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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

轮胎稳态侧倾力学特性理论建模

研究了轮胎侧倾建模机理,并在此基础上导出了轮稳仿而倾的侧向力、回正力矩、纵向阻力和翻转力矩特性表达式。讨论了车轮定位时侧倾角与前束角的关系,引入了有效侧倾角概念,并基于此给出了子午线轮胎比斜交轮胎侧倾侧向力小的理解解释。     

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。     

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。     

胎侧刚度非线性的分析及其对轮胎模型的修改

通过胎侧的薄膜模型和曲梁弯曲模型的力学分析，分别推导出了径向刚度和侧向刚度的计算公式，验证了胎侧具有随变形而减弱的非线性刚度特性，说明在直接模态参数的建模中，应考虑胎侧非线性弹性特性，为轮胎模态参数的修正提供理论基础。计算结果表明考虑胎侧非线性刚度能有效提高轮胎模态模型的精度。     

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。     

基于SWIFT轮胎模型的车辆行驶平顺性仿真

ADAMS软件是世界范围内广泛使用的机械系统仿真分析软件,该软件的12.0版本开始提供SWIFT轮胎模型。介绍了SWIFT轮胎模型及其包容特性。将三维CAD软件PRO/E和多体动力学软件AD-AMS结合起来,构建了1/2车辆模型,进行平顺性仿真,并对结果作简要分析。     

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。     

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。     

一种汽车动力学仿真模型

介绍一种汽车动力学仿真模型，讨论与之有关的轮胎摩擦特性，转谢系统模型，车轮纵向滑动率计算，轮胎侧向力滞后，操纵模型和倾翻模型等问题。