基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法

通过对非线性汽车动力学模型进行分析,提出了一种基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法。轮胎侧向力的估计采用三个基本步骤,首先基于干扰观测器对侧向力横摆力矩进行估计,然后利用最小二乘法对两前轮与两后轮侧向力之和进行估计,最后采用垂向载荷按比例分配的经验方法对各轮胎侧向力进行估计。基于MATLAB/Simulink软件,对此轮胎侧向力估计系统进行仿真,将所得结果与CarSim动力学仿真软件结果进行对比,并采用硬件在环仿真平台进行试验验证。结果表明,所提估计算法能够准确地估计出轮胎侧向力,避免了复杂轮胎模型的运用以及对地面附着系数的依赖。     

基于试验数据的魔术轮胎模型参数估计

为了准确估计魔术轮胎模型参数并构建可信的轮胎动力学模型,基于某型轮胎的纵向力及侧向力试验数据,以测试数据和模型拟合数据残差加权平方和最小为目标函数,采用麦夸尔特法（Levenberg-Marquardt）与全局优化法相结合的混合优化算法,分别对8个轮胎纵向力及10个轮胎侧向力模型参数进行估计.拟合优度统计检验结果表明魔术轮胎模型回归效果非常显著,拟合精度较高.纵向力及侧向力模型拟合曲线与试验测点拟合较好,纵向刚度及侧偏刚度测试结果与计算结果的最大相对误差分别只有8.48％和9.96％,具有很好的一致性,验证了参数估计的准确性.     

非线性轮胎侧向力对汽车转向稳定性的影响

为分析轮胎侧向力对汽车转向稳定性的影响,建立了非线性轮胎侧向力模型并通过四自由度整车动力学模型计算了不同车速下汽车质心侧偏角、车身侧倾角和前轮转角响应。基于ADAMS的虚拟试验和实车试验结果表明：汽车高速转向行驶时,非线性轮胎侧向力模型能更准确地反映出汽车运动状态的响应,各状态响应的平均绝对误差能控制在相应状态幅值的10%以内。研究结果对汽车稳定性控制系统的设计具有理论指导意义。     

基于应力修正的载人月球车车轮侧向力模型研究

载人月球探测是无人月球探测的必然发展趋势,载人月球车是载人月球探测中必不可少的探测工具和手段。宇航员驾驶载人月球车进行月面探测任务,在进行转向行驶时,车轮实际速度方向与滚动方向不一致,此时土壤对车轮产生侧向力的作用。载人月球车车轮运行在月球真空、大温差、松软月面土壤的恶劣条件下,与传统地面橡胶车轮不同,采用弹性筛网形式的车轮。基于一般刚性车轮的侧向力模型,引入三个应力修正系数,其中包括两个侧向附着力计算的应力修正系数和一个侧向推土力计算的应力修正系数。通过推导得到载人月球车弹性筛网车轮的侧向力数学模型,利用参数辨识得到应力修正系数的求解公式。对比理论修正模型与试验结果,验证了载人月球车弹性筛网轮侧向力理论模型的准确性。     

基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析

运用"魔术公式"在Matlab/simulink环境下建立了轮胎动力学模型,并分别在纯制动、纯转弯和制动、转弯联合这3种工况下,对其进行仿真分析。得到了各工况下轮胎纵向力、侧向力与纵向滑移率、侧偏角和垂直载荷之间的关系图、联合工况下的纵向力与侧向力关系图。并考虑了轮胎侧倾角对轮胎力学特性的影响,得到了更精确的在联合工况下的侧向力与滑移率的关系。     

考虑轴头驱动和侧倾力矩的轮胎接地性态建模

采用欧拉梁和侧向分片的方法模拟轮胎侧向变形特性,利用二元傅里叶级数构造带束层单元的位移场,胎面横截面外轮廓设定为二次函数,建立了基于驱动力矩和侧倾力矩的轮胎三维接地性态解析计算模型。结合轮胎刷子模型计算了轮胎的纵向力和侧向力,并进行了验证。结果表明,模型具有较高的精度和效率。研究结果可为研究轮胎磨损和轮胎力学特性提供更为精确的三维接地压力分布解析模型,并为轮胎物理模型的解析研究提供新的思路和方法。     

组合式负荷传感器旋转效应的研究

针对寄生分量会引起非完全轴对称结构的负荷传感器发生旋转效应,采用有限元模拟和试验分析,研究了有、无均力结构的组合式负荷传感器在不同寄生分量下力传感器所受附加侧向力的变化规律与旋转效应的关系.研究结果表明:均力结构能使组合式负荷传感器的力传感器所受附加侧向力明显下降并趋于平均,从而有效地降低了旋转效应;力传感器所受附加侧向力的波动量可用于预测同一试验力级下组合式负荷传感器旋转效应的大小,为提高测量准确度提供评定依据;试验数据验证了有限元模型的可靠性.     

基于光滑粒子流方法的全断面岩石掘进机盘形滚刀侧向力研究

侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响。根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力。利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准确性和可行性。通过仿真得到不同刀位安装半径的侧向力分布规律,进而分析了刀间距及滚刀加载次序对侧向力的影响。结果表明:内侧滚刀先行破岩时侧向受力较小,可为TBM滚刀设计、刀盘优化布局和实际施工提供理论参考。     

两种输入控制模型下的汽车非线性运动稳定性分析

在汽车转向运动力矩输入控制模型和转角输入控制模型基础上,考虑了轮胎侧向力的非线性,研究了汽车在不同附着系数路面上的运动稳定性,定量地揭示和比较了汽车转向力矩输入控制模型与转角输入控制模型运动稳定性的内在规律性和相互关系,以及轮胎侧向力非线性对汽车运动稳定性的影响。实例表明,利用本文的运动稳定性分析方法,可以指导汽车辅助转向系统的优化设计,从而改善汽车的操纵稳定性能。     

典型工况下扭梁关键焊缝的可靠性优化研究

利用有限元软件建立了扭梁模型并设置相关参数,应用该模型在ABAQUS中求解侧向力工况下扭梁关键焊缝区域的应力分布;搭建了侧向力扭梁试验台架,采用应变花进行了应力实测并结合应力外推理论推算了焊缝处的最大应力,试验验证了模型的可靠性。在该模型的基础上,通过正交试验获得了纵臂厚度、加强支架及所处位置以及弹簧托盘在横梁搭接型面与主焊缝距离对典型工况(侧向力及纵向力)下扭梁关键焊缝焊趾区域最小疲劳寿命的影响。结果表明:以纵向力下主焊缝焊趾区域最小疲劳寿命为指标,最优结构因素及各因素对其影响程度由大到小为纵臂厚度(4.0 mm)、加强支架及所处位置(主焊缝中部或下部)、弹簧托盘在横梁搭接型面与主焊缝距离(15 mm);以侧向力下主焊缝焊趾区域最小疲劳寿命为指标,最优结构因素及各因素对其影响程度由大到小为纵臂厚度(4.0 mm)、加强支架(主焊缝上部或下部)、弹簧托盘在横梁上的搭接型面与主焊缝距离(5 mm);优化后的结构能显著提高该区域在纵向力及侧向力台架下的疲劳寿命,从而提高扭梁关键焊缝的可靠性。