mehrkörpersystem (DE-588)4038390-8 gnd Personenkraftwagen (DE-588)4076001-7 gnd |
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