基于线控制动的轮胎与地面附着系数实时检测

轮胎与地面间的附着系数是影响车辆安全性能的重要因素.在理论分析的基础上,提出了基于线控制动的路面附着系数检测方法,利用踏板位置传感器估计制动器制动力,采用MMA6260Q加速度传感器检测车辆制动减速度,由制动器制动力与地面制动力判断轮胎运动状态,根据车辆载荷转移公式得到车轮法向载荷,获得进入滑动区域的利用附着系数,并由此得到地面附着系数.分析显示该检测方法可以较准确地识别轮胎与地面附着系数,具有一定的实用价值.     

用模态方法分析轮胎印迹内摩擦力及不同表面垂直特性

模态参数反映了物理系统的本质特征。利用模态参数对轮胎的垂直特性进行了建模,建立了接地印迹内摩擦力分布的计算模型,其结果与实验结果相符合。还发现轮胎的垂直特性与地面和轮胎之间的附着系数有关,这是以往建模方法所不能做到的。分别对轮胎与平面、轮胎与转鼓曲面相接触的垂直特性进行了建模。两者之间的关系与以往基于试验的经验公式所得结果是一致的。显示出利用模态参数对轮胎不同工况特性建模的优越性。     

交通事故再现中轮胎/路面附着系数估算方法

为提高估算交通事故再现时所需轮胎/路面附着系数的准确性,提出了1种轮胎/路面附着系数估算方法.基于模糊控制理论,分析了轮胎/路面附着系数的主要影响因素,建立了路况、胎压、胎况、车速和附着系数的隶属函数,并依据专家经验法制定了模糊规则库,最终建立轮胎/路面附着系数估算模型,并通过试验验证了该模型的有效性.试验结果表明:对于ABS车辆附着系数估算模型,最大相对误差为3.57%,最小相对误差为1.25%,相对误差均值为1.96%,相对误差均方差为0.80%;对于非ABS车辆附着系数估算模型,最大相对误差为3.03%,最小相对误差为1.49%,相对误差均值为2.24%,相对误差均方差为0.79%.     

基于轮胎滑水模型的轮胎-沥青路面附着特性影响因素分析

为研究轮胎与沥青路面之间的附着特性,基于耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)建立充气花纹轮胎滑水有限元模型,验证了滑水模型适用性,计算出AC,SMA及OGFC三种沥青路面附着系数曲线.基于轮胎-路面附着特性理论,分析了制动防抱死系统(ABS)状态和潮湿条件下轮胎-路面附着特性影响因素.研究发现:胎路附着特性与轮胎运动状态有关,随滑移率增大轮胎受到的纵向附着系数先上升后下降,滑移率为15%左右时附着系数达到最大;在水膜厚度较小、轮胎压力较高时增大表面宏观纹理可提高路面抗滑性;平均断面深度(MPD)一定时,干燥路面较潮湿状态体现出更高的附着性能;相同水膜厚度时,附着系数随车速增加而不断减小,OGFC路面比AC路面和SMA路面具有更好的抗滑性能.     

基于 UKF车辆状态及路面附着系数估计的AFS控制

本文侧重于主动前轮转向(Active Front Steering,AFS)控制系统的应用性与可行性研究,针对紧急转向工况下轮胎呈现强非线性问题,以及AFS控制算法中部分状态量难以获取、路面附着系数对车辆稳定性有重要影响但难以直接测量等问题,设计非线性滑模控制器以综合考虑载荷转移、轮胎非线性及路面条件等对操稳性影响,同时,通过ESP系统现有的IMU传感器测量信息,运用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法为滑模控制器动态估计车辆状态信息和路面附着系数.在得到期望轮胎侧偏力后,通过非线性轮胎模型精确反求所需叠加转角,以在"轮胎-路面"附着能力范围内检验控制系统的有效性.最后,高附着系数情况下的鱼钩测试仿真及低附着系数时的角阶跃转向仿真共同表明,通过IMU与UKF结合的状态估计确保了AFS控制系统的可行性,有效提高了车辆操纵稳定性.     

基于功能原理和模糊控制的路面附着系数估计

为从根本上解决轮胎参数变化影响估计精度的问题,文中不引入轮胎模型,提出了一种基于功能原理和模糊控制的路面附着系数估计算法.首先利用功能原理推算当前车辆状态下的利用附着系数,再通过模糊推理的方法由当前状态下的利用附着系数和滑移率推算当前行驶路面的峰值附着系数,然后利用Matalb软件建立车辆的三自由度模型,对估计算法进行了仿真分析.结果表明,文中算法能有效地估计路面附着系数,具有良好的实时性和准确性.     

