轮胎偏磨损机理及数值解析方法研究

在车辆-轮胎-地面系统力学范畴内对轮胎偏磨损机理进行了探讨，定义了轮胎偏磨损的概念，指出了滑移力和滑移速度在轮胎轴向和周向上的梯度变化是造成轮胎偏磨损的根本原因．着重介绍了现有轮胎偏磨损预测计算模型：有限单元法，单位磨损里程表示法及磨损能量计算法．并对这三种方法进行了比较和评价，提出今后轮胎偏磨损的研究发展方向．     

扭杆梁式悬架系统的轮胎多边形磨损机理

建立轮胎-悬架-车身系统的考虑时间延迟的轮胎多边形磨损动力学模型,探讨基于自激励振动理论的轮胎多边形磨损现象.研究表明,轮胎多边形磨损是一种典型的非线性自激励振动,不同车型、不同轮胎磨损状况下,系统的自激励振动频率不同,常见频率区间为100~400 Hz;轮胎周向多边形磨损现象即由于自激励振动出现在特定的车速区间;轮胎多边形磨损的边数等于自激励振动系统的固有频率与车轮转动频率之比;轮胎在特定频段的固有频率对自激励系统振动有很大影响,扭杆梁悬架系统的垂向振动特性对轮胎多边形磨损影响很小.     

变载荷下轮胎侧偏动力学特性的理论研究

为了模拟变载荷下轮胎侧偏动力特性,本文建立了轮胎模型,即轮辋-胎带-胎冠模型,在变载荷下,对模型进行了力学分析,计算结果与实验数据吻合良好.该模型还能作为一个子系统结合到整车中进行车辆动力学分析。     

考虑汽车动态响应的人-车-路闭环仿真模型

从轮胎的侧偏性、悬架结构的受力特性等方面着手，并考虑道路横坡和超高的作用，建立了适用于道路安全研究的三自由度动力学模型．结合单点预瞄最优曲率模型和道路线形模型——SK模型，建立了考虑汽车动态响应的人-车-路闭环仿真模型，并提出求解方法．该模型在驾驶仿真和行车安全分析中得到了应用．     

滚动轮胎结构振动噪声特征分析

考虑悬架的垂向特性,在Abaqus中建立车身-悬架-轮胎-路面系统有限元模型,实现了轮胎在路面上动态滚动,以及在Virtual.Lab中建立了轮胎声学边界元模型,仿真计算了轮胎在动态滚动过程中的结构振动噪声.结果表明:胎面花纹块与路面的周期碰撞是轮胎结构振动噪声的主要噪声源,并由整车轮胎噪声实验得到了对比验证.     

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     

基于胎面侧向振动的轮胎多边形磨损机理分析

考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,采用动态LuGre摩擦模型,建立基于胎面侧向振动的轮胎多边形动力学模型,并对系统的稳定性进行了分析,指出轮胎的自激振动是一种由系统Hopf分岔引起的稳定周期振动现象.研究表明轮胎多边形磨损是一种典型的非线性自激振动现象,其发生与胎面的侧向振动有关,轮胎多边形磨损的边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮转动频率之比,并通过仿真得到了能够引起胎面自激振动的车速和轮胎前束角范围.结果表明所建模型能够很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据.     

基于最优控制的主动悬架控制器设计

通过建立1／4车辆模型动力学方程,应用最优控制理论进行车辆主动悬架LQG与PID控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中建立系统模型并进行仿真．将主动悬架与被动悬架的车身加速度、悬架动行程、轮胎动载荷3项指标进行了对比分析．仿真结果表明,具有LQG与PID控制器的主动悬架对车辆的振动舒适性的改善有良好的效果．     

侧垂向力耦合模型的轮胎多边形磨损分析

多边形磨损是汽车轮胎磨损研究中的新课题,具有重要的理论价值和研究意义.考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了基于LuGre摩擦模型的轮胎侧、垂向力耦合的动力学模型.根据自激振动理论,得出轮胎多边形磨损与胎面的侧向振动有关,磨损边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮滚动频率之比,并通过仿真得到了能够引起胎面自激振动的车速和车轮前束角范围.结果表明,所建模型能很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据.     

