非稳态轮胎侧偏特性仿真的数值算法

根据非稳态条件下轮胎侧向力与回正力矩的理论表达式,给出了轮胎侧偏特性在空间域与频率域仿真的４ 种基本数值算法。基于这些算法可以实现各种复杂工况或极限工况下的轮胎非稳态侧向力、回正力矩及侧偏频率响应的数值计算,这些算法以及仿真数据还可以用于车辆动力学分析与仿真。     

一种新的纯工况轮胎操稳模型

为使用较少的参数就可精确地表达具有强非线性的轮胎力学特性,通过对纯侧偏及纵滑轮胎力学特性试验数据的观察,引申出轮胎滑移刚度衰减曲线概念,进而提出了一种新的轮胎操稳特性表达方法,给出了纯工况时侧向力、纵向力及回正力矩的基本公式,并进行了建模结果与试验数据的对比.所提出的模型具有物理意义明确,参数少,精度高的特点.     

非稳态条件下轮胎侧偏特性理论,试验与仿真

从理论,试验和仿真３个方面对非稳态条件下轮胎侧偏特性进行了分析与综合,以印迹的侧向和纵向“入口／附着”条件为突破口,基于稳态条件下轮胎侧偏特性理论模型,建立了考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏物性理论模型,利用低速平板式轮胎力特性试验台,设计并实现了两种非稳态侧偏试验,得到了空间域和频域内试验数据,进而辨识出模型中的４个结构参数,根据理论模型的妆始积分表达式,导出了非稳态条件下轮胎在空间域内的仿真算     

计及胎面花纹影响的轮胎侧偏特性有限元分析

以205/55R16半钢子午线轮胎为参考轮胎,利用组合类保角映射簇建模法构建了不同胎面花纹的一系列轮胎有限元模型,得到了完全的、较高质量的六面体网格,并形成了花纹轮胎侧偏滚动工况的先隐式后显式算法的求解策略.计算结果表明,采用的有限元模型和求解策略是有效的,将数值振荡控制在了一个较低的水平.在此基础上,考察了胎面花纹对轮胎侧偏特性的影响.结果表明,与光面轮胎相比,花纹轮胎的侧偏刚度与回正刚度有明显减小;非对称花纹轮胎与对称花纹轮胎之间的侧偏刚度与回正刚度差别很小;非对称花纹轮胎的残余侧向力和残余回正力矩与光面轮胎和对称花纹轮胎相比有明显减小.     

基于刷子模型的悬链式非充气车轮外倾侧偏特性分析

为研究外倾角对悬链式非充气车轮侧偏特性的影响,分析了悬链式非充气车轮的结构及承载机制,假定车轮所有弹性均集中在具有刷子变形特征的0轮胎面,建立了悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性刷子理论模型.利用轮胎动态特性试验台对悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性进行了试验研究,并将试验数据和理论模型的理论值进行对比分析.结果表明:所建立的理论模型对车轮外倾和侧偏特性的表达具有良好的可靠性;当外倾角与侧偏角同号时,外倾角会使侧向力增大,回正力矩减小,而异号时则会减小侧向力,同时增大回正力矩.研究为悬链式非充气车轮结构的优化设计及复合工况下的理论建模提供了指导.     

基于载荷非均匀分布的轮胎侧偏特性研究

为了研究速差转向过程中的轮胎工作状态,提出了一种基于二维载荷分布规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型.根据此模型对速差转向车辆的轮胎工作状态进行分析,推导侧向力及回正力矩表达式,提出了起滑曲线的概念,并给出了相应的简化方法.分析表明,在考虑轮胎横向载荷非均匀分布的情况下,轮胎侧偏特性与以往的横向平均载荷分布模型存在较大差别.     

