考虑轮胎侧偏刚度的汽车转向理想线研究

建立了前、后驱汽车低速转向时的受力模型,用解析法列出其方程并求解,同时得到了受力模型中各力的影响因素和变化趋势;分析了刚性轮胎和弹性轮胎在侧偏力作用下的侧偏现象;定义了汽车转向前点和汽车转向理想线,提出了一种求取转向理想线的方法,分别用给定预偏角和侧偏角以及侧偏后前点距后轴距离两种的关系来判断此方法的正确性,结果证明此方法能很好地求得转向理想线;修正了考虑侧偏刚度后的阿克曼转向原理并分析了修正阿克曼转向原理的影响因素。     

考虑胎体复杂变形的轮胎稳态侧偏特性理论模型

定义反映胎体变形特征和印迹压力分布特征的物理参量,推导出考虑胎体复杂变形的轮胎稳态侧偏理论模型,并经试验得以验证。由该模型可直接导出多种简化理论模型,还能直接计算起滑点发生在印迹的两个端点时的侧偏特性。     

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。     

考虑横向载荷转移的4WID-EVs侧向力及侧偏刚度估计

针对分布式电驱动汽车轮胎侧向力和侧偏刚度不易测量的问题,考虑到车辆横向载荷转移,结合无迹卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波优点,设计了双卡尔曼滤波观测器分别估计轮胎侧向力和侧偏刚度。建立7自由度车辆模型,基于无迹卡尔曼滤波算法设计轮胎力观测器,并以此作为侧偏刚度观测器的输入;基于扩展卡尔曼滤波算法设计了轮胎侧偏刚度观测器;最后,在MATLAB/Simulink环境下仿真分析,结果表明在不同行驶工况下该观测器均能够有效估计出轮胎侧向力和侧偏刚度。     

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。     

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。     

冰面和干燥路面上轮胎侧偏特性的试验研究

采用自行研制开发的平台往复式轮胎力学静特性试验机,研究了两条规格和胶料性能相同但胎面花纹不同的子午线轮胎在干燥路面和冰面上的侧偏特性,并进行了对比分析。重点讨论了冰面温度、轮胎负荷、轮胎气压和胎面花纹等因素对侧偏特性的影响规律。结果表明:低温冰面上轮胎的侧偏特性与干燥路面上的轮胎相似,但胎面花纹对冰面轮胎的侧偏特性产生更明显影响;在允许范围内适当降低气压有利于轮胎的操纵稳定性。     

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。     

多轴车辆轮胎侧偏磨耗控制方法

针对多轴车辆轮胎磨损较为严重的特点,建立多轴车辆转向动力学模型。在考虑轮胎侧偏磨耗功率分析的基础上,在保证车辆质心侧偏角为零的前提条件下,以整车轮胎磨耗功率最小为目标,以车辆匀速行驶受力平衡为约束条件,利用拉格朗日乘子算法对多轴车辆各轮胎侧偏角进行优化,获得了多轴车辆在匀速转向行驶过程中各轴轮胎侧偏角和驱动力的函数关系式;得到轮胎侧偏磨耗最小条件下的轮胎侧偏角和驱动力的变化规律。分析结果表明:车辆同轴左右侧轮胎侧偏角相等时,轮胎侧偏磨耗功率最小;在轮胎侧偏磨耗功率最小的条件下,轮胎侧偏角、驱动力不仅与车辆质心位置、车轴分布、轮胎侧偏刚度结构有关,而且与车辆的行驶状态有关;控制方法简单易实现,可有效降低轮胎磨耗,降低车辆使用成本。     

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。     

考虑迟滞行为的重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

重型车辆原地转向阻力矩是影响其转向系统设计与控制性能的关键参数之一,精确可靠的阻力矩模型对提升转向驱动系统的设计水平、稳定性与控制能力有重要作用。为建立可精确复现实际转向工况的阻力矩模型,将轮胎转向时胎面单元变形产生的弹性迟滞摩擦力与Maxwell迟滞模型结合,提出考虑轮胎迟滞行为的原地转向阻力矩模型,可对轮胎任意换向下的阻力矩进行有效预测。基于重型车辆单轴转向系统测试台,试验探究转向频率、转向角幅值和垂直载荷对阻力矩的影响规律;基于典型迟滞行为设计系统转向角输入,明确原地转向阻力矩模型对擦除特性、多值特性、同余特性和返回点记忆性的复现能力与其实际迟滞行为。试验结果表明,该模型可以复现擦除特性、同余特性和多值特性的典型迟滞行为,这与标准迟滞系统一致,具有普遍性,但重型车辆转向阻力矩在返回点记忆特性上存在特殊性,即仅在轮胎回转角大于蓄力角度时才表现出良好的返回点记忆特性。综上可为重型车辆原地转向阻力矩研究提供有价值的模型参考。     

