用ANSYS分析工程车辆轮胎与路面接触的问题

在模拟工程车辆轮胎和路面的接触关系中,如何选择更精确的分析算法,一直是研究工程车辆对路面的作用的关键问题.在ANSYS中建立好工程车辆轮胎和路面的等效有限元模型之后,通过接触对工具建立轮胎和路面之间的接触关系,并且对ANSYS提供的各种分析算法进行分析对比.结果表明,工程车辆轮胎与路面接触问题最好的接触算法是Lagrange算法,接触行为是粘接(bonded).分析思路可以为以后的研究人员提供一定的借鉴和参考.     

汽车-道路相互作用研究进展

回顾汽车-道路相互作用的研究历程和主要研究内容,分析汽车系统动力学、轮胎动力学和路面结构动力学三个研究领域之间的关系,分别从车辆的随机振动与道路友好性悬架、轮胎-路面接触动力学和动载荷下道路结构动力学三个层面对研究进展进行综述,提出汽车-道路相互作用研究中存在的问题和未来的发展方向.当前汽车-道路相互作用研究多集中于单一领域或者三个领域简单叠加,忽略或简化了汽车-道路之间相互作用、互相约束的复杂动态耦合关系,但是要满足车辆更高的控制精度和动力学性能优化,需要更多的考虑汽车-道路之间的相互作用关系.对于胎路接触关系,现有的研究多是以路面的特定参数来描述轮胎自身的滞回特性,考虑轮胎与路面之间的动态耦合特性需要更深一步研究.简单的路面不平度模型对路面的形貌描述不够,制约着车-路相互作用的研究,开展路面形貌特征的提取、描述和重构仍很重要.车辆运动控制的实现和控制器的设计多依赖于质心的动态响应和路面附着状况,汽车-轮胎-地面瞬态耦合机理及路面参数的高精度快速识别将是极具理论难度与工程应用的研究.此外,轮毂电机在新一代智能电动汽车的应用,改变了汽车底盘构型及载荷分布,考虑路面随机激励、电机激励及车路耦合激励的综合作用研究车-路相互作用及智能控制也是一项具有挑战性的科学问题.     

基于ADAMS/Car Ride汽车平顺性仿真

以多体动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS/Car专业模块建立某轿车的整车样机模型。根据路面不平度位移功率谱密度推导路面随机激励数学模型,由路面轮廓发生器产生随机路面,并进行了随机路面输入下的汽车平顺性仿真。其研究结果为虚拟样机技术在车辆工程中的实际应用提供了参考,为进一步对实际车辆做其他设计分析打下了良好的基础。     

重型工程车辆复杂路面牵引力控制研究

针对重型工程车辆行驶过程工作条件变化剧烈、行驶特性差等问题,通过在车辆中引入发动机油门和制动转矩控制,建立重型工程车辆模型,提出一种针对复杂路面工况的重型工程车辆牵引力综合控制策略。     

汽车随机路面输入平顺性仿真分析

以某多功能商务车为研究对象,利用ADAMS软件建立了车辆多刚体动力学模型,并进行了随机路面输入下的汽车平顺性仿真。仿真结果和试验结果相当吻合,同时也验证了整车建模的正确性和准确性。其研究结果为虚拟样机技术在车辆工程中的实际应用提供了参考;为进一步对实例车辆做其他设计分析打下了良好的基础。     

一种附着系数实时可调的汽车制动模拟试验台 设计、分析与实验研究

为了实现车辆制动模拟试验中附着系数的准确模拟和实时可调,设计了一种汽车制动模拟试验台,通过控制磁粉离合器励磁电流,实时模拟不同路面附着系数;搭建了基于路面识别的单轮车辆制动系统仿真模型,进行了单一路面和跃变路面下的制动仿真;研制了车辆制动模拟实验系统,开展了单一路面下汽车制动模拟实验和跃变路面下附着系数跟踪控制实验。研究结果表明,在湿沥青路面上以120 km/h初速度制动时,相比于基于固定目标滑移率,基于路面识别的最佳滑移率下的制动距离缩短了3.1%,且在低附着路面下更为明显;单一路面下制动时车速和轮速的实验值与仿真值基本吻合;跃变路面下附着系数最大跟踪误差仅为6.2%,跟踪控制效果良好。     

