电动轮刚性环耦合特性模型建模与分析

为进行电动轮高频转矩激励下的振动响应分析,基于刚性环轮胎模型假设,考虑轮辋与轮毂电机弹性连接关系建立了电动轮刚性环耦合特性模型.通过电动轮工作模态试验对模型主要刚度参数进行了识别,并结合胎面参数分析了模型的固有特性.所建立的电动轮模型能够准确描述胎面径向一阶平移频率和周向旋转频率,且考虑轮辋与轮毂电机连接柔性改变了原有的轮胎环、轮辋固有频率分布,可以避开原有峰值频率.根据电动轮轮毂电机实测激励频率特征,对所建立的电动轮刚性环耦合特性模型进行了相应频率的转矩激励.分析表明,考虑轮辋与轮毂电机间弹性连接耦合特性关系,能够减小原有电动轮一阶径向平移频率附近的轮胎与车身的振动加速度响应,为电动轮结构设计提供理论指导意义.     

面向面内刚性环模型的变参数等效路面模型研究

针对重载车辆行驶过程中轮胎受力大、变形大,传统等效路面模型反映轮胎动态特性作用有限的问题,在定参数等效路面模型的基础上建立变参数串联椭圆凸轮模型,考虑轮胎受力情况对椭圆凸轮形状参数的影响。在MATLAB/Simulink中建立基于面内刚性环轮胎模型的1/4车系统仿真模型,分别对路面和椭圆凸轮进行离散化处理,采取循环迭代的方法同时仿真出等效路形与系统动力学特性。仿真结果表明,在低速行驶时两种模型仿真结果一致;在高速行驶条件下利用变参数等效路面模型计算所得等效路形失去对称结构,更加符合真实轮胎越障状况,为精确的面内刚性环轮胎建模提供方法和理论参考。     

多轮驱动车辆速差转向轮胎的切向与侧向联合模型

为研究轮式速差转向车辆在转向过程中轮胎的工作状态,通过基于二维载荷分布规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型对速差转向车辆的轮胎进行分析,推导并建立了轮胎的切向与侧向联合模型,并利用该模型分析车辆结构参数对轮胎力学特性的影响. 结果表明:在小半径转向情况下,印迹长度对侧向力影响较大.      

利用模态参数模型研究轮胎稳态侧偏特性

轮胎稳态侧偏特性模型是轮胎力学模型的一个重要组成部分。在静垂直模型基础上利用轮胎的侧向模态参数建立了轮胎稳态侧偏特性模型。对轮胎进行侧向激振试验得到轮胎的侧向模态参数,依据轮胎侧偏时印迹的几何变形及模态参数建模的思想,得到了侧向力分布。并由此推导出侧向力、回正力矩及侧偏刚度和松驰长度的计算表达式。计算在不同摩擦因数下的侧向力和回正力矩,结果与文献中的试验结果定性符合。而将结果转化为量纲为１的形式后与Ｆｉ－ａｌａ和桥石模型比较,结果表明两者拟合较好。     

轮胎与土壤相互作用的数学模型和实验研究

建立弹性轮胎与松软地表的相互作用的数学模型，研究土壤参数、轮胎参数和车辆性能的关系，对轮式越野车辆的设计选型和性能预测具有重要意义。该数学模型，考虑了轮胎与土壤交界面上的切向应力对垂直方向力的平衡，提出了体积变形量的概念，将在硬路面上测量到的弹性轮胎的变形特性转化到松软地表上。采用迭代算法，对弹性轮胎在不同松软地表上的轮胎变形、下陷，轮胎的牵引力、滚动阻力、扭矩、牵引因数、牵引效率进行了计算。利用研制的轮胎牵引驱动性能的电测实验装置和土壤特性的车载测量系统，在塔克拉玛干沙漠腹地分别对土壤特性和轮胎性能进行了现场实验。实验表明，计算结果和实验结果符合的较好。利用数学模型对弹性轮胎在松软地表的性能进行了预测分析。     

利用试验模态参数研究轮胎与地面的接触

轮胎是汽车的关键部件，轮胎的模态参数反映其本质特性。用模态参数研究轮胎特性是合理的新方法，按照这一思路研究轮胎与地面的静态接触问题（静态对应于零频率），探讨其可行性。平面内轮胎模型被分成胎体和胎冠，由试验模态参数构成的传递函数表示胎体特性；弹性常数表示胎冠特性。将印迹离散为足够小的单元，地面的垂直反力和摩擦力是对轮胎的输入，在给定垂直静载荷下，采用迭代算法确定压力分布和胎体变形，理论的压力分布规律和数值都符合实际，证明可以用试验模态参数研究轮胎力学。     

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点.目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术.研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法.该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性.所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义.     

