Sie sind hier
E-Book

Modellbildung und Simulation der Dynamik von Kraftfahrzeugen

AutorDieter Schramm, Manfred Hiller, Roberto Bardini
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl465 Seiten
ISBN9783540893158
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis82,99 EUR

Die Autoren behandeln die Grundlagen der Dynamik von Kraftfahrzeugen und deren mathematische Modellierung - von einfachen Einspurmodellen bis hin zu komplexen Mehrkörpermodellen. Insbesondere wird der Prozess der Modellerstellung vom realen Fahrzeug bis hin zum mathematischen Modell sowie die Validierung der Ergebnisse beschrieben. Leser lernen, eigene Simulationsmodelle zu entwickeln, kommerzielle Simulationsprogramme einzusetzen, eine geeignete Modellierung auszuwählen und die Ergebnisse von Simulationen zu bewerten.

Kaufen Sie hier:

Horizontale Tabs

Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Inhaltverzeichnis6
Nomenklatur und Bezeichnungen12
1 Einleitung17
1.1 Aufgabenstellung17
1.1.1 Modellierung technischer Systeme20
1.1.2 Systembegriff21
1.1.3 Simulation und Simulationsumgebung22
1.1.4 Fahrzeugmodelle23
1.2 Gesamtfahrzeugmodelle27
1.2.1 Fahrzeugmodelle und Anwendungsgebiete29
1.2.2 Kommerzielle Fahrzeugsimulationssysteme31
1.3 Inhaltsübersicht33
1.4 Web-Seite zum Buch34
2 Mathematische und kinematische Grundlagen35
2.1 Vektoren35
2.1.1 Elementare Rechenregeln für Vektoren35
2.1.2 „Physikalische“ Vektoren36
2.2 Koordinatensysteme und Komponenten37
2.2.1 Koordinatensysteme37
2.2.2 Komponentenzerlegung38
2.2.3 Zusammenhang zwischen Komponentendarstellungen39
2.2.4 Eigenschaften der Transformationsmatrix40
2.3 Lineare Vektorfunktionen und Tensoren 2. Stufe41
2.3.1 Beispiele für Tensoren 2. Stufe41
2.4 Freie Bewegung des starren Körpers43
2.4.1 Allgemeine Bewegung des starren Körpers43
2.4.2 Relativbewegung47
2.4.3 Wichtige Bezugssysteme49
2.5 Drehbewegungen51
2.5.1 Räumliche Drehung und Winkelgeschwindigkeit51
2.5.2 Parametrisierung von Drehbewegungen52
2.5.3 Drehzeiger und Drehtensor53
2.5.4 Drehzeiger und Winkelgeschwindigkeit55
2.5.5 KARDAN-Winkel56
3 Kinematik von Mehrkörpersystemen61
3.1 Struktur kinematischer Ketten61
3.1.1 Topologische Modellierung62
3.2 Gelenke in kinematischen Ketten65
3.2.1 Gelenke in räumlichen kinematischen Ketten65
3.2.2 Gelenke in ebenen kinematischen Ketten67
3.2.3 Gelenke in sphärischen kinematischen Ketten68
3.2.4 Klassifizierung von Gelenken68
3.3 Freiheitsgrade und verallgemeinerte Koordinaten70
3.3.1 Freiheitsgrade kinematischer Ketten70
3.3.2 Beispiele aus der Fahrwerkskinematik71
3.3.3 Verallgemeinerte Koordinaten72
3.4 Grundprinzipien des Zusammenbaus kinematischer Ketten74
3.4.1 „Sparse“-Methoden76
3.4.2 „Vector-Loop“-Methoden78
3.4.3 Topologische Methoden79
3.5 Kinematik des Gesamtsystems82
3.5.1 Grundidee82
3.5.2 Blockschaltbilder und kinematische Netze83
3.5.3 Relativkinematik des räumlichen Gelenkvierecks85
3.5.4 Relative, absolute und globale Kinematik87
