考虑轮胎侧偏特性的赛车转向几何研究

为了提高赛车轮胎侧向附着合力及转向极限侧向加速度,提出了一种考虑轮胎侧偏特性的转向几何。通过分析轮胎侧偏角的影响,确定了整车转向瞬心位置,并建立了三自由度整车模型。结合轮胎力学模型,以最大化整车轮胎侧向附着合力为目标,采用隔代映射遗传算法对考虑轮胎侧偏特性的转向几何进行求解。整车仿真和试验结果表明,相比阿克曼转向几何,考虑轮胎侧偏特性的转向几何可以更有效地增大整车轮胎的侧向附着合力,提高赛车在极限工况下的转弯性能。     

轮胎非稳态侧偏特性非线型仿真模型

在稳态指数统一模型的基础上,根据动态过程有效滑移率的微分表达,建立轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型。在实验中发现当用有效滑移率和准稳态要领来计算回正力Ｄｘ时,有滑移超前而加正力滞后现象,该现象可以通过一个一阶滤波器来表达。模型的计算结果与实验结果对比,表明该模型可以反遇轮胎非线笥侧偏特性,可以用于汽车操纵动力学研究。     

轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型

在稳态指数统一模型的基础上,根据动态过程有效滑移率的微分表达,建立轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型。在实验中发现当用有效滑移率和准稳态概念来计算回正力臂 Ｄｘ 时,有滑移率超前而回正力臂滞后现象,该现象可以通过一个一阶滤波器来表达。模型的计算结果与实验结果对比,表明该模型可以反映轮胎非线性侧偏特性,可以用于汽车操纵动力学研究。     

对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。     

磨损对轮胎侧偏刚度和回正刚度影响的研究

基于轮胎六分力测试结果,研究不同磨损状态下轮胎的侧偏力学特性,得出轮胎侧偏特征参数随着轮胎磨损量的变化规律。通过建立胎面磨损模型阐明轮胎磨损特性变化的机理,得到胎面刚度与磨损量的表达式,之后根据该表达式和考虑轮胎磨损状态的轮胎刷子模型,建立考虑胎面磨损的轮胎复杂刷子模型。通过模型推导得到磨损量与轮胎侧偏刚度、回正刚度的关系,以该关系为UniTire轮胎模型的建模基础表达公式,建立考虑磨损的UniTire侧偏模型。为验证模型的正确性,采用3种磨损状态的侧偏数据进行参数拟合,得到考虑磨损的UniTire侧偏模型,并预测其他2种磨损状态下的轮胎侧偏特性。预测模型的仿真结果与试验结果之间的误差较小,有效证明了考虑磨损的UniTire侧偏模型的预测能力。本研究有助于完善UniTire轮胎模型,为UniTire模型室内外扩展应用提供理论和技术支持。     

基于加速度变化率的轮胎等效侧偏刚度估计方法

等效侧偏刚度精确地反映了轮胎的侧偏特性,是汽车操纵稳定性研究中的重要参数。为此提出了基于加速度变化率的汽车轮胎等效侧偏刚度估计方法。采用三自由度汽车动力学模型,把前后轮侧向力的时间变化率表示为加速度变化率的函数。利用轮胎力学特性理论推导出瞬时等效侧偏刚度的估计公式,在汽车纵向加速度为稳态的条件下,利用轮胎侧向力的时间变化率和轮胎侧偏角的时间变化率来估算轮胎瞬时等效侧偏刚度。通过ADAMS软件的整车常半径转向虚拟试验对估计方法进行了验证。虚拟试验结果表明提出的方法具有较好的估计精度。     

轮胎非稳态侧偏特性对汽车操纵性的影响

以考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型为基础,建立考虑轮胎非稳态侧偏特性的角输入汽车模型,分析轮胎非稳态侧偏特性对汽车操纵性的影响。     

基于轮胎侧偏频率响应的汽车摆振分析

基于小幅纯转向运动时的轮胎侧偏频率响应函数,分析了轮胎的侧偏频率响应及其与汽车前轮摆振的关系。根据车轮摆动时路面对汽车转向系统的能量传输的大小和方向,提出了减小汽车摆振倾向的途径。     

