基于接地性态和解析方法的轮胎减磨优化及影响规律研究

接地性态是轮胎磨损的重要影响因素。本文结合轮胎刷子模型和环模型,建立了基于接地性态的轮胎磨损数学解析模型,并利用粒子群优化算法对轮胎进行了减磨优化。结果表明,接地性态中最大接地压力与滚动阻力矩是影响轮胎磨损量的最主要因素,接地长度在优化过程中的变化不明显,接地压力非对称性指数对轮胎磨损量影响的规律性较弱。研究结果可以为轮胎的减磨优化提供一种可供借鉴的思路。     

滚动轮胎侧倾接地性能有限元分析

建立子午线轮胎滚动分析的三维有限元模型,在模型中充分考虑轮胎材料和结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合以及轮胎与轮辋、地面的接触摩擦等状况,研究轮胎侧倾滚动状态下的速度和外倾角对轮胎变形、接地区应力和帘线的应力分布规律的影响.     

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。     

轮胎物理参数对接地压力分布非对称性的定量影响研究

提出接地压力非对称指数的概念,利用轮胎环模型来定量研究接地压力分布的不对称性,分析了物理参数对非对称指数的非线性影响规律。结果发现影响轮胎接地压力分布非对称性的主次因素依次为:角速度、阻尼、带束层有效密度、充气压力、垂向载荷、侧壁径向弹簧参数、带束层径向弹簧参数及带束层有效抗弯刚度。在参数±40%变化范围内,垂向载荷、充气压力和侧壁径向弹簧参数对接地压力分布非对称指数的影响最大。     

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。     

基于胎面接地变形特性的轮胎噪声和抓地性能研究

为研究胎面接地变形特性与轮胎噪声和抓地性能的关联关系,选取10条型号相同但胎面花纹结构不同的PCR轮胎作为研究对象,通过VIC-3D全场非接触应变测量系统获得了试验轮胎额定载荷下的接地变形特性参数,随后采用相关性分析法筛选出与轮胎噪声、抓地性能呈高相关性的接地变形特性参数,并借助ISIGHT软件构建了表征轮胎噪声和抓地...     

基于解析弹性基础的重载轮胎动力学建模与分析

以重载大扁平比轮胎为研究对象,基于弹性基础的柔性胎体模型为基础,分别从大扁平比胎侧曲梁的刚度建模、基于解析弹性基础的轮胎动力学建模两方面开展研究.建立考虑预紧力弦效应和结构弯曲效应的大扁平比胎侧曲梁解析刚度模型,并研究胎侧曲梁非均匀截面特性和几何、结构参数对解析刚度的影响规律.结果表明:①重载轮胎在0～180Hz范围以...     

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。     

考虑迟滞特性的轮胎纵向动力学模型

轮胎是汽车唯一接地部件,提供汽车运动需要的所有驱动、转向和制动力。轮胎模型是汽车动力学的基础,汽车动力学及其控制技术的进一步发展有赖于精确的轮胎模型技术。为此提出一种考虑轮胎变形迟滞特性的轮胎简化物理模型,结合电容-电阻(Resistor-Capacitor,RC)迟滞算子,分析轮胎胎体压缩回弹和制动力加载卸载两个层面的迟滞特性,并分别建立纵滑工况下的轮胎稳态模型HysTire和动态模型Dyn-HysTire。为了验证HysTire模型和Dyn-HysTire模型的准确性,对某型号Pirelli轮胎纵滑工况下的试验数据进行建模。结果显示,稳态模型HysTire提供了与魔术公式相似的拟合精度,而引入滑移率变化率的动态Dyn-HysTire模型的拟合结果的均方差(Mean square error,MSE)值相比于魔术公式降低了约30%,显著提高了轮胎的仿真精度。另外Dyn-HysTire模型同样提供了堪比LuGre模型和PAC2002模型对轮胎动态特性的表达能力。最后在1/4车辆ABS仿真中进一步验证,相比于魔术公式,考虑迟滞特性的Dyn-HysTire模型更能反映出轮胎的真实力学特性,...     

考虑轮胎弛豫特性的轮毂电机驱动电动汽车鲁棒自适应驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制问题,充分考虑轮胎弛豫特性对加速舒适性的影响,提出一种基于线性参数时变-鲁棒保性能极点配置的驱动防滑控制方法。阐述轮胎弛豫特性与传统稳态车轮旋转动力学的耦合机理,指出弛豫特性是造成的滑移率振荡的原因,并依此建立弛豫车轮旋转动力学模型。为了抑制车轮滑转的同时降低弛豫特性对纵向舒适性的影响,基于保性能极点配置方法设计驱动防滑控制系统。针对模型中存在的摄动参数与时变参数,构建鲁棒控制-增益调度策略保证滑移率跟踪的稳定性。数值仿真和实车试验结果表明,所设计的驱动防滑控制系统可以实现任意路面附着与初始车速下车轮滑移率的自适应控制,具有较强的鲁棒性。与传统的驱动防滑控制系统相比,其对车身加速度振荡的抑制更加明显,提高轮毂电机驱动电动汽车的纵向稳定性和加速舒适性。     

汽车轮胎等效模型探讨

给出了轮胎垂直(径向)振动等效平面模型,并在此基础上,具体分析了轮胎等效粘弹性阻尼圆环模型的建模与计算结果;通过与弹性基环梁模型计算结果比较,可知考虑了等效胎面层粘弹性阻尼影响的圆环弹性基础模型,有效地提高了子午线轮胎固有频率的计算可信度。     

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。     

二重分形特征表面弹塑性接触模型的研究

基于Bhushan的二重分形弹塑性接触模型，完全分析和推导出弹塑性接触点上接触线长度与总载荷的关系，对二重分形特征表面弹塑性接触模型作了进一步的完善。     

考虑摩擦因素影响的结合面切向接触阻尼分形预估模型及其仿真

为准确计入结合面表面微观形貌对结合面的影响,提出结合面的“固-隙-固”接触模型。基于该接触模型和接触分形理论以及赫兹理论,建立考虑摩擦因素影响的结合面切向接触阻尼的分形预估模型,并通过数值仿真研究揭示有关参数对结合面切向接触阻尼的影响,为后续结合面动力学建模和动力学特性分析做准备。仿真分析结果表明：结合面的切向接触阻尼随结合面实际接触面积的增大而增大;随结合面法向载荷的增大而减小;随结合面间摩擦因数的增大而趋于恒定;实际接触面积影响cte*-μ曲线转折点(即临界摩擦因数μc)的位置,随着实际接触面积的增大,临界摩擦因数μc亦同时增大;不同的分形维数取值,尤其是分形维数取值在临界值(D=1.55)的两侧时,结合面间的接触行为存在较大差异。