4 Bewegungsgleichungen komplexer Mehrkörpersysteme93
4.1 Fundamentalgleichung der Dynamik für Punktmassen93
4.2 Das JOURDAINsche Prinzip95
4.3 LAGRANGEsche Gleichungen erster Art für Punktmassen95
4.4 LAGRANGEsche Gleichungen zweiter Art für starre Körper97
4.5 Das d'ALEMBERTsche Prinzip98
4.6 Computergestütztes Aufstellen der Bewegungsgleichungen101
4.6.1 Kinematische Differentiale der Absolutkinematik101
4.6.2 Bewegungsgleichungen104
4.6.3 Dynamik einer räumlichen Mehrkörperschleife106
5 Kinematik und Dynamik des Fahrzeugaufbaus115
5.1 Fahrzeugfestes Referenzsystem115
5.2 Kinematische Analyse des Fahrgestells118
5.2.1 Einbindung der Radaufhängungs-Kinematik119
5.2.2 Bewegungsgleichungen121
6 Modellierung und Analyse von Radauf-hängungen123
6.1 Funktion von Radaufhängungssystemen123
6.2 Typen von Radaufhängungen125
6.2.1 Starrachsen126
6.2.2 Verbundlenkerachsen128
6.2.3 Längslenkerachsen129
6.2.4 Schräglenkerachsen130
6.2.5 Doppelquerlenkerachsen132
6.2.6 Radaufhängungen nach dem McPherson-Prinzip133
6.2.7 Mehrlenkerachsen135
6.3 Kenngrößen von Radaufhängungen137
6.4 Eindimensionale Viertelfahrzeugmodelle140
6.5 Räumliches Modell einer McPhersonRadaufhängung143
6.5.1 Kinematische Analyse144
6.5.2 Explizite Lösung148
6.6 Räumliches Modell einer FünfpunktHinterradaufhängung154
6.6.1 Kinematische Analyse155
6.6.2 Implizite Lösung158
6.6.3 Simulationsergebnisse des räumlichen Viertelfahrzeugmodells162
7 Modellierung des Rad-Straße-Kontaktes168
7.1 Aufbau des Reifens169
7.2 Kraftwirkung zwischen Rad und Straße170
7.3 Stationäre Reifenkontaktkräfte171
7.3.1 Reifen unter Vertikallast172
7.3.2 Rollwiderstand173
7.3.3 Reifen unter Umfangskraft174
7.3.4 Reifen unter Seitenkraft188
7.3.5 Einfluss des Radsturzes auf die Reifenseitenkraft191
7.3.6 Einfluss der Radlast auf die Radkräfte in der Lauffläche192
7.3.7 Grundsätzliche Struktur der Radkräfte192
7.3.8 Überlagerung von Umfangsund Seitenkräften193
7.4 Reifenmodelle196
7.4.1 Die Kontaktpunkt-Geometrie197
7.4.2 Kontakt-Geschwindigkeiten202
7.4.3 Berechnung der Schlupfgrößen204
7.4.4 Magic Formula Modelle204
7.4.5 Magic Formula Modelle für überlagerten Schlupf207
7.4.6 HSRI-Reifenmodell208
7.5 Instationäres Reifenverhalten211
8 Modellierung des Antriebsstranges214
8.1 Antriebskonzepte214
8.2 Modellbildung215
8.2.1 Bewegungen des Motorblockes216
8.2.2 Modell des Antriebsstranges217
8.2.3 Motorlager218
8.2.4 Modellierung der Gleichlaufgelenke224
8.3 Modell des Motors226
8.4 Relativkinematik des Antriebsstranges228
8.5 Absolutkinematik des Antriebsstranges230
8.6 Bewegungsgleichungen231
8.7 Diskussion von Simulationsergebnissen232
9 Kraftkomponenten234
9.1 Kräfte und Momente in Mehrkörpersystemen235
9.1.1 Reaktionskräfte236
9.1.2 Eingeprägte Kräfte237
9.2 Betriebsbremse238
9.3 Luftkräfte239
9.4 Federund Dämpferkomponenten241
9.4.1 Federelemente241
9.4.2 Dämpferelemente243
9.4.3 Parallel geschaltete Kraftelemente244
9.4.4 In Reihe geschaltete Kraftelemente244
9.5 Stabilisatoren245
