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2015年6月 3日 (水)

車両運動力学(1)

62.車両運動力学vehicle dynamics

 タイヤの特性がわかったので,自動車の運動性能を解析するためにモデリングするには,タイヤを4つ配したモデルを考えると良い.しかし,このままでは複雑なモデルになってしまうため,車両の旋回だけを考えると次のような仮定を設けて、モデルを簡略することが出来る.すなわち,

・車両を一つの剛体と見なす

・上下運動を無視する

・走行速度を一定とする

・左右のタイヤ特性は等しいとする

と考える.

 このように仮定すると,車両の運動は横方向の並進運動と,旋回方向に関する回転運動の2自由度で考えることが出来る.更に、左右のタイヤをまとめて表現し,前後2つのタイヤだけのモデルとなるので,2自由度の車両モデルは2輪モデルと呼ばれる.

6212輪モデル

 2輪モデルの運動モデルは,次の2つのニュートン運動方程式となる.

・車両質量×横向き加速度=横向き外力

・慣性モーメント×角加速度=外力

車両質量をm,進行方向の速度Vの車両縦速度となるx成分をv,車両横速度y成分をurを車両重心回りの回転角速度(ヨーレート)とし,車両重心から前輪までの距離をlf,後輪までの距離をlr,前輪の横力をFf,後輪の横力をFrとすると,この運動方程式は次のように表される.

    m(dv/dt+ur) = Ff + Fr                     (63)

 Idr/dt = lfFf + lrFr    (64)

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