Vehicle Body

模型是一辆纵向行驶的双轴汽车。

类型: Engee1DMechanical.Vehicles.Body

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Tires & Vehicles/Vehicle Body

说明

车体 Vehicle Body 代表纵向运动的双轴车体。车辆每个车轴上的车轮数量可以相同，也可以不同。例如，前轴有两个车轮，后轴有一个车轮。假设车辆的车轮大小相同。车辆的质量中心 (CG) 可以位于或低于行驶平面。

该单位考虑了车辆质量、空气阻力、路面倾斜度和车轴之间的重量分配，作为加速度和路面状况的函数。此外，还可以考虑车辆的俯仰转弯，并计算悬挂系统的动力。车辆相对于地面不会垂直移动。

该装置可包括外部质量和外部惯性。在模拟过程中，车体的质量、惯性和质心可能会随着系统的变化而改变。

模型

车辆的轴线平行并形成一个平面。纵向方向位于该平面内，与车轴垂直。如果车辆在坡度为的斜面上行驶，则法线方向（）并不平行于重力，而是始终垂直于车轴的纵向平面。

图中显示了车辆运动模型的变量。

vehicle body 1

定义车辆运动的变量：

- 参数值 Gravitational acceleration ;
- 道路坡度角，端口 β 的值；
- 车辆质量，由参数 Mass 和端口 M 的值确定（如果使用）；
- 车辆质心距地面的高度；
- 车辆质心在车轴公共平面上的法线投影点到前后车轴的距离；
- 车辆速度。当时，车辆向前行驶。时，车辆向后行驶；
- 风速。当时，风是迎面吹来的。当时，风向为横风；
- 参数值 Number of wheels per axle .可以使用整数或双元素矢量，其中元素分别代表前轴和后轴；
- 前轮和后轮地面接触点上每个车轮分别受到的纵向力；
- 在前后地面接触点上每个车轮分别受到的法向载荷力；
- 舯部面积；
- 空气阻力系数
- 空气质量密度；
- 空气阻力。

计算公式

车辆动力学

车辆的运动是作用在车辆上的所有力和扭矩的结果。轮胎的纵向力推动车辆前进或后退。车辆的重力通过其质量中心起作用。根据倾角的不同，重力将车辆拉向地面，车辆在重力的影响下向前或向后行驶。无论车辆是向前还是向后行驶，空气阻力都会使车辆减速。为简单起见，假定空气阻力的作用点与质量中心重合。

零法向加速度和零扭矩决定了前后轮的法向力。

车轮的法向力满足要求：

如果方程中包含外部给定的质量或惯性，方程中的相关参数就会随着输入量的变化而变化。

俯仰体倾斜动力学.

俯仰面上的车身侧倾角加速度取决于扭矩和车辆惯性的三个分量：

其中

- 是俯仰旋转时的角加速度；
- 纵向力；
- 平行于轴线测量的质心高度；
- 惯性。

如果选择了悬挂刚度和阻尼的线性模型，程序块将使用近似值，并假设俯仰角较小。如果选择表格模型，程序块将使用指定矢量计算俯仰平面动态。有关刚性限制器方程，请参见Translational Hard Stop 。

限制和假设

块 Vehicle Body 只能模拟与地面平行并沿行驶方向的纵向动力学。假定车辆沿纵向和法向处于平衡状态。该单元不模拟翻滚或垂直运动。因此，方程假定车轮从未失去接触。这一限制可能导致负法向力。

端口

非定向

# H — 水平运动
渐进力学

Details

与车身水平运动相关的非定向机械端口。将轮胎牵引力连接到该端口。

程序使用名称

flange

输出

# V — 纵向速度，米/秒
尺度

Details

车辆在相关坐标系中的纵向速度（米/秒）。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# NR — 后轴上的法向力，N
尺度

Details

后轴上的法向力，单位 N。向下作用的车轮力被视为正力。

数据类型	浮力 64
复数支持	无

# NF — 前轴上的法向力，N
尺度

Details

前轴上的法向力，单位 N。如果车轮上的力向下作用，则视为正力。

数据类型	浮力 64
复数支持	无

输入

# W — 顶风速度，米/秒
尺度

Details

逆风速度，单位 m/s。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# β — 是道路坡度角，弧度。
标量

Details

道路的倾斜角，单位为弧度。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# CGX — 质心沿_x_轴的位置，m
标量

Details

相对于_x_轴上车体质量中心的外部质量中心的位置，单位为 m。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Externally-defined additional mass .

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# CGY — 质心沿 y 轴的位置，m
标量

Details

在 y 轴上，外部定义质量的质心相对于车体质心的位置，单位为 m。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Externally-defined additional mass .

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# M — 质量，千克
标量

Details

外部定义的质量值，单位为千克。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Externally-defined additional mass .

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# J — 外部惯性矩，kg⋅m²
标量

Details

外部给定质量的惯性矩，单位为 kg-m²。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Externally-defined additional mass 和 Pitch dynamics .

