Modellbildung und Simulation der Dynamik von Kraftfahrzeugen:
Gespeichert in:
| Beteiligte Personen: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Berlin ; Heidelberg
Springer Vieweg
[2018]
|
| Ausgabe: | 3., aktualisierte und ergänzte Auflage |
| Schlagwörter: | |
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| Umfang: | XVII, 443 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm |
| ISBN: | 9783662544808 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG.
1
1.1
AUFGABENSTELLUNG.
1
1.1.1 MODELLIERUNG TECHNISCHER SYSTEM
E. 4
1.1.2 SYSTEM BEGRIFF
.
5
1.1.3 SIMULATION UND SIMULATIONSUMGEBUNG
.
6
1.1.4
FAHRZEUGMODELLE.
6
1.2
GESAMTFAHRZEUGMODELLE.
10
1.2.1 FAHRZEUGMODELLE UND ANWENDUNGSGEBIETE
.
12
1.2.2 KOMMERZIELLE FAHRZEUGSIMULATIONSSYSTEME
.
12
1.3 INHALTSUEBERSICHT
.
16
1.4 INTEMETSEITE ZUM B U CH
.
16
L
ITERATUR.
17
2 MATHEMATISCHE UND KINEMATISCHE GRUNDLAGEN
. 19
2.1
VEKTOREN.
19
2.1.1 ELEMENTARE RECHENREGELN FUER VEKTOREN
.
19
2.1.2 PHYSIKALISCHE V
EKTOREN.
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
. 24
2.3 LINEARE VEKTORFUNKTIONEN UND TENSOREN 2. S TU FE
.
24
2.4 FREIE BEWEGUNG DES STARREN K
OERPERS. 26
2.4.1 ALLGEMEINE BEWEGUNG DES STARREN
KOERPERS. 26
2.4.2
RELATIVBEWEGUNG.
30
2.4.3 WICHTIGE
BEZUGSSYSTEME.
32
2.5
DREHBEWEGUNGEN.
33
2.5.1 RAEUMLICHE DREHUNG UND WINKELGESCHWINDIGKEIT IN
ALLGEMEINER
FORM.
33
2.5.2 PARAMETRISIERUNG VON
DREHBEWEGUNGEN. 34
2.5.3 DREHZEIGER UND D
REHTENSOR. 36
2.5.4 DREHZEIGER UND
WINKELGESCHWINDIGKEIT. 38
2.5.5
KARDAN-WINKEL.
38
L ITERATU
R.
42
3 KINEM ATIK VON M EHRKOERPERSYSTEM EN
.
43
3.1 STRUKTUR KINEMATISCHER KETTEN
.
43
3.1.1 TOPOLOGISCHE M ODELLIERUNG
.
43
3.1.2 KINEMATISCHE M
ODELLIERUNGEN. 45
3.2 GELENKE IN KINEMATISCHEN K E TTE N
. 46
3.2.1 GELENKE IN RAEUMLICHEN KINEMATISCHEN K ETTEN
.
47
3.2.2 GELENKE IN EBENEN KINEMATISCHEN K ETTEN
.
49
3.2.3 GELENKE IN SPHAERISCHEN KINEMATISCHEN KETTEN
.
49
3.2.4 KLASSIFIZIERUNG VON GELENKEN
.
50
3.3 FREIHEITSGRADE UND VERALLGEMEINERTE K OORDINATEN
.
51
3.3.1 FREIHEITSGRADE KINEMATISCHER
KETTEN. 51
3.3.2 BEISPIELE AUS DER FAHRWERKSKINEMATIK
.
53
3.3.3 VERALLGEMEINERTE K OORDINATEN
.
54
3.4 GRUNDPRINZIPIEN DES ZUSAMMENBAUS KINEMATISCHER K ETTEN
.
55
3.4.1 SPARSE-METHODEN - ABSOLUTKOORDINATEN-FORMULIERUNG
.
58
3.4.2 VECTOR-LOOP-METHODEN - GELENKKOORDINATEN-FORMULIERUNG . 59
3.4.3 TOPOLOGISCHE METHODEN - MINIMALKOORDINATEN-FORMULIERUNG . . 61
3.5 KINEMATIK DES GESAM TSYSTEM
S.
62
3.5.1 G
RUNDIDEE.
62
3.5.2 BLOCKSCHALTBILDER UND KINEMATISCHE N E TZ E
.
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
L ITERATU
R.
71
4 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN KOMPLEXER M EHRKOERPERSYSTEM E
.
73
4.1 FUNDAMENTALGLEICHUNG DER DYNAMIK FUER PUNKTMASSEN
.
74
4.2 DAS JOURDAINSCHE P RIN Z IP
.
75
4.3 LAGRANGESCHE GLEICHUNGEN ERSTER ART FUER PUNKTMASSEN
.