基于多轴电液伺服转向系统的重型车辆操纵稳定性研究

车辆的操纵稳定性是影响车辆行驶安全性的关键因素,操纵稳定性分析通常基于经典线性二自由度车辆动力学模型。该模型忽略了转向系统的影响,直接以前轮转角为输入,无法充分描述车辆的操纵稳定性。以多轴电液助力式转向车辆为研究对象,在二自由度动力学模型的基础上进一步考虑了电液伺服转向系统对车辆操纵稳定性的影响,建立以转向盘转角为输入的多轴电液助力式转向车辆二自由度动力学模型并进行仿真分析。结果表明,电液伺服转向系统模型的加入显著增加了多轴车辆到达稳态转向的时间,且在小转角转向时车辆瞬态质心侧偏角峰值降低,车辆操纵稳定性有所改善。因此,考虑电液伺服转向系统部分的模型可有效提升重型多轴车辆转向性能分析的准确度。     

基于智能体——神经网络的轮胎侧偏特性

在轮胎接地压力试验台上测量轮胎在充气气压、垂直载荷、轮速等变化的18种工况下获得的轮胎侧偏特性,并定性地分析侧偏特性与侧偏角、轮速、垂直载荷和充气压力等众多因素关系,揭示出它们之间的函数关系表现出复杂的非线性。据此,将558个样本数据点作为网络特征参数,训练和建立自适应神经网络模型,进行网络逼近。由于存在网络层数和节点的增加带来的计算量大和众多非线性传递函数相互叠加造成的网络不确定性以及误差大的问题,应用智能体技术,对神经网络的训练过程进行优化。仿真结果表明,效果较好,该曲线的平均误差小于1.5%。通过与魔术公式轮胎模型比较分析,得到所采用的模型更加逼近轮胎试验曲线,表现出明显的优越性,可为汽车理论研究提供一定参考。     

矿用车辆轮胎的磨损分析与维护措施

矿用车辆由于所处运行环境恶劣,轮胎消耗较大,轮胎费用在运输成本中约占10%～20%,轮胎消耗直接关系到矿用车辆运行成本和运输效率。论文通过对影响矿用车辆轮胎的主要因素的分析,提出了正确使用和维护车辆轮胎的措施,以延长轮胎的使用寿命。     

爆胎车辆稳定性控制

为控制爆胎车辆的稳定性,基于UA-Tire理论模型建立了爆胎轮胎模型,并通过修改该轮胎模型参数建立了轮辋触地模型,将此两种模型载入CarSim构建爆胎车辆模型。结合传统稳定性控制方法,设计了模糊控制器,对爆胎车辆模型的附加横摆力矩进行非线性控制。以100 km/h直线、弯道行驶爆胎及爆胎急转向工况为例,利用CarSim与Simulink进行了联合仿真,结果表明:建立的轮辋触地模型能够模拟触地时车轮的力学性能;设计的控制器有效控制了爆胎车辆的侧向位移、横摆角速度与车身侧倾角等,并防止了轮辋触地。     

轮胎胎体轮廓设计对侧偏刚度的影响研究

以某205/55R16型轿车子午线轮胎为研究对象,利用ABAQUS建立计及复杂花纹的轮胎稳态侧偏滚动3D有限元分析模型,并通过侧偏特性转鼓试验验证仿真模型的可靠性。为研究胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响,以胎体弦平衡轮廓理论为基础,提出带束层压力分担率简化为梯形的修正胎体弦平衡轮廓理论,编制轮廓计算程序。结合仿真模型,从接地特性和侧偏刚度的角度与现行设计轮胎作对比分析;进而设计出不同带束层压力分担率的胎体轮廓,仿真研究不同带束层压力分担率下胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响。结果表明,应用胎体弦平衡轮廓修正理论设计的轮胎接地面积略有增大,接地压力偏度值下降;接地特性的改善使轮胎的侧偏刚度得到提升,有利于轮胎的操纵性能;不同带束层压力分担率的胎体轮廓对轮胎的侧偏刚度具有一定的影响。     