弯坡路面的车路耦合仿真模型建立

现有的车辆与道路相互作用的研究只是考虑平直路面下路面不平整度引起的车辆动载荷分析,行驶工况对车辆动载荷的影响也很重要。针对车-路耦合作用的特点,运用ADAMS/Car动力学仿真软件,建立重型卡车的多自由度仿真模型和3D弯坡路面模型。重型卡车与弯坡路面耦合仿真模型的建立为更加精确地进行车辆-道路相互作用研究提供了可能。     

考虑轮径影响的履带式车辆振动分析

在车辆垂向振动的研究中往往把路面不平度直接作为路面对车辆的位移激励,未考虑车轮与路面间的几何关系对位移激励的影响。针对这种情况,分析了履带式车辆负重轮的轮径对车辆垂向振动的影响机理,推导了考虑履带滤波效应和负重轮轮径的车辆等效路面位移激励的计算方法,建立了描述车辆竖向振动的状态方程及其仿真模型,并针对正弦路面波形、周期性矩阵脉冲波形、单位冲击波形以及实际路面波形下车辆的振动进行了仿真分析。结果表明,路面位移激励只有考虑轮径的影响才能反映出车辆冲击、振荡、"平滑"等在行驶过程中与路面的真实相互作用情况。试验结果证明了所述等效路面位移激励算法和正弦路面下车辆的振动特性的正确性。     

六轮足地面无人车辆动力学建模及仿真研究

为了对六轮足无人车辆动力学特性进行研究,结合多体动力学理论,基于Recur Dyn仿真平台建立了路面系统模型和车辆动力学模型;选取典型路况、不同障碍对无人车辆进行多工况动力学仿真;仿真结果表明:所建三维路面模型能够较好的模拟实际随机路面;所建六轮足无人车辆模型越障性能较好,具有良好的通过障碍的能力。为六轮足无人车辆的设计和研究提供了模型参考。     

复杂动态路面的电动轮附着状态识别与稳定控制策略研究

复杂动态路面条件下的轮胎-路面附着稳定性识别与控制对电驱动车辆的安全行驶具有重要意义,但目前仍缺少有效的分析和判定方法。针对复杂动态路面切换的情形,从驱动力-附着力传递特性的角度,分析了路面切换过程中力传递因子的动态行为,提出了基于力传递因子的附着状态识别方法,分析讨论了路面切换后的车辆稳定控制策略。基于CarSim联合仿真对比验证了基于电气参数的力传递因子估计方法的正确性与有效性,结果表明利用力传递因子可以检测出路面附着特性的变化;采用降转矩稳定性控制策略,提高了车辆在路面附着特性变化时的附着稳定性。研究结果对提升电动车辆在复杂路面附着情形的安全性具有重要意义。     

整车道路模拟与道路试验关联研究

24通道道路模拟机能最大程度地复现路面对整车的激励,能真实、快速地暴露出大部分整车可靠性问题,它已成为整车可靠性开发重要的手段之一。为探讨整车道路模拟和道路试验的关联程度,进行了道路载荷谱采集和台架迭代,将试验场载荷和台架响应,从时域和频域多个角度进行对比分析,并与路试发生的故障进行对标分析,结果表明:24通道台架试验与路试具有非常高的关联度,在项目前期开发中,可替代路试以缩短试验开发周期。     

轮力传感器及其在汽车道路试验中的应用

汽车轮力传感器串接在轮胎轮辋和车桥轮毂之间，用于在汽车实车道路试验和室内台架试验时测量由地面或激振器作用于轮胎的六分力。轮力传感器研制的关键技术包括可靠且准确的信号和能量传输、信号的解耦、强度和结构安装要求等。详细介绍了轮力传感器的研究进展、设计原理、性能评价和误差分析等，最后对其在汽车道路试验中的具体应用做了介绍。     

轻型客车综合可靠性试验方法研究

整车道路强化试验是模拟客户的实际使用状况、进行产品开发验证的重要手段之一。运用汽车道路载荷谱技术和CAE技术,建立了客户道路载荷谱,优化了试验场道路里程比例分配。在优化的基础上,制订了新的道路试验规范,达到更好地模拟客户实际使用状况目的。     