汽车动力学仿真的轮胎翻倾力矩特性动力学模型

轮胎翻倾力矩特性对汽车烦翻的研究有重要影响,也是导致轮胎有效侧倾角的主要因素,对轮胎力学特性理论建模有重要意义。从理论及试验两个方面阐明了翻倾力矩的产生机理,推导了轮胎翻倾力矩的理论模型,进行了模型参数的试验辨识,给出了模型计算结果与试验数据的对比曲线。     

用有限元法分析轮胎结构与滚动阻力的关系

子午线轮胎的滚动阻力是影响汽车燃油经济性的一个基本因素,它受到越来越多的汽车生产商和消费者的重视.到目前为止,我国轮胎企业在降低轮胎滚动阻力方面所采取的措施主要是降低橡胶,特别是胎面胶的损耗因子,基本上很少从结构上考虑如何降低滚动阻力. 采用3D有限元分析法对特定的子午胎在不同负荷、不同速度下的滚动阻力进行了预测,在有限元模型的建立上,利用MSC.MARC软件,对子午胎的胎体、带束层、胎圈等部位采用了膜加强筋单元以及实体加强筋单元进行模拟,对橡胶材料则采用Yeoh材料模式来描述,橡胶的滞后损失由橡胶加工分析仪获得.所得的结果与实测值进行了比较,并获得了良好的效果.在此基础上,通过改变子午胎的结构设计参数以及橡胶的损耗因子,分别计算滚动阻力的变化,主要讨论结构设计参数变化对子午胎滚动阻力的影响.     

考虑声固耦合作用的光面胎滚动数值模拟

利用ABAQUS软件建立了考虑声固耦合作用的光面胎滚动有限元模型,并对其进行滚动工况下Mises应力、接地性能以及振动模态等力学性能分析。从动力学分析结果中提取光面胎结构有限元模型的表面振动加速度,导入LMS Virtual.Lab Acoustics软件,采用声学边界元法分析光面胎滚动噪声;探讨了接地印痕、载荷、胎压和下沉量之间的关系,并对近场噪声仿真值与实验测量值进行了比较。研究结果表明：考虑声固耦合作用的光面胎Mises应力、接地压力、接地印痕呈对称分布,接触印痕、载荷、胎压随下沉量的增加而增大;考虑声固耦合的光面胎滚动噪声主要分布于50~375 Hz低频段,且内胎气体在滚动工况下产生了稳定声压（8 dB（A））。     

基于改进粒子群算法的轮胎模型参数两级辨识

为提高PAC89(Pacejka'89 tyre model)轮胎模型的辨识速度和辨识精度,采用加入自适应权重和自然选择性的粒子群算法,并将PAC89轮胎模型参数分为两级,依次进行辨识.以轮胎模型侧偏力曲线的辨识为例,轮胎模型中的刚度因子、形状因子、峰值因子、曲率因子、垂直和水平偏移率为一级参数,通过改进粒子群算法进行一级辨识得到;组成上述因子的特性参数为二级参数,通过改进粒子群算法进行二级辨识得到.一级辨识收敛时的迭代次数小于40,二级辨识收敛时的、迭代次数在100左右,通过实验数据与辨识模型的对比得出平均相对残差为1.6961％.辨识结果表明,采用改进粒子群算法分两级对PAC89轮胎模型进行辨识的方法,能够在保证模型精度的同时提高辨识速度,是一种有效的多参数辨识方法.     

汽车轮胎侧偏特性的研究现状及其发展

汽车动力学的研究中必须考虑轮胎模型,轮胎侧偏特性直接影响到汽车的操纵稳定性和安全性．综述了轮胎的稳态与非稳态侧偏特性的研究现状及其特点,介绍了轮胎侧偏特性的试验研究方法以及人工神经网络模型在轮胎侧偏特性研究中的应用．指出了轮胎力学模型应满足的主要要求,并展望了轮胎力学建模的发展方向     

复合式后悬架轮胎偏磨损动态仿真

通过将轮胎偏磨损物理模型和轿车复合式悬架动力学模型结合起来，建立了可用于动态分析复合式悬架轮胎偏磨损的悬架-轮胎-地面动力学系统．轮胎偏磨损模型主要考虑了轮胎力学特性在胎宽方向的变化．采用正弦信号对悬架动力学模型进行激励，将采集到的各种参数的实时动态数据导人到物理模型中，通过计算胎宽方向的局部摩擦耗散能来预测轮胎的偏磨损．仿真结果与实际现象较一致，验证了模型的正确性．所建立的动力学系统可以帮助分析悬架动力学特性对轮胎偏磨损的影响．     