轮胎非稳态侧偏特性非线性模型

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理论表达式,建立了轮胎非稳态侧偏特性非线性模型。在实验研究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,有一种滑移率超前而回正力臂滞后的现象,它可以通过一个一阶滤波器来表达。它模型的计算结果与试验结果对比表明,该模型可以反映轮胎非线性动态侧偏特性,而且具有较高的精度。它可以用于前轮摆振及汽车操纵动力学的研究中。     

轮胎非稳态侧偏特性非线性模型

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理论表达式 ,建立了轮胎非稳态侧偏特性非线性模型 .在实验研究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 ,有一种滑移率超前而回正力臂滞后的现象 ,它可以通过一个一阶滤波器来表达 .模型的计算结果与试验结果对比表明 ,该模型可以反映轮胎非线性动态侧偏特性 ,而且具有较高的精度 .它可以用于前轮摆振及汽车操纵动力学的研究中 .     

干燥路面上轿车轮胎侧偏特性试验

应用平台式轮胎力学特性试验机,研究了规格和胎体与胎面材料相同但胎面花纹形式不同的3条子午线轿车轮胎在模拟干燥路面上的侧偏特性,即侧向力特性和回正力矩特性.分析了胎面花纹、轮胎负荷和轮胎气压等因素对轮胎侧偏特性的影响.结果表明,在法向负荷0~7 kN,侧偏角0~15°,平台速度0~0.15 m/s,气压0.20~0.30 MPa的试验条件下,胎面刻花轮胎的侧偏特性优于纵沟花纹轮胎,其中顺向花纹轮胎的侧偏特性最佳.     

轮胎侧偏动力特性的实验研究

研究了常侧偏角和时变轮胎载荷激励下轮胎的传递特性,测量了轮胎侧偏力、回正力矩和外倾力矩对轮胎载荷的传递函数,并考虑了轮胎参数的影响。用数据处理方法消除了实验台和测量装置的惯性力的影响。     

轮胎高速直线稳定性研究

针对不同型号的轮胎进行力学特性试验,建立轮胎模型和车辆动力学模型。实验结果显示,所建模型是正确的,可以进行车辆操纵稳定性仿真实验。通过中心区和回正性仿真试验,研究不同轮胎对车辆直线性的影响。在中立感实验中,轮胎的侧偏刚度越大,侧向加速度、横摆角速度和侧倾角越小。在回正实验中,轮胎的侧偏刚度越大,方向盘转角、横摆角速度和侧倾角的残余越小。仿真结果显示不同侧偏特性的轮胎表现出不同的直线稳定性。     

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。     

重型卡车主销后倾角的设计研究

重型卡车品种繁多,各类车型对前轮定位参数的要求各不相同,文章基于车辆结构参数和轮胎侧偏特性建立前轮转向回正后回正力矩数学模型,从理论上获得重型卡车前轮主销后倾角的计算公式,根据转向回正力矩与回正阻力矩平衡方程式,以某重型自卸车为例,计算其主销后倾角,按照国标GB/T6323.4的要求进行转向回正试验,验证了理论分析和设计计算的正确性,为后期重型卡车设计提供了理论参考.     

基于轮胎力学特征的轮胎磨损主因子仿真分析

为了量化分析车辆在不同运动状态下轮胎的磨损程度,通过研究轮胎磨损模型,提出了基于轮胎力学特征的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子,建立了基于"魔术公式"轮胎模型的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子模型。通过对纯制动和纯转弯两种工况下轮胎磨损主因子的仿真分析,得出了滑移率、侧偏角、垂直载荷、纵向力、侧向力与纵向磨损主因子和侧向磨损主因子关系曲线。利用轮胎磨损主因子模型的仿真结果,为定量地分析不同运动状态下轮胎的磨损程度提供可靠依据,对延长轮胎的使用寿命具有重要意义。     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

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。     

轮式驱动电动汽车驱动系统仿真

以轮式驱动电动汽车为研究对象,重点研究轮式驱动电动汽车的驱动系统,建立电机和轮胎的数学模型。以直流电机等效电路为基础建立电机数学模型,采用普遍参考的统一半经验指数建立轮胎模型。使用MATLAB软件进行动态仿真,得出电机转矩和轮胎侧向力、纵向力曲线,仿真结果表明模型正确,与理论分析相符。