汽车多刚体操纵稳定性模型及稳定性分析

运用多刚体动力学罗伯森-维登堡法充分考虑悬架系统的作用,建立了两轴汽车六自由度操纵稳定性模型.在此基础上,运用Hurwitz定理分析汽车的操纵稳定性,得出汽车具有稳定行驶性能的两个必要条件:汽车后悬架弹簧有效距离的平方与后悬架单侧弹簧刚度乘积大于前悬架弹簧有效距离的平方与前悬架单侧弹簧刚度乘积;汽车后轴所载质量与前轮胎侧偏刚度的乘积大于前轴所载质量与后轮胎侧偏刚度的乘积.     

基于ADAMS／View微型旅游观光电动汽车悬架仿真分析

针对唐山电动汽车重点实验室前期研制的微型旅游观光电动汽车在行驶时出现轮胎过大的磨损、自动回正作用较弱、转向沉重等问题,在机械系统动力学仿真软件ADAMS／View中建立此电动汽车的前悬架虚拟样机模型。对此模型进行平行轮跳动实验,来仿真分析其悬架系统参数的变化范围,进而分析其产生汽车不稳定特性的原因,为进一步对悬架系统优化和整车平顺性分析做铺垫。     

考虑气动升力激励的汽车振动响应分析

为研究气动升力激励对汽车悬架性能的影响,在Simulink建立滤波白噪声路面输入模型和气动升力激励模型。在不同车速下,分别对考虑气动升力激励和不考虑气动升力激励的振动模型进行仿真,对比分析两种情况下的车辆悬架系统评价指标。结果表明:考虑气动升力激励的车身加速度和不考虑气动升力激励时的差异很小;低速时,气动升力激励引起的悬架行程差异较小,高速时,气动升力激励会明显增大悬架动行程;低速时,气动升力激励引起的轮胎动载荷差异不明显,高速时,气动升力激励会使得轮胎动载荷略微增大。     

基于Matlab的二自由度车辆的动力学仿真

基于Matlab对二自由度车辆进行动力学仿真。由滤波白噪声产生的路面激励作为系统的输入,通过建立系统的状态方程得出了三个系统输出:车身加速度、悬架动行程和车轮动载荷,并得出了在不同车速和路面情况下的仿真结果。     

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。     

基于轮胎与地面接触模型的非公路车辆平顺性

为了准确地预测和评价非公路车辆的行驶平顺性,通过分析轮胎与地面的相互作用,建立了弹性轮胎-软地面接触模型及其与车辆的集成模型,采用Matlab语言编制出仿真分析软件,得到了变形地面作用于车辆的有效路谱及车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动载等反映车辆行驶平顺性的评价指标.仿真结果表明,随着地面变形的变大,车辆的低频激励增大,车身的振幅也随之增大.在建立非公路车辆悬架的动力学模型时地面变形的影响不容忽视.     

四轮随机路面激励下的七自由度车辆响应特性

为了研究不同等级道路下车辆动态响应以及轮胎动载荷的变化情况,根据国家路面不平度分级标准,采用滤波白噪声法建立了随机路面时域模型并与标准路面的功率谱密度对比验证模型的准确性。通过四个车轮之间的传递函数建立了四轮随机路面时域激励模型;并以该模型作为不平路面激励,考虑悬架拉伸和压缩状态时的不同阻尼,建立七自由度整车行驶动力学模型。研究了车辆质心垂向加速度、俯仰角、侧倾角以及轮胎动载荷随路面等级的变化情况。结果表明:车辆和轮胎的动态响应随着路面不平度的增加而增加。可见,搭建的整车模型能够很好地反映不同路面下车辆的动态响应,为车路耦合的深入研究奠定基础。