9.5.1 Passive Stabilisatoren245
9.5.2 Aktive Stabilisatoren248
9.6 Gummi-Verbund-Elemente250
10 Einspurmodelle252
10.1 Lineares Einspurmodell252
10.1.1 Bewegungsgleichungen des linearen Einspurmodells253
10.1.2 Stationäres Lenkverhalten und Kreisfahrt258
10.1.3 Instationäres Lenkverhalten Fahrstabilität262
10.2 Nichtlineares Einspurmodell263
10.2.1 Kinetik des nichtlinearen Einspurmodells264
10.2.2 Reifenkräfte267
10.2.3 Antriebsund Bremsmomente270
10.2.4 Bewegungsgleichungen272
10.2.5 Zustandsgleichungen273
10.3 Lineares Wankmodell275
10.3.1 Bewegungsgleichung für das Wanken des Aufbaus277
10.3.2 Dynamische Radlasten280
10.3.3 Beeinflussung des Eigenlenkverhaltens282
11 Zweispurmodelle285
11.1 Zweispurmodell ohne Radaufhängungskinematik285
11.1.1 Impulsund Drallsätze288
11.1.2 Federund Dämpferkräfte291
11.1.3 Impulsund Drallsätze der Räder292
11.1.4 Rad-Strasse-Kontakt293
11.1.5 Antriebsstrang296
11.1.6 Bremssystem298
11.1.7 Bewegungsgleichungen298
11.2 Zweispurmodell mit kinematischen Radaufhängungen300
11.2.1 Freiheitsgrade des Zweispurmodells300
11.2.2 Kinematik des Fahrzeugaufbaus302
11.2.3 Allgemeine Kinematik der Radaufhängungen305
11.2.4 Radaufhängung mit Schräglenkern310
11.2.5 Kinematik der Räder bei der Schräglenkeraufhängung316
11.2.6 Radkräfte und –momente318
11.2.7 Aufbaufedern und -dämpfer319
11.2.8 Windkräfte320
11.2.9 Lenkung321
11.2.10 Stabilisator322
11.2.11 Eingeprägte Kräfte und Momente322
11.2.12 NEWTON-EULERsche Gleichungen323
11.2.13 Bewegungsund Zustandsgleichungen327
11.3 Ein einfaches Fahrermodell327
11.3.1 Reglerkonzept328
11.4 Parametrierung330
12 Räumliche Gesamtfahrzeugmodelle332
12.1 Modellierung eines Gesamtfahrzeuges332
12.1.1 Kinematik eines heckgetriebenen Fahrzeugmodells333
12.1.2 Kinematik frontund allradgetriebener Gesamtmodelle344
12.1.3 Dynamik des Gesamtfahrzeugmodells361
12.2 Simulation von Kraftfahrzeugen362
12.2.1 Aufbau und Konzept von FASIM_C++363
12.2.2 Modulare Struktur eines Fahrzeugmodells366
12.2.3 Aufstellen der Bewegungsgleichungen372
12.2.4 Numerische Integration380
12.2.5 Behandlung von Ereignissen383
13 Modell eines typischen komplexen Gesamtfahrzeugs386
13.1 Modellierung des Gesamtfahrzeugs386
13.2 Modellverifikation und -validierung390
13.3 Parametriertes Fahrzeugmodell400
14 Ausgewählte Anwendungen409
14.1 Simulation eines Lenkwinkelsprungs (ISO 7401)409
14.2 Simulation von Fahrzeugüberschlägen412
14.2.1 Virtuelles Testgelände416
14.2.2 Simulationsergebnisse421
14.3 Regelung der Wankdynamik durch aktive Stabilisatoren434
14.3.1 Passive Stabilisatoren435
14.3.2 Steifigkeitsverteilung zwischen Vorderund Hinterachse436
14.3.3 Regelung der Wankdynamik durch aktive Stabilisatoren439
14.3.4 Reglerentwurf439
14.3.5 Führungsund Störverhalten443
14.3.6 Wankmomentenverteilung mit Fuzzy-Logik443
14.3.7 Wirkprinzip444
14.3.8 Potential einer Wankmomentenverteilung446
Literaturverzeichnis449
Kurzbiografien der Autoren458
Stichwortverzeichnis459

