Kinematik und Dynamik des Fahrzeugaufbaus
摘要
Kapitel 5 befasst sich mit der speziellen Kinematik und Dynamik des Fahrzeugaufbaus, bestehend aus Fahrgestell und Karosserie, die als ein starrer Körper betrachtet werden. Ausgangspunkt ist ein fahrzeugfestes Koordinatensystem. Die räumliche Lage wird durch Ortsvektor und KARDAN-Winkel (Gier-, Nick- und Wankwinkel) beschrieben. Aus diesen Größen lassen sich mittels Transformationsmatrizen Lage, Winkelgeschwindigkeit und -beschleunigung ableiten. Die kinematische Analyse erfolgt in zwei Schritten: Zunächst wird die Baumstruktur des Fahrgestells untersucht, anschließend die Schleifenstruktur der Radaufhängungen eingebunden. Mit Relativbewegungsgleichungen werden Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung beliebiger Punkte im Inertialsystem berechnet. Dabei kommen auch Pseudo-Geschwindigkeiten zum Einsatz, um die Beiträge einzelner Freiheitsgrade getrennt zu analysieren. Für die Dynamik werden die Bewegungsgleichungen mithilfe des d’Alembert’schen Prinzips aufgestellt. Dazu werden verallgemeinerte Koordinaten genutzt, aus denen Massenmatrix, Kreiselkräfte und eingeprägte Kräfte zusammengesetzt sind. Die Formeln erlauben eine direkte numerische Auswertung, wenn die globale Kinematik bekannt ist. Das Kapitel legt somit die Grundlage, um den Fahrzeugaufbau als Basiselement in Mehrkörpersimulationsmodellen realistisch zu beschreiben und die Interaktion mit Subsystemen wie Radaufhängung oder Antriebsstrang präzise zu berechnen.