轮胎与水泥混凝土路面摩擦接触状况数值模拟

针对水泥混凝土路面抗滑性能缺乏定量分析和合理评价方法的问题,采用有限元分析方法,对轮胎与水泥混凝土路面摩擦接触状况进行了数值模拟,分析了荷载、路表构造、胎压和行车速度等因素对轮胎与路面附着系数的影响。结果表明:荷载、刻槽宽度和槽间距均对路面附着系数影响显著,而刻槽深度几乎对路面附着系数没有影响;轮胎的充气压力越低,轮胎与路面之间的附着系数越大;车速越快,附着系数越小,并由此回归出路面附着系数与充气压力、荷载、行车速度以及路面构造参数之间的关系式。     

大客车紧急状态纵向可控域模型研究

为提高车载避撞系统的工作效能,在充分考虑轮胎模型的情况下,针对不同路面附着系数建立相应的大客车紧急状态纵向可控域模型。首先通过车载DSP实时获取可控域模型参数,并在此基础上构建四轮八自由度的车辆模型,且结合大客车轮胎模型的特点,选取Gim轮胎模型作为大客车轮胎的简化模型,结合前后车辆运动关系构建了基于车速的紧急状态纵向可控域计算模型。依据不同天气条件发生的频次以及危险程度等级,将路面条件划分成晴天、雨天、冰天以及雪天四种典型路面,针对不同路面条件下附着系数的差异性建立相应的可控域模型,并与传统的基于制动过程的可控域模型进行了对比分析,最后,对两模型的有效性进行了验证。结果表明：考虑路面附着系数和轮胎模型的可控域模型能够准确的逼近真实的可控域范围。     

万向电动叉车静态稳定性与附着性能的关系

为了研究万向电动叉车的静态稳定性,通过对单只轮胎受力、整车附着性能进行分析,建立了附着系数与滑动方向间的关系,提出了用静态区域图判断万向电动叉车失稳的方法,得到了整车下滑坡度角随方向角变化的关系曲线.实例表明:采用附着系数低的轮胎,可以提高万向电动叉车的静态稳定性能.     

从动轮-悬架系统侧向自激振动影响因素分析

胎面侧向自激振动是轮胎多边形磨损现象产生的根源.对后悬架四自由度自激振动模型进行Simulink仿真,验证了轮胎侧向振动是一种硬自激振动.对系统自激振动状态影响较大的敏感参数主要有轮胎橡胶刚度及阻尼系数、垂向载荷、接地附着系数、接地块质量、轮胎前束角以及外倾角.对敏感参数的灵敏度计算确定了影响分岔车速的参数灵敏度排序.最后,给出了抑制轮胎侧向自激振动的主要有效措施:增大胎面—路面附着系数及减小轮胎前束角可以减小产生自激振动的车速范围或者将其从正常行驶车速范围移除,从而减少胎面磨损,延长轮胎使用寿命.     

用能量方法计算滑动摩擦力的研究

根据独立振子模型的能量耗散机理,提出一个用能量方法计算弹性接触光滑界面滑动摩擦力和摩擦系数的方法,并根据计算结果研究摩擦力和摩擦系数与摩擦副各种参数之间的关系.通过研究指出两摩擦副界面原子失稳跳跃后在平衡位置附近相对摆动是机械能耗散的关键.研究表明随着接触峰高度的增加摩擦力和摩擦系数也增加,当超过某个临界值时,摩擦力和摩擦系数基本上不再增加,此时能量方法与Bowden黏附摩擦理论公式计算值相近.     

一种有机硅烷/稀土复合薄膜制备及纳米摩擦学性能

采用分子自组装技术在单晶硅基底上制备了有机硅烷/稀土（APTES/RE）复合薄膜.利用椭圆偏振仪、接触角测量仪及X射线光电子能谱(XPS)仪分析表征了薄膜的结构,并采用原子力显微镜（AFM）研究了硅基片和复合薄膜的纳米摩擦学性能.结果表明：随着探针的滑动速度和载荷的增加,针尖与样品间摩擦力增加;硅基片和复合薄膜表面的黏附力和摩擦力随着相对湿度的升高而增大;APTES/RE复合薄膜具有较低的摩擦系数及黏附力和显著的抗黏着及减摩效果,显示出其在微机构表面润滑中良好的应用前景.     

Tire Grip Performance Simulation and Improving Method Considering the Influence of Tread Pattern Stiffness

The grip performance of radial tires on dry roads was simulated with the software ABAQUS.A sliding-velocity-dependent friction coefficient on the contact behavior at the tire-pavement interface was selected to describe friction phenomenon for tire and road interface.Anti-lock brake system(ABS) process was achieved by controlling the tire angular velocity to obtain the relationship between friction force and slip rate,while the maximum friction forces were used to evaluate tire grip performance.Physical mechanism of tire grip performance was also analyzed through the frictional force generated from the adhesion region and sliding region by considering the contact differences between the longitudinal slip and the lateral slip,and the deformation characteristics of tire pattern were also investigated.In order to improve tire grip performance,carbon fiber material was added to the tread pattern grooves.The results show that carbon fiber has a significant influence on stiffness distribution of tread patterns and friction force vector in the contact zone.Tire grip performance can be improved by controlling the stiffness distribution and deformation direction of the tread pattern.     

