MIt Hilfe welcher Art von Modellen wird die Dynamik von Kraftfahrzeugen häufig beschrieben?
Mehrkörpersysteme, starre Körper verbunden mit Gelenken + Federn + Dämpfer
Wodurch werden mathematische Systeme beschrieben, die aus starren durch diskrete Federn und Dämpfer verbundenen Massen be- stehen?
Gewöhnliche Differentialgleichungen,
Wie viele Bewegungsfreiheitsgrade besitzt ein als starr angenommener
Aufbau eines Kraftfahrzeuges? Was sind diese Freiheitsgrade?
Der Aufbau eines Kraftfahrzeuges besitzt insgesamt 6 Freiheitsgrade
Diese 6 Freiheitsgrade bestehen aus:
Translastion:
Längsbewegung (x)
Schieben (y)
Huben/Hubbewegung (z)
Rotation:
Drehung um x-Achse (wanken)
Drehung um y-Achse (nicken)
Drehung um z-Achse (gieren)
Die Dynamik von Kraftfahrzeugen wird gewöhnlich in drei Hauptbewegungsformen
eingeteilt. Welche sind das?
Longitudinal (Längsdynamik)
Vertikaldynamik
Querdynamik
Welche Bewegungsformen spielen bei der Longitudinaldynamik eine
wichtige Rolle?
Bewegung in x-Richtung
Nicken
Welche Bewegungsformen spielen bei der Vertikaldynamik eine wichtige
Rolle?
Huben
Wanken
Welche Bewegungsformen spielen bei der Querdynamik eine wichtige
Gieren
Schieben
Radlastschwankungen: Kurveninnen + Kurvenaußen
(Nickbewegung wenn Fahrbahn nicht parrallel zum Fahrzeug sondern schräg)
Durch welche Formel wird der Rollwiderstand beschrieben?
F_r = Rollwiderstand
e = Exzentrizität
r = statischer Rollradius
F_z = Radlast
Wie genau kommt der Rollwiderstand zustande? (Skizze)
V = Geschwindigkeit
r = Radius des Rades
N = Asymmetrisch verteilte Normalkraft die Angreift (zwischen Fahrbahn und Rad)
F_z = resultierende Normalkraft
e = beschreibt die Verschiebung von F_z nach vorne im verhältniss zur eigentlichen Symmetrieachse
F_z * e beschreibt somit auch die Momentenwirkung, die entgegen der Bewegungsrichtung wirkt
Zeichne ein Vollständiges Freikörperbild von einem sich bewegenden Rad (Skizze)
Wie lautet die Formel für den Schlupf des angetriebenen Rades?
v_u = Umdrehungsgeschiwndigkeit
v_f = Bewegungsgeschwindigkeit
Als Merkhilfe: Kavalierstart!
v_f ist null, da stillstand
v_u ist groß, da gerade Gas gegeben wird
Wie lautet die Formel für den Schlupf des gebremsten Rades?
Merkhilfe: Vollbremsung
v_f ist hoch, da wir uns noch bewegen
v_u ist null, da wir bremsen und der Reifen sich vereinfacht nicht mehr dreht
Was ist der Latsch?
Kontaktfläche zwischen Rad und Fahrbahn
Wie sieht die Normalkraftverteilung im Latsch eines rollendes Rades aus?
Hier besonders darauf achten, dass die Assymetrische Normalkrfatverteilung im Rad eine Verschiebung nach vorne hat.
Schön muss es nicht sein, aber deutlich erkennbar!
Wie nennt man den Wert, um den die resultierende Normalkraft
der Normalspannungen im Latsch verschoben ist?
Dies nennt man die Exzentrizität und beschreibt, inwiefern die resultierende Normalkraft im Latsch nach in Bewegungsrichtung verschoben ist.
Was bewirkt die um die Exzentrizität verschobene resultierende
Normalkraft?
Ein bremsendes Moment am Rad
E = im prinzip der Hebelarm
F_z = angreifende Karft
Wie groß ist der Rollwiderstand auf Grund der asymmetrischen
Normalkraftverteilung?
wobei f_r auch als Rollwiderstandsbeiwert bezeichnet wird, der e/r vereinfacht
Wie nennt man das Verhältnis des Rollwiderstand zur resultierenden
=f_r -> Rollwiderstandsbeiwert
Wie hängt der Rollwiderstandsbeiwert von der Geschwindigkeit
ab?
Durch ein Polynom 4. Grades
Wovon hängen die Koeffizienten im Rollwiderstandsbeiwert-Geschwindigkeits-
Polynom ab?
Reifenbauart, Reifeninnendruck,
Wie nennt man den Widerstand der auftritt, wenn ein Rad über
eine nasse Fahrbahn rollt?
Das ist der sogenannte Schwallwiderstand
Wodurch entsteht ein weiteres, bremsendes Moment am Radlager?
Das weitere bremsende Moment entsteh durch den Lagerwiderstand durch Reibkräfte im Lager
Welche Auswirkungen hat die Vorspur auf die Momente am Rad? (Querdynamik) (Skizze)
alpha = Schräglaufwinkel
n_r= Nachspur (immer nach hinten versetzt)
Prinzip dahinter: F_y greift um Nachspur versetzt am Rad an, um es wieder “in die Spur zu drücken”.
Wenn Kraft F_y zerlegt wird, haben wir Kraft in Längsrichtung und Querrichtung.
Längskraft ist der Vorspurwiderstand.
Momente: Fy * n_r
Welcher der Widerstände hat den größten Einfluss auf den Radwiderstand
bei Geradeausfahrt?
Rollwiderstand
Wie nennt man die bezogene Differenz zwischen Umfangs- und
Fahrgeschwindigkeit des Rades?
Schlupf
Warum unterscheidet man beim Schlupf zwischen gebremsten und
angetriebenen Rad?
“Nicht durch Null teilen”
S >= 0
Wie nennt man das Verhältnis der Tangentiallängskraft zur Vertikalkraft
im Latsch?
F_x = Tangentiallängskraft
F_z = Vertikalkraft
μ(s) = Kraftschlussbeanspruchung (Verhältniss von Fx / Fz)
Wie hängt die Kraftschlussbeansperuchung vom Schlupf ab?
μ_h = Haftbeiwert
μ_g = Gleitbeiwert
μ(s)= Kraftschlussbeanspruchung
Prinzip dahinter:
Man möchte immer im stationären Bereich bleiben, sowohl beim Bremsen als auch beim Beschleunigen. Hinter den Maximum von μ_h wird der reifen instationär und dreht durch/rutscht
Was passiert beim Schlupf und was sagt er aus
Schlupf sagt aus, wie sich die Umfangsgeschwindigkeit des Rades verhältnissmäßig zur Fahrzeuggeschwindigkeit verhält.
Schlupf = 0: sauberes Rollen, Umfangsgeschwindigkeit = Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Aber: kann in der Praxis so nicht vorkommen
Antriebsschlupf: Der Reifen dreht sich etwas schneller als das Fahrzeug fährt und “zieht” das Fahrzeug nach vorne
Bremsschlupf: Der Reifen dreht sich langsamer als das Fahrzeug und “drückt” es dadurch nach hinten
Welche Größenordnung hat der Rollwiderstandsbeiwert f_r
Der Rollwiderstandsbeiwert beträgt ca. 1% (0,01)
Welche Größenordnung hat das μ_h bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen
(Ausgangslage: PKW mit guten Reifen auf einer Asphaltierten Fahrbahn)
trockene Fahrbahn, sonniges Wetter: 1,1…1,2
nasse Fahrbahn: 0,7…0,8
Schnee/Eis: 0,1…0,3
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