基于特定赛道的方程式赛车转向梯形优化与虚拟试验

以对某方程式赛车的转向梯形传动机构进行优化为目的,基于转向梯形的运动学特性,及对赛车在特定赛道上比赛时传感器所采集的方向盘转角数据的分析,通过引入加权因子建立了以理想Ackerman几何关系为目标函数的优化模型,利用非线性最小二乘法进行了优化。并通过机械系统仿真软件ADAMS建立了赛车的虚拟样机整车模型,在通过试验验证其准确度的基础上,对优化前后的赛车的操纵特性进行了对比。虚拟试验结果表明,优化后的赛车不足转向特性略有加大,同时转向时前轮距变化幅度变小,转向时外侧车轮更加垂直于地面从而可以提供更大的侧向力,并且轮胎跳动时的前束角变化幅度变小。为同类赛车的转向梯形设计提供了借鉴。     

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。     

驾驶员理想转向盘力矩特性研究

对驾驶员理想转向盘力矩的影响因素进行分析,提出了一种用以描述稳态转向工况的驾驶员理想转向盘力矩模型。针对三款不同型号车辆进行驾驶员转向盘力矩道路试验, 建立了中国西南地区驾驶员理想转向盘力矩模型,研究结果表明: 一定车速下,驾驶员理想转向盘力矩是转向盘转角或者侧向加速度的增函数,但随着转向盘转角或者侧向加速度的增大,驾驶员理想转向盘力矩增大的程度减缓;一定转向盘转角或者侧向加速度下,驾驶员的理想转向盘力矩与速度近似成线性正比关系;如果车辆的体积、车重相近,道路条件相同,驾驶员理想转向盘力矩与车辆的型号无关。     

赛车差速器端盖设计与制造研究

对差速器端盖的设计、差速器端盖的制造、差速器端盖的实施验证几方面进行详细描述。通过此项研究。可大大提高各种赛车差速器在赛车上的利用率,并掌握和了解到更多方面的设计及制造技能。     

FSAE赛车前轮定位参数的优化研究

针对大学生方程式(FSAE)赛车前轮定位参数的优化设计问题,基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车双横臂独立悬架的仿真模型,对前轮定位参数进行仿真分析。利用ADAMS/Insight模块进行优化设计,确定设计参变量和设计目标,对所选定的设计目标进行影响因素分析;根据优化结果修改前悬架仿真模型,再次进行前轮定位参数的仿真分析。结果表明:赛车车轮上下跳动时,优化后的前轮定位参数能够在合理的范围内变化,满足赛车悬架设计要求,赛车悬架的主要性能得到明显提高。     

New Method for Monitoring Tire Pressure of Cars Based on the Tire Radial Deformation

Monitoring tire pressure of cars and signaling abnormal conditions is an important means to prevent deadly accidents. Large achievements have been gained, especially in direct tire pressure monitoring system(TPMS). But there has been rarely research on indirect TPMS in the world. In China, the research on indirect TPMS is almost lacking. The international research on the indirect monitoring tire pressure method is mainly based on measuring and comparing the rotating speed of wheels. But it is very difficult to measure wheel rotating speed accurately because of the influence of many random factors. In this paper, the authors propose a new method in which the tire pressure can be monitored indirectly. This method can be used for tire calibration, wheel speed frequency standardization, wheel speed frequency comparison, and abnormal tire pressure determination. The pulse frequencies from wheel speed sensors of ABS are used to indicate tire deformation. Because the frequency has a relationship with tire deformation, the tire deformation reflects the tire pressure. Small sample statistics is used in the new method to increase the accuracy, and the experimental samples using the principle of the new method have been made and tested. The result of vehicle tests on road demonstrates that the method is efficient and accurate to monitor tire pressure. The research has positive potential for developing products.     

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。