数据类型	`Float64`.
复数支持	无

参数

主要

# Mass — 车重
g | t | kg | mg | oz | lbm | slug

Details

车辆重量。

计量单位	`g` \| `t` \| `kg` \| `mg` \| `oz` \| `lbm` \| `slug`
默认值	`1200.0 kg`
程序使用名称	`m`
可计算	是

# Number of wheels per axle — 每轴车轮数

Details

前轴和后轴的车轮数量。如果输入值是标量，则假定前后车轴的车轮数相同。例如，如果输入值为 "2"，则假定前后车轴各有两个车轮。

如果输入值是一个双元素向量，第一个数字是前车轴上的车轮数，第二个数字是后车轴上的车轮数。例如，如果输入是数组`[2, 1]`，则假定前车轴有两个车轮，后车轴有一个车轮。

默认值	`2`
程序使用名称	`wheels_per_axle_count`
可计算	是

# Horizontal distance from CG to front axle — 质量中心到前轴的距离
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

从质量中心到车辆前轮轴的水平距离，。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.4 m`
程序使用名称	`front_axle_distance`
可计算	是

# Horizontal distance from CG to rear axle — 质量中心到后轴的距离
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

从质量中心到车辆后轮轴的水平距离，。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`1.6 m`
程序使用名称	`rear_axle_distance`
可计算	是

# CG height above ground — 质心到地面的距离
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

车辆质心到地面的距离，。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.5 m`
程序使用名称	`gravity_center_height`
可计算	是

# Externally-defined additional mass — 可变质量包容

Details

将质量作为影响车体质量和质心的时间或事件变量的选项。使用该选项可考虑车内乘员或非刚性连接的车身。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_additional_mass`
可计算	无

# Gravitational acceleration — 自由落体加速度
gee | m/s^2 | cm/s^2 | ft/s^2 | in/s^2 | km/s^2 | mi/s^2 | mm/s^2 | m/(s^2)

Details

重力作用在车辆质心上所产生的加速度。

计量单位	`gee` \| `m/s^2` \| `cm/s^2` \| `ft/s^2` \| `in/s^2` \| `km/s^2` \| `mi/s^2` \| `mm/s^2` \| `m/(s^2)`
默认值	`9.81 m/(s^2)`
程序使用名称	`g`
可计算	是

阻力

# Frontal area — 有效截面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

车辆前部的有效横截面积，。该装置使用该值计算车辆的空气阻力。

计量单位	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
默认值	`3.0 m^2`
程序使用名称	`midsection_area`
可计算	是

# Drag coefficient — 空气阻力系数

Details

空气阻力系数，。设备使用该值计算车辆的空气阻力。

默认值	`0.4`
程序使用名称	`C_d`
可计算	是

# Air density — 环境空气密度
g/cm^3 | kg/m^3 | lbm/gal

Details

车辆周围空气的密度。

计量单位	`g/cm^3` \| `kg/m^3` \| `lbm/gal`
默认值	`1.18 kg/m^3`
程序使用名称	`rho_air`
可计算	是

螺距

# Pitch dynamics — 悬架动态选项

Details

如果要建立悬架动力学模型，请选择此复选框。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_pitch_dynamics`
可计算	无

Details

车辆相对于横向旋转轴的惯性矩。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics 。

计量单位	`gcm^2` \| `kgm^2` \| `lbmft^2` \| `lbmin^2` \| `slugft^2` \| `slugin^2`
默认值	`4000.0 kg*m^2`
程序使用名称	`I_pitch`
可计算	是

# Suspension model — 悬浮参数法
Linear | By table lookup

Details

悬浮模型的参数化方法。要使用标量值指定数据，请选择 Linear.要使用矢量值指定数据，请选择 . By table lookup.

依赖关系

要使用该选项，请选择复选框 Pitch dynamics 。

值	`Linear` \| `By table lookup`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`suspension_parameterization`
可计算	无

# Front suspension stiffness — 前悬挂的弹性系数
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

每个车桥的前悬架弹性系数。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics ，并将参数 Suspension model 设置为 Linear.

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`1e4 N/m`
程序使用名称	`k_front_axle`
可计算	是

# Front suspension damping — 前悬挂阻尼
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

每个车桥的前悬架阻尼

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics ，并将参数 Suspension model 设置为 Linear.

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1e4 N/(m/s)`
程序使用名称	`C_front_axle`
可计算	是

# Rear suspension stiffness — 后悬架弹性系数
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

每个车桥的后悬架弹性系数。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics ，并将参数 Suspension model 设置为 Linear.

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`1e4 N/m`
程序使用名称	`k_rear_axle`
可计算	是

# Rear suspension damping — 后悬架阻尼系数
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

每个车桥的后悬架阻尼系数。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics ，并将参数 Suspension model 设置为 Linear.