75
4.4 LAGRANGESCHE GLEICHUNGEN ZWEITER ART FUER STARRE K OE RP E R
.
77
4.5 DAS D*ALEMBERTSCHE PRINZIP FUER STARRE KOERPER UND
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN IN MINIMALKOORDINATEN
.
78
4.6 COMPUTERGESTUETZTES AUFSTELLEN DER BEWEGUNGSGLEICHUNGEN FUER
MEHRKOERPERSYSTEME MIT KINEMATISCHEN S CH LEIFEN
.
80
4.6.1 KINEMATISCHE DIFFERENTIALE DER ABSOLUTKINEMATIK DER KOERPER . . .
81
4.6.2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
.
83
4.6.3 BEISPIEL: DYNAMIK EINER RAEUMLICHEN MEHRKOERPERSCHLEIFE
.
85
L ITERATU
R.
92
5 KINEMATIK UND DYNAMIK DES F AHRZEUGAUFBAUS
.
95
5.1 FAHRZEUGFESTES
REFERENZSYSTEM.
95
5.2 KINEMATISCHE ANALYSE DES
FAHRGESTELLS. 98
5.2.1 EINBINDUNG DER RADAUFHAENGUNGSKINEMATIK
. 98
5.2.2
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN.
100
L ITERATU
R.
101
6 MODELLIERUNG UND ANALYSE VON R AD AU FH AEN G U N G EN
.
103
6.1 FUNKTION VON
RADAUFHAENGUNGSSYSTEMEN.
103
6.2 TYPEN VON RADAUFHAENGUNGEN
.
105
6.2.1
STARRACHSEN.
106
6.2.2 VERBUNDLENKERACHSEN
.
107
6.2.3
LAENGSLENKERACHSEN.
107
6.2.4
SCHRAEGLENKERACHSEN.
108
6.2.5
DOPPELQUERLENKERACHSEN.
110
6.2.6 RADAUFHAENGUNGEN NACH DEM M
CPHERSON-PRINZIP. 111
6.2.7 M
EHRLENKERACHSEN.
112
6.3 KENNGROESSEN VON RADAUFHAENGUNGEN
.
114
6.4 EINDIMENSIONALE VIERTELFAHRZEUGMODELLE
.
117
6.5 RAEUMLICHES MODELL EINER MCPHERSON-RADAUFHAENGUNG
.
121
6.5.1 KINEMATISCHE A NALYSE
.
122
6.5.2 EXPLIZITE L OE SU N G
.
126
6.6 RAEUMLICHES MODELL EINER
FUENFPUNKTHINTERRADAUFHAENGUNG. 131
6.6.1 KINEMATISCHE A NALYSE
.
132
6.6.2 IMPLIZITE L OE SU N G
.
134
6.6.3 SIMULATIONSERGEBNISSE DES RAEUMLICHEN VIERTELFAHRZEUGMODELLS . .
138
L
ITERATUR.
143
7 MODELLIERUNG DES R AD-S TRASSE-K ONTAKTES
.
145
7.1 AUFBAU DES
REIFENS.
146
7.2 GRUNDSAETZLICHE BESCHREIBUNG DER KRAFTWIRKUNG ZWISCHEN RAD
UND S TRA SS E
.
147
7.3 STATIONAERE
REIFENKONTAKTKRAEFTE.
147
7.3.1 REIFEN UNTER VERTIKALLAST
. 149
7.3.2 ROLLWIDERSTAND
.
150
7.3.3 REIFEN UNTER
UMFANGSKRAFT.
151
7.3.4 REIFEN UNTER
SEITENKRAFT.
162
7.3.5 EINFLUSS DES RADSTURZES AUF DIE
REIFENSEITENKRAFT. 165
7.3.6 EINFLUSS DER RADLAST AUF DIE RADKRAEFTE IN DER
LAUFFLAECHE. 166
7.3.7 GRUNDSAETZLICHE STRUKTUR DER R ADKRAEFTE
.
166
7.3.8 UEBERLAGERUNG VON UMFANGS- UND SEITENKRAEFTEN
.
166
7.4 R EIFENM
ODELLE.
168
7.4.1 DIE KONTAKTPUNKT-GEOMETRIE
.
171
7.4.2 DIE
KONTAKTGESCHWINDIGKEITEN.
175
. 7.4.3 BERECHNUNG DER SCHLUPFGROESSEN
.
177
7.4.4 MAGIC FORMULA-MODELLE (PACEJKA 2006)
.
177
7.4.5 MAGIC FORMULA-MODELLE FUER UEBERLAGERTEN UMFANGS
UND Q UERSCHLUPF
.
179
7.4.6
HSRI-REIFENMODELL.
181
7.5 INSTATIONAERES REIFENVERHALTEN
.
183
L
ITERATUR.