多轴汽车的操纵稳定性仿真研究

应用虚拟样机技术,在ADAMS/Car中建立了多轴重型汽车的各子系统模型,由相应的通讯器进行整车动力学模型的装配。通过双轮同向和反向激振仿真分析,获取了钢板弹簧的特性参数,验证了模型的合理性。通过整车的静平衡仿真分析,确保了操纵稳定性仿真试验是在轮胎被整车自身重力压缩并达到平衡之后开始的。以建立的整车模型为研究对象,进行转向盘角阶跃输入和蛇形仿真试验,依据试验结果对该车的操纵稳定性进行评价。试验结果表明:较小的横摆角速度超调量可以保证汽车的瞬时响应特性,车身的侧倾刚度和垂直方向转动惯量对操纵稳定性产生的影响很大,这为实际样车操纵稳定性的研究提供了理论参考。     

基于轮胎侧偏特性的汽车自适应前照灯转角修正方法及跟随效果研究

由于汽车前照灯转角和汽车的运动状态有关,而汽车的运动状态又受轮胎侧偏特性的影响,因此本文利用前后轮侧偏角的绝对值之差来修正前照灯理论转角;然后,在Simulink中建立步进电机仿真模型,在ADAMS中建立前照灯减速机构虚拟样机模型,再通过两者组合成前照灯转角开环控制系统.把前照灯理论转角输给该开环控制系统,通过MATLAB/Simulink和ADAMS的之间的软件通信接口,实现了2个软件的联合仿真,得出了前照灯的实际输出转角对需求理论转角的跟随曲线.     

Real-time Tire Parameters Observer for Vehicle Dynamics Stability Control

The performance of the vehicle dynamics stability control system(DSC) is dominated by the accurate estimation of tire forces in real-time.The characteristics of tire forces are determined by tire dynamic states and parameters,which vary in an obviously large scope along with different working conditions.Currently,there have been many methods based on the nonlinear observer to estimate the tire force and dynamic parameters,but they were only used in off-line analysis because of the computation complexity and the dynamics differences of four tires in the steering maneuver conditions were not considered properly.This paper develops a novel algorithm to observe tire parameters in real-time controller for DSC.The algorithm is based on the sensor-fusion technology with the signals of DSC sensors,and the tire parameters are estimated during a set of maneuver courses.The calibrated tire parameters in the control cycle are treated as the elementary states for vehicle dynamics observation,in which the errors between the calculated and the measured vehicle dynamics are used as the correcting factors for the tire parameter observing process.The test process with a given acceleration following a straight line is used to validate the estimation method of the longitudinal stiffness;while the test process with a given steering angle is used to validate the estimated value of the cornering stiffness.The ground test result shows that the proposed algorithm can estimate the tire stiffness accurately with an acceptable computation cost for real-time controller only using DSC sensor signal.The proposed algorithm can be an efficient algorithm for estimating the tire dynamic parameters in vehicle dynamics stability control system,and can be used to improve the robustness of the DSC controller.     

车辆弯道制动防抱死系统仿真

基于Matlab/Simulink仿真技术,充分考虑车辆弯道制动时因为纵向和侧向加速度的存在而引起轮胎所受垂直载荷的变化,建立了汽车弯道行驶的八自由度整车动力学仿真模型,嵌入了ABS控制逻辑模型。对弯道制动工况下的车速、横摆角速度、转弯半径以及车轮滑移率的变化进行了仿真计算,结果表明该模型可以全面准确的模拟车辆在弯道制动时的运动状况,为开发和改进ABS系统提供了很好的参考依据。     

汽车动力学仿真中轮胎模型的建模

针对当前车辆动力学模拟与动态控制研究中所采用的经验轮胎模型需要大量实验数据的情况,探讨了利用理论轮胎模型来进行车辆动力学建模与仿真的实现方法,以改善轮胎经验模型对实验数据过于依赖的不足。通过研究,利用MATLAB／Simulink软件实现了Gim理论轮胎模型的模块化建模和动力学仿真分析。仿真结果和实验数据的对比表明：Gim理论轮胎模型的精度高,能准确预测轮胎的力学特性;所建立的Simulink轮胎子模块通用性强,所需参数少,运算快,为车辆动力学的实时仿真提供了很大方便。