Weitere E-Books zum Thema: Elektronik - IT - Kommunikation

Logikbausteine

E-Book Logikbausteine
Format: PDF

Aus Sicht der Bausteinarchitekturen werden die grundsätzlichen Einsatzmöglichkeiten feldprogrammierbarer Bausteine beschrieben:- Grundlegende Modelle, Elemente und Programmierverfahren- I/O-…

Logikbausteine

E-Book Logikbausteine
Format: PDF

Aus Sicht der Bausteinarchitekturen werden die grundsätzlichen Einsatzmöglichkeiten feldprogrammierbarer Bausteine beschrieben:- Grundlegende Modelle, Elemente und Programmierverfahren- I/O-…

Transiente Fehler in Mikroprozessoren

E-Book Transiente Fehler in Mikroprozessoren
Mechanismen zur Erkennung, Behebung und Tolerierung Format: PDF

Die Existenz moderner Gesellschaften wäre ohne verlässliche Rechensysteme praktisch unmöglich. Der Autor entwickelt in dieser Arbeit mehrere innovative Fehlertoleranzmechanismen, die sich durch ihre…

Transiente Fehler in Mikroprozessoren

E-Book Transiente Fehler in Mikroprozessoren
Mechanismen zur Erkennung, Behebung und Tolerierung Format: PDF

Die Existenz moderner Gesellschaften wäre ohne verlässliche Rechensysteme praktisch unmöglich. Der Autor entwickelt in dieser Arbeit mehrere innovative Fehlertoleranzmechanismen, die sich durch ihre…

Transiente Fehler in Mikroprozessoren

E-Book Transiente Fehler in Mikroprozessoren
Mechanismen zur Erkennung, Behebung und Tolerierung Format: PDF

Die Existenz moderner Gesellschaften wäre ohne verlässliche Rechensysteme praktisch unmöglich. Der Autor entwickelt in dieser Arbeit mehrere innovative Fehlertoleranzmechanismen, die sich durch ihre…

Weitere Zeitschriften

aufstieg

aufstieg

Zeitschrift der NaturFreunde in Württemberg Die Natur ist unser Lebensraum: Ort für Erholung und Bewegung, zum Erleben und Forschen; sie ist ein schützenswertes Gut. Wir sind aktiv in der Natur ...

Computerwoche

Computerwoche

Die COMPUTERWOCHE berichtet schnell und detailliert über alle Belange der Informations- und Kommunikationstechnik in Unternehmen – über Trends, neue Technologien, Produkte und Märkte. IT-Manager ...

dima

dima

Bau und Einsatz von Werkzeugmaschinen für spangebende und spanlose sowie abtragende und umformende Fertigungsverfahren. dima - die maschine - bietet als Fachzeitschrift die Kommunikationsplattform ...

F- 40

F- 40

Die Flugzeuge der Bundeswehr, Die F-40 Reihe behandelt das eingesetzte Fluggerät der Bundeswehr seit dem Aufbau von Luftwaffe, Heer und Marine. Jede Ausgabe befasst sich mit der genaue Entwicklungs- ...

FileMaker Magazin

FileMaker Magazin

Das unabhängige Magazin für Anwender und Entwickler, die mit dem Datenbankprogramm Claris FileMaker Pro arbeiten. In jeder Ausgabe finden Sie von kompletten Lösungsschritten bis zu ...