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。     

大侧倾角下UniTire稳态侧倾侧偏工况侧向力模型

大侧倾角下,轮胎侧偏力学特性仅仅采用等效侧偏角的方法不能进行准确描述,还需要考虑侧倾对其他关键参数的影响。基于简单刷子模型,建立轮胎稳态侧倾侧偏工况侧向力物理模型,导出用于半经验建模的理论边界条件。采用定性分析及试验观察相结合的方法分析侧倾对侧偏刚度和摩擦因数的影响,并建立相应的半经验模型。根据理论边界条件,分析侧倾对UniTire稳态侧向力模型中曲率因子的影响,并提出新的曲率因子表达式。通过轮胎试验数据进行参数辨识,结果表明所建立的UniTire稳态侧向力模型具有很高的精度,并且能够表达大侧倾角下轮胎的力学特性。     

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。     

子午线轮胎静态侧倾性能有限元分析及试验研究

采用三维非线性有限元分析方法,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了子午线轮胎195/60R14在不同角度侧倾接地时的变形情况,与试验结果进行了比较。分析了轮胎在静态不同角度侧倾接地状况下载荷-下沉量变化、接地区压力分布、接地区摩擦力分布、侧倾侧向力-侧倾角变化关系;采用连续加载-卸载方式,开展了轮胎侧倾接地试验,实时记录了轮胎受力与变形关系,采用压力敏感膜测量了轮胎侧倾接地时的接地区压力分布状况。结果表明,轮胎侧倾接地状况下的变形及接地区压力分布趋势的计算结果与试验测试结果一致。     

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。     

轮毂电机驱动汽车侧向稳定性底盘协同控制

轮毂电机驱动汽车可以通过差动驱动抑制车辆横摆和侧倾运动,从而提高车辆侧向稳定性,但受轮毂电机力矩和地面附着力约束的限制,作用效果薄弱。为提升车辆侧向稳定性控制效果,提出综合差动驱动、主动转向和主动悬架的车身横摆与侧倾稳定性底盘协同控制方法。根据轮毂电机驱动汽车特点,对其侧向失稳机理进行分析,基于模型预测控制设计前轮主动转向控制器;利用所提出的变系数指数趋近率求解期望横摆控制力矩,基于最优控制算法计算侧倾控制力矩;最后,构建集成差动驱动、主动转向和主动悬架的侧向稳定性控制器并完成整车侧向稳定性协同控制仿真验证。研究表明,所提出的底盘协同侧向稳定性控制方法可以有效控制车辆的横摆和侧倾运动,使其收敛于理想控制域,为轮毂电机驱动车辆的主动安全性控制提供了理论支持。     

轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。     

液罐车流-固耦合分析及优化设计

在液罐车转向的过程中,罐体内液体的晃动会对液罐车产生侧向冲击力和侧倾力矩。以非满载液罐体为研究对象,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)对转向工况下的液体晃动进行数值分析,获得了侧向加速度和充液比对液晃的影响规律。建立液罐车侧向动力学模型,仿真结果表明,充液比为50%~70%时液罐车侧翻阈值较小。对罐体内部结构进行优化设计,设计一种倒V型防波板装置来降低液体对罐壁冲击。研究了9种倒V型防波板在不同充液比时的减晃效果,结果表明,安装三块夹角为150°的V型防波板防晃效果最好。搭建缩比液罐车侧倾台架,利用电动液压缸举升整个钢板平面和滑台以模拟罐车侧倾状态,同时滑台带动罐体向反方向平移,实现质心位置纠正,从而减小液体侧向晃动力与侧倾力矩,提高了液罐车的侧向稳定性。     

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。     

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。     

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。     

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.     

UniTire统一轮胎模型

UniTire模型是用于车辆动力学仿真和控制的非线性非稳态轮胎模型,能够准确描述轮胎在复杂工况下的力学特性。UniTire模型以理论模型为基础,采用无量纲的表达形式,具有统一的滑移率定义;统一的无量纲印迹压力分布表达;统一的各向轮胎力无量纲建模;统一的各向摩擦系数表达;无量纲边界条件的统一满足;不同速度下轮胎模型的统一表达;稳态与非稳态特性的统一;侧倾、转偏作用与侧偏特性的统一。不仅能够对各种工况下的轮胎力学特性进行高精度的表达,还具有良好的外推能力和预测能力,能够对复合工况、不同路面和不同速度下的轮胎特性进行准确的预测。本研究围绕UniTire的建模思想,介绍UniTire建模的理论基础、稳态和非稳态模型以及模型的表达和预测能力并进行试验验证。     

基于前后轮制动力分配的车辆横摆力矩调节方法研究

针对在低附着系数路面转向工况下,基于单轮制动力调节车辆横摆力矩的方法难以纠正不足或过多转向的问题,提出基于前后轮制动力分配调节横摆力矩的方法,该方法根据轮胎非线性特性,分析轮胎所受地面制动力和侧向力及其产生的车辆横摆力矩之间的非线性关系,求解不同路面附着系数时前后轮地面制动力的分配比例,据此产生车辆横摆力矩来改善车辆转向特性。以某款乘用车为研究对象,利用车辆动力学仿真软件veDYNA对该方法进行双移线工况的仿真。     

浅谈桥架型起重机的上拱度设计

论述应保留上拱度的原因和必要性,通过对预拱度影响因素的讨论,建议当跨度大于20m时取S/1000作为上拱度值的上限,取消下限要求,具体要求由用户和制造厂共同商定。     

一种双焦点曲面的测量用转动架的设计原理

介绍了转动架驱动头盔面窗进行多个光学性能参数测量时 ,能使固定的测量光束在透射头盔面窗上的任何点通过其两个焦点 ,实现正确的测量。关键在于这种双焦点曲面的几何特性和转动架的独特设计     

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。     

基于Geomagic的玩具异形曲面快速数字建模技术研究

对于玩具异形曲面,采用Geomagic快速完成数字建模技术,快速的点云数据处理,直接生成原型曲面.