基于粗糙路面接触理论的轮胎动摩擦特性研究

提出了一种基于路面特性的轮胎动摩擦特性模型,研究了接触压力、滑动速度、路面特性对轮胎作用力的影响. 基于GW改进接触模型,引入粗糙路面实际接触理论,结合滑动摩擦因数模型、一般轮胎理论模型建立了轮胎动摩擦特性模型. 定量评价了接触压力、滑动速度和路面特性对实际接触面积、轮胎动摩擦力的影响,同时指出了轮胎印迹产生的可能性状态区域. 仿真结果表明,基于路面特性的轮胎动摩擦模型能够准确地反映接触压力、滑动速度、路面特性在轮胎滑移状态下对轮胎作用力的影响.     

轮胎侧偏性能有限元分析

采用ANSYS有限元程序非线性分析技术,利用三维体单元、层单元和接触单元建立子午线轮胎(205/60R15)的三维有限元模型,对轮胎的侧偏工况进行了模拟,并对轮胎发生侧偏时各部分应力、应变及轮胎变形情况进行了详细的分析。     

轮胎模态参数模型及滚动阻力模拟

在汽车工业产品虚拟开发中建立好的轮胎模型是一个瓶颈问题,需要发展直接利用轮胎模态参数对轮胎特性进行全面模拟的高度解析化的模型。该文在初步建立稳态滚动模型和计算方法,以及对垂直特性计入胎侧非线性刚度模型达到高精度的基础上,又引入花纹阻尼,形成轮胎滚动阻力定量模拟模型,得到在80 km/h推荐速度下滚动阻力系数为0.65%。为进一步表明所建模型及模拟方法的成功,将不同半径转鼓上的模拟结果和ISO 18164推荐的转鼓试验结果与转鼓半径的关系做比较,结果具有良好的一致性。轮胎滚动阻力的模拟结果可指导实践,模型及模拟方法可作为动态模拟的重要基础。     

转矩波动下电动轮纵向阶次振动特性及理论分析

针对轮毂电机转矩波动激励引起的电动轮系统振动问题,通过台架试验测得了电动轮运行工况下振动加速度信号,揭示了电动轮系统纵向振动的阶次特征和高频特性.基于电机电磁转矩解析模型从磁场相互作用的角度分析了永磁体磁场非正弦分布和电流谐波对转矩波动的贡献,进而解释了电动轮阶次振动的来源,即电动轮6.0阶振动由永磁体非正弦分布引起;1.0阶振动主要由电流谐波引起;6.5阶振动则由电流谐波和永磁体非正弦分布共同引起.为解释电动轮高频振动现象建立了基于刚性环理论的电动轮动力学模型并进行模态分析,结果表明,电动轮3个共振峰处高频振动分别对应轮胎和车轮同向旋转、反向旋转和纵向平移模态.     

子午线轮胎振动噪声计算

轮胎作为现代汽车的主要噪声源之一,其胎面振动被认为是主要发声机理之一。在轮胎圆环一弹簧模型的基础上,针对子午线轮胎的特点,给出其振动方程和近似的相速度方程。采用半无限长条形板声辐射模型,通过Helmholtz积分计算得到远场某点的声压频谱。     

轮胎垂直特性预测精度对侧偏特性的影响

该文利用轮胎模态参数建立了垂直特性和侧偏特性模型,并在垂直特性模型中计入胎侧非线性柔度,使模型预测精度得到提高。分析了不同精度的垂直特性模型对侧偏模型计算结果的影响,并与试验结果进行比较。结果表明:小载荷时胎侧非线性柔度对垂直特性和侧偏特性结果影响很小;大载荷时,胎侧非线性柔度对侧偏特性预测有较大影响,侧偏刚度预测的最大误差由-18.7%降至-11.4%。侧偏模型的预测完全符合M ag ic Form u la的描述。     

采用改进Bingham模型的两自由度汽车悬架动力分析

采用一种改进的Bingham模型描述汽车悬架中的磁流变阻尼力,采用平方非线性模型描述轮胎刚度,通过平均法得到了两自由度汽车悬架系统振动的一次近似解和幅频响应曲线,并进行了数值验证.研究了系统参数对动态轮胎力的影响,结果表明,增加改进的Bingham模型中的参数C1、Fy、Vo都会减小动态轮胎力,但是C1、Fy的影响较大,而Vo的影响较小;平方非线性轮胎刚度系数对动态轮胎力的影响非常小.研究结果可为减小汽车振动、防止道路破坏提供理论参考.