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1e4 N/(m/s)`
程序使用名称	`C_rear_axle`
可计算	是

# Front suspension stiffness force vector — 前悬架的弹性力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

前悬架的弹力。将插值表的输出值设置为矢量。输出矢量的元素数必须与输入矢量的元素数相同。输入向量的参数为 Front suspension deformation vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`[-2000.0, -1000.0, 0.0, 1000.0, 2000.0] N`
程序使用名称	`k_front_axle_vector`
可计算	是

# Front suspension deformation vector — 前悬架变形
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

前悬架车轴的变形，以位移表示。将插值表的输入值设置为矢量。矢量中元素的值应从左向右递增。矢量中元素的最小数量取决于所选的插值方法 Interpolation method 。对于 `Linear`插值，至少要指定两个元素。对于 `Smooth`插值，至少应指定三个元素。输出向量的参数为 Front suspension stiffness force vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`[-0.4, -0.2, 0.0, 0.2, 0.4] m`
程序使用名称	`delta_p_front_axle_vector`
可计算	是

# Front suspension damping force vector — 前悬挂阻尼力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

前悬架阻尼力。将细分表的输出值设置为矢量。输出矢量的元素数必须与输入矢量的元素数相同。输入矢量的参数为 Front suspension velocity vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`[-200.0, -100.0, 0.0, 100.0, 200] N`
程序使用名称	`C_front_axle_vector`
可计算	是

# Front suspension velocity vector — 前悬挂速度
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

前悬挂速度。将细分表的输入值设置为矢量。矢量中元素的值应从左向右递增。矢量中元素的最小数量取决于所选的细分方法 Interpolation method 。对于 `Linear`插值，至少要指定两个元素。对于 `Smooth`插值，至少应指定三个元素。输出向量的参数为 Front suspension damping force vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`[-4.0, -2.0, 0.0, 2.0, 4.0] m/s`
程序使用名称	`v_front_axle_vector`
可计算	是

# Rear suspension stiffness force vector — 后悬架弹力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

后悬架的弹力。将插值表的输出值设置为矢量。输出矢量的元素数必须与输入矢量的元素数相同。输入矢量的参数为 Rear suspension deformation vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`[-2000.0, -1000.0, 0.0, 1000.0, 2000.0] N`
程序使用名称	`k_rear_axle_vector`
可计算	是

# Rear suspension deformation vector — 后悬架变形
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

以位移表示的后悬架变形。将插值表的输入值设置为矢量。矢量中元素的值应从左向右递增。矢量中元素的最小数量取决于所选择的插值方法 Interpolation method 。对于 `Linear`插值，至少要指定两个元素。对于 `Smooth`插值，至少应指定三个元素。输出向量的参数为 Rear suspension stiffness force vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`[-0.4, -0.2, 0.0, 0.2, 0.4] m`
程序使用名称	`delta_p_rear_axle_vector`
可计算	是

# Rear suspension damping force vector — 后悬架阻尼力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

后悬架阻尼力。将细分表的输出值设置为矢量。输出矢量的元素数必须与输入矢量的元素数相同。输入矢量的参数为 Rear suspension velocity vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`[-200.0, -100.0, 0.0, 100.0, 200] N`
程序使用名称	`C_rear_axle_vector`
可计算	是

# Rear suspension velocity vector — 后悬架速度
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

后悬架速度。将插值表的输入值设置为矢量。矢量中元素的值应从左向右递增。矢量中元素的最小数量取决于所选的细分方法 Interpolation method 。对于 `Linear`插值，至少要指定两个元素。对于 `Smooth`插值，至少应指定三个元素。输出向量的参数为 Rear suspension damping force vector 。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Pitch dynamics 复选框，并将参数 Suspension model 的值设置为 By table lookup.

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`[-4.0, -2.0, 0.0, 2.0, 4.0] m/s`
程序使用名称	`v_rear_axle_vector`
可计算	是

# Interpolation method — 插值法
Linear | Smooth

Details

当输入值位于两个连续网格点之间时，用于逼近输出值的插值方法如下：

Linear- 选择此默认选项可获得最佳性能。每次测量至少提供两个值。
Smooth- 选择该选项可获得具有连续一阶导数的连续曲线。每次测量至少提供三个值。

依赖关系

要使用该选项，请选择 Pitch dynamics 复选框，并将 Suspension model 选项设为 By table lookup.

值	`Linear` \| `Smooth`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`suspension_parameters_interpolation_method`
可计算	无

# Extrapolation method — 外推法
Linear | Nearest | Error

Details

当输入值超出参数列表中指定的范围时，用于确定输出值的外推法：

Linear- 在外推法区域和与内插法区域的边界上获得一条具有连续一阶导数的曲线。
Nearest- 产生的外推值不高于数据中的最高点，也不低于数据中的最低点。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Pitch dynamics ，并将参数 Suspension model 设置为 By table lookup.

值	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`suspension_parameters_extrapolation_method`
可计算	无

# Hard stop — 硬停模型选项

Details

前后悬架的硬停止建模选项。

依赖关系

要使用该选项，请选择复选框 Pitch dynamics 。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_hardstop`
可计算	无

# Front upper bound — 前悬挂刚性限制器的上限
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

前悬架刚性限制器的上限。

依赖关系