184
8 MODELLIERUNG DES A N TRIE B SSTRA N G E S
.
187
8.1
ANTRIEBSKONZEPTE.
187
8.2 M
ODELLBILDUNG.
187
8.2.1 BEWEGUNGEN DES M
OTORBLOCKS. 189
8.2.2 MODELL DES A NTRIEBSSTRANGES
.
189
8.2.3 MOTORLAGER
.
191
8.2.4 MODELLIERUNG DER GLEICHLAUFGELENKE
. 195
8.3 MODELL DES M O TO
RS.
198
8.4 RELATIVKINEMATIK DES A
NTRIEBSSTRANGES.
199
8.5 ABSOLUTKINEMATIK DES
ANTRIEBSSTRANGES.
202
8.6 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
.
202
8.7 DISKUSSION VON
SIMULATIONSERGEBNISSEN.
204
L
ITERATUR.
205
9 K RAFTK O M P O N EN TEN
.
207
9.1 KRAEFTE UND MOMENTE IN
MEHRKOERPERSYSTEMEN. 207
9.1.1
REAKTIONSKRAEFTE.
209
9.1.2 EINGEPRAEGTE
KRAEFTE.
210
9.2
BETRIEBSBREMSE.
210
9.3
LUFTKRAEFTE.
212
9.4 FEDER- UND
DAEMPFERKOMPONENTEN.
214
9.4.1
FEDERELEMENTE.
214
9.4.2 DAEMPFERELEMENTE
.
215
9.4.3 PARALLEL GESCHALTETE KRAFTELEM ENTE
.
216
9.4.4 IN REIHE GESCHALTETE K RAFTELEM ENTE
.
216
9.5
STABILISATOREN.
217
9.5.1 PASSIVE
STABILISATOREN.
217
9.5.2 AKTIVE
STABILISATOREN.
220
9.6
GUMMI-VERBUND-ELEMENTE.
221
L
ITERATUR.
223
10 E INSPURM
ODELLE.
225
10.1 LINEARES E INSPURM
ODELL.
225
10.1.1 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN DES LINEAREN EINSPURM ODELLS
.
226
10.1.2 STATIONAERES LENKVERHALTEN UND KREISFAHRT
.
231
10.1.3 INSTATIONAERES LENKVERHALTEN - F
AHRSTABILITAET. 234
10.2 NICHTLINEARES
EINSPURMODELL.
235
10.2.1 KINEMATIK UND KINETIK DES NICHTLINEAREN EINSPURMODELLS
.
235
10.2.2
REIFENKRAEFTE.
238
10.2.3 ANTRIEBS- UND
BREMSMOMENTE. 241
10.2.4
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN.
243
10.2.5 ZUSTANDSGLEICHUNGEN
.
244
10.3 LINEARES
WANKMODELL.
245
10.3.1 BEWEGUNGSGLEICHUNG FUER DAS WANKEN DES AUFBAUS IN
DER KURVE
.
246
10.3.2 DYNAMISCHE
RADLASTEN.
250
10.3.3 BEEINFLUSSUNG DES EIGENLENKVERHALTENS DURCH STABILISATOREN. . . .
252
L
ITERATUR.
254
11 ZWEISPURM
ODELLE.
255
11.1 RAEUMLICHES ZWEISPURMODELL OHNE RADAUFHAENGUNGSKINEMATIK
.
255
11.1.1 IMPULS- UND DRALLSAETZE DES EINFACHEN RAEUMLICHEN
ZWEISPURMODELLS.
258
11.1.2 FEDER- UND DAEMPFERKRAEFTE DES RAEUMLICHEN ZWEISPURMODELLS. . . .
260
11.1.3 IMPULS- UND DRALLSAETZE DER R AEDER
.
262
11.1.4 RAD-STRASSE-KONTAKT
.
262
11.1.5 ANTRIEBSSTRANG
.
265
11.1.6
BREMSSYSTEM.
267
11.1.7
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN.
267
11.2 EIN EINFACHES ZWEISPURMODELL MIT KINEMATISCHEN RADAUFHAENGUNGEN. . .
. 268
11.2.1 FREIHEITSGRADE DES ZWEISPURMODELLS MIT KINEMATISCHEN
RADAUFHAENGUNGEN.
268
11.2.2 KINEMATIK DES
FAHRZEUGAUFBAUS.
271
11.2.3 ALLGEMEINE KINEMATIK DER RADAUFHAENGUNGEN
.
273
11.2.4 RADAUFHAENGUNG MIT SCHRAEGLENKERN
.
277
11.2.5 KINEMATIK DER RAEDER BEI DER SCHRAEGLENKERAUFHAENGUNG
.
282
11.2.6 RADKRAEFTE UND-M OM
ENTE.
285
11.2.7 AUFBAUFEDEM UND -DAEMPFER
.