考虑路面影响的车辆稳定性控制质心侧偏角动态边界控制

路面附着系数与车辆稳定性控制的效果紧密联系,因此有必要在考虑路面影响的情况下设计一种能够适用于多种路面的质心侧偏角控制策略。在7自由度非线性动力学模型的基础上,由车轮侧向力与路面附着的关系,分析不同路面对质心侧偏角控制的影响。根据路面附着系数的不同,通过定义极限边界和线性区域边界,设计变化的动态质心侧偏角安全边界。根据横摆角速度增益判断车辆是否处于非线性状态,并在有逼近安全边界的趋势时提前施加控制,以避免产生由车轮纵向力增加引起的侧向力减小所造成的加剧车辆侧滑的趋势。基于非线性输入的滑模控制算法设计质心侧偏角控制器。通过Matlab/Simulink仿真和实车试验验证了该控制方法能够在不同附着路面条件下的有效地保证汽车的行驶稳定性。     

考虑路面不平度的路面识别方法

基于滑移率控制的汽车电控制动系统实现的难点在于确定不同路面下的最佳滑移率。不平路面上路面不平度引起的动载荷会对汽车车轮速度、滑移率、制动力系数等参数带来波动,间接影响路面识别。在两种轮胎模型的基础上,将汽车平日里行驶的路面划分为6种类型,提出一种能适应不平路面的识别算法。依据路面最佳滑移率前制动力系数-滑移率曲线下的封闭面积构造一个能代表典型路面特征参数的特征值,给出6种典型路面的特征值区间并据此识别汽车当前行驶路面。建立含路面不平度激励的14自由度汽车动力学模型,通过在单一路面和对接路面上的汽车制动模拟试验验证了识别算法的有效性。结果表明算法能在不平路面上较准确、快速地识别当前给定路面状态并将识别结果便捷地用于汽车电控制动系统的最佳滑移率控制。     

Development of TCS slip control logic based on engine throttle control

Slip control systems are used to prevent wheel slipping and to improve acceleration performance, stability and steerability on slippery roads through the engine torque and/or brake torque control. This paper mainly deals with the engine control algorithm via adjustment of the engine throttle angle. The slip control algorithm developed in this research includes a control gain scheduling part and a road estimating part to enhance control performance. Various actual vehicle tests have been carried out on low friction roads in order to verify the developed slip control algorithm. The test results show that the controlled vehicle is superior to the non-controlled vehicle in acceleration performance and stability.     

混合动力城市客车制动能量回收系统道路试验

为提高制动能量回收系统性能,针对某型串联式混合动力城市客车,选用一种串联式制动能量回收装置进行道路试验研究.针对研究对象,设计出串联、并联等多种制动力分配策略;开发出一套道路试验测试系统,适用于中国典型城市公交循环等多种工况条件下进行道路试验;利用dSPACE硬件平台快速成型一个包含控制算法的控制单元,替代实际的整车控制器. 将所搭建的控制单元应用到实际的目标车辆上,利用自己设计的制动能量回收道路试验系统对目标车辆进行制动性能试验以及制动能量回收经济性试验等;重点研究不同策略下的制动能量回收的经济性及整车的制动舒适性,以及影响制动经济性与舒适性的因素.试验结果表明,所研发的制动能量回收装置能够实现不同的制动力分配策略,串联式制动能量回收策略能够在保证驾驶员制动感觉的前提下回收较多的制动能量,是多种方案中相对较好的选择.     

四轮驱动汽车牵引力控制算法

提出了实用的四轮驱动汽车牵引力控制算法。在确定控制系统结构的基础上,设计了车速估算算法、油门位置PI控制器和制动门限控制算法。为实现牵引力控制算法的快速开发,建立由传感器、执行器、工控机、采集卡和输入输出电路组成的车载快速开发平台。硬件在环试验和道路试验表明:传感器能准确检测输入信号,控制算法能根据输入信号生成控制指令,执行器能快速、准确产生动作以消除驱动轮过度滑转。     

路堤边坡植被盖度移动监测系统开发

为了完善公路区域植被监测体系,根据实际需求,在综合数学、力学、光学、3S等理论技术的基础上,开发设计了车载移动监测系统用来监测路堤边坡植被盖度情况。经过实地试验和校对,结果表明自制车载移动监测系统具有易操作、精确性高、经济等特点,为公路生态研究提供了一种经济有效的监测植被盖度的实用方法。