平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法

为了解决平面闸门行走支承滑动摩擦系数计算方法问题,提出了基于黏着理论的滑动摩擦系数计算方法,并将滑动摩擦问题转化成接触面之间的犁沟效应和黏着效应.其中硬材料表面粗糙峰被简化为圆锥体,顶峰的高度在均值附近呈现正态随机分布,应用此随机平面模型对软硬材料之间的犁沟效应进行分析.另外采用"鹅卵石"模型计算黏着效应.此公式在计算摩擦系数与相对滑动速度之间的变化关系时与前苏联学者Крагепьский等提出的变化趋势非常相似,此外其结果还与丁华东等所做的试验结果近似.另外钢对钢、钢对青铜以及钢基铜塑复合材料对不锈钢的摩擦系数随着速度变化的数值与《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74—95)中规定的摩擦系数变化范围很接近.因此证明所提出的公式在计算行走支承滑动摩擦系数时具有一定的可靠性.     

昆虫足垫吸附系统的摩擦力和吸附力实验分析

以蚂蚁为对象,对其脚上的吸附力、足垫形态及分泌液性质进行了研究.在自行搭建的微力测试装置上测量了蚂蚁的吸附力和摩擦力;用光显微镜和扫描电子显微镜对蚂蚁光滑足垫及分泌液的形态进行了分析.结果表明,湿吸的水平摩擦力大于垂直吸附力,且摩擦力和吸附力都随着分泌液的减少而增加.昆虫腿的分布及足垫构造对吸附能力有影响,每行走一步足垫都伸展和收缩.     

板料拉深成形过程中摩擦系数的确定

针对板料拉深成形过程中摩擦系数较难确定的客观情况,提出一种基于人工神经网络的能够快速识别摩擦系数的方法,在概述解析法确定摩擦系数的基础上,建立了识别摩擦系数的人工神经网络模型,用拉深试验机测取的摩擦系数、压边力、拉深力和凸模行程组成样本对其训练,实现了对摩擦系数的快速识别,从而就可以根据摩擦系数的波动,适时调整控制参数,以最佳的工艺参数来完成板料的整个拉深成形过程。实验结果表明,利用人工神经网络能够快速准确地识别出板材拉深成形过程中的摩擦系数。     

基于回转输运试验的煤散料离散元接触参数修正

为获取精确的刮板输送机离散元模拟结果，基于回转输运试验，通过响应面法对煤料的接触参数进行修正.采用Plackett-Burman试验考察接触参数对受力及堆积角的影响，发现煤-钢静摩擦系数、煤-煤摩擦系数具有显著正效应.根据爬坡试验结果，以受力及堆积角为响应值规划Box-Behnken试验，建立受力、堆积角与显著项间的二次回归多项式，以实测数据为目标值求得最佳参数:煤-钢静摩擦系数为0.401，煤-煤静摩擦系数为0.333，煤-煤滚动摩擦系数为0.041.通过不同输运条件下的回转试验验证了参数的准确性，为刮板输送机的离散元研究提供参考.     

基于Elman神经网络的路面附着系数识别

准确、高效地识别路面附着系数为汽车主动安全系统提供了重要输入参数。笔者提出了基于Elman神经网络识别路面附着系数方法,采用Carsim/Simulink联合仿真,获取了某车辆的63个行驶工况,共20个重要动力学响应。构建了Elman神经网络的路面附着系数识别模型,对附着系数为0.2～0.9的路面进行了识别,识别平均绝对百分比误差为4.92%,准确率为91.22%。相对于传统的BP神经网络方法,该方法使路面附着系数的识别平均绝对百分比误差降低了2.24%,准确率提升了9.82%,并且在潮湿沥青路面以及干燥沥青路面进行了实车实验,验证了该方法的有效性、可行性。     

摩擦参数对压电执行器振动特性的影响

提出了一种考虑运动学和振动解的摩擦振动模型,并用迭代法求解了压电执行器在运动体摩擦力作用下的振动响应.通过数值模拟和参数分析研究了运动体的速度v,正压力F_○N,相对滑动速度控制系数的延迟率C,静摩擦系数μ_○S及其下限μ_D,阻尼比ξ对于动态摩擦力和振动特性的影响趋势.结果表明压电堆的振幅随着F_○N,v,μ_S和C的增加而变大,随着μ_D和ξ的增加而减小.F_N和μ_S影响最大静摩擦力,μ_○D影响滑动摩擦力,v和C对黏着状态与滑动状态的转换以及摩擦状态转换过程中摩擦力的变化有明显的影响.     

深部岩体块系摩擦减弱效应试验

为了研究深部岩体在冲击作用下的力学特性,用深部岩体动态特性多功能试验系统对块系岩石在垂直冲击载和水平拉力作用下的动态特性进行了试验研究,通过试验,明确了冲击载、水平静力和摩擦力之间存在的相互联系,建立了冲击能与特征摩擦力、冲击能与摩擦减弱系数的函数关系,确定了产生摩擦减弱效应和超低摩擦效应的特征值条件.结论表明:在垂直冲击能和水平静力共同作用时,水平静力与余留位移的关系呈抛物线状,而且抛物线会出现一个余留位移的突变,突变后余留位移的增大明显加快.