285
11.2.8 WINDKRAEFTE
.
286
11.2.9 L EN K U N G
.
286
11.2.10 S
TABILISATOR.
287
11.2.11 EINGEPRAEGTE KRAEFTE UND MOMENTE
.
288
11.2.12 NEWTON-EULERSCHE
GLEICHUNGEN. 289
11.2.13 BEWEGUNGS- UND ZUSTANDSGLEICHUNGEN
.
292
11.3 EIN EINFACHES FAHRERM
ODELL.
293
11.3.1
REGLERKONZEPT.
293
11.4
PARAMETRIERUNG.
296
L ITERATU
R.
296
12
RAEUMLICHE GESAMTFAHRZEUGMODELLE
.
297
12.1 MODELLIERUNG EINES GESAM TFAHRZEUGS
.
297
12.1.1 KINEMATIK EINES HECKGETRIEBENEN GESAMTFAHRZEUGMODELLS
.
298
12.1.2 KINEMATIK VON FRONT- UND ALLRADGETRIEBENEN
GESAMTFAHRZEUGMODELLEN.
307
12.1.3 DYNAMIK DES
GESAMTFAHRZEUGMODELLS. 317
12.2 SIMULATION VON KRAFTFAHRZEUGEN
.
323
12.2.1 AUFBAU UND KONZEPT VON FASIM_C++
. 323
12.2.2 MODULARE STRUKTUR EINES FAHRZEUGMODELLS
.
326
12.2.3 AUFSTELLEN DER
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN. 331
12.2.4 NUMERISCHE INTEGRATION
.
338
12.2.5 BEHANDLUNG VON E REIGNISSEN
.
341
L ITERATU
R.
342
13
MODELL EINES TYPISCHEN KOMPLEXEN GESAMTFAHRZEUGS
.
345
13.1 MODELLIERUNG DES
GESAMTFAHRZEUGS.
345
13.2 MODELLVERIFIKATION
UND-VALIDIERUNG.
348
13.3 PARAMETRISIERTES FAHRZEUGMODELL
.
357
13.3.1 DEFINITION DES
REFERENZMODELLS.
357
13.3.2 VERGLEICH DER PARAMETRISIERTEN MODELLE MIT DEN
VALIDIERTEN M O D ELLEN
.
362
L ITERATU
R.
365
14
AUSGEWAEHLTE ANWENDUNGEN
.
367
14.1 SIMULATION VON
TESTMANOEVERN.
367
14.1.1 SIMULATION EINES LENKWINKELSPRUNGS (ISO 7 4 0 1
). 367
14.1.2 SIMULATION EINER STATIONAEREN
KREISFAHRT. 370
14.1.3 SIMULATION EINES DOPPELTEN SPURWECHSELS
.
370
14.2 SIMULATION VON FAHRZEUGUEBERSCHLAEGEN
.
374
14.2.1 VIRTUELLES
TESTGELAENDE.
378
14.2.2
SIMULATIONSERGEBNISSE.
382
14.3 REGELUNG DER WANKDYNAMIK DURCH AKTIVE STABILISATOREN
.
394
14.3.1 PASSIVE
STABILISATOREN.
394
14.3.2 STEIFIGKEITSVERTEILUNG ZWISCHEN VORDER- UND H INTERACHSE
.
395
14.3.3 REGELUNG DER WANKDYNAMIK DURCH AKTIVE
STABILISATOREN. 398
14.3.4 R
EGLERENTWURF.
398
14.3.5 FUEHRUNGS- UND STOERVERHALTEN
.
401
14.3.6 WANKMOMENTENVERTEILUNG MIT
FUZZY-LOGIK. 401
14.3.7 W
IRKPRINZIP.
401
14.3.8 POTENTIAL EINER WANKMOMENTENVERTEILUNG
.
403
14.4
FAHRSIMULATOREN.
405
14.4.1 EINSATZGEBIETE UND REALISIERUNGEN VON FAHRSIMULATOREN
.
406
14.4.2 DER REGELKREIS FAHRER-FAHRZEUG-UMWELT
.
409
14.4.3 AUFBAU VON FAHRSIM ULATOREN
.
411
14.4.4 SIMULATIONSMODELLE UND
SCHNITTSTELLEN. 411
14.4.5
BEWEGUNGSSYSTEME.
414
14.4.6 DURCHFUEHRUNG VON VERSUCHEN MIT FAHRSIMULATOREN
.
416
14.4.7 ERFASSUNG VON MESSWERTEN BEI SIMULATORVERSUCHEN
.
418
14.4.8 REALISIERUNG EINFACHER FAHRSIMULATOREN
.
418
L
ITERATUR.
428
UEBER DIE AUTOREN
.
431
STICHWORTVERZEICHNIS.
433 |
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