面向面内刚性环模型的变参数等效路面模型

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。     

轮胎垂直方向刚性环模型

为研究轮胎在中等频率时的垂向力学特性,建立了垂直方向上的刚性环模型,对1/4车模型进行了振型分析,说明刚性环模型能反映中频时的振动。简单介绍了模型输入和轮胎动态特性试验,并将模型和试验结果进行了对比,表明垂直方向刚性环模型能较好反映轮胎在典型短波长不平路面上垂直方向上的力学特性。     

动态车轮模型动静摩擦算法*

针对传统轮胎模型对低速区轮胎与路面之间摩擦力的描述不精确,无法仿真停车及起步工况,吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室开发了动态车轮模型。该模型将胎体抽象为理想的刚性圆环,胎侧及胎内空气抽象为弹簧阻尼系统并连接轮轴与刚性圆环。基于此模型,研究了刚性环与路面之间动、静摩擦力分离求解的建模方法,并结合LuGre摩擦模型应用E指数函数对静动摩擦过渡过程进行描述。将动态车轮模型编写为C语言建立仿真程序,并嵌入14自由度车辆模型中仿真起步停车工况。仿真结果表明,车辆可以平稳起步并实现完全停车。     

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.     

非公路矿用宽体自卸车悬架系统仿真分析

非公路矿用宽体自卸车悬架系统对车辆的行驶性能及寿命有着重要影响.采用多体动力学理论,利用多体动力学软件Adams建立包括非线性前悬架系统、非线性后悬架系统、轮胎、路面在内的多体动力学模型;分析前、后悬架系统在D级搓板路行驶时的受力情况,得到前、后钢板弹簧的受力趋势.仿真结果可为车辆设计提供一定依据.     

越野车充气轮胎小卵石路面行驶性能仿真分析研究

基于3维DEM-FEM耦合仿真分析方法,研究越野车充气轮胎小卵石路面的行驶性能.在建立某越野车轮胎的3维有限元模型和小卵石路面离散元模型的基础上,利用本研究室开发的专用分析软件ORV-SAND仿真分析越野轮胎在卵石路面的行驶行为,得到了不同滑转率（10%、20%、30%）下不同胎面结构轮胎的法向反作用力、轮辋下陷量、总牵引力、挂钩牵引力以及行驶阻力,并与相关实验进行了比较.     

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.     

汽车悬架液压减振器热机耦合动力学模型

针对汽车悬架液压减振器建立了由路面不平度激励模型、非线性悬架振动模型、考虑温度影响的减振器阻尼力试验数据模型、减振器热动力学模型子模型组成的耦合动力学效应的理论分析模型.通过减振器阻尼力特性试验数据建立了考虑温度影响的非线性阻尼力试验模型,利用减振器发热特性试验数据辨识了减振器热动力学模型参数.利用所建立的耦合动力学理论模型预测了减振器温度上升动态过程,并进行了影响因素的仿真分析.研究表明,减振器的热机耦合效应在高速行驶和较差路面条件下表现突出,而在低速或者良好路面条件下不明显;行驶车速、路面等级、环境温度与减振器周围空气流动速度、悬架非簧载质量、减振器壳体换热面积对减振器发热平衡温度高低具有很大影响,而悬架等效刚度、簧载质量和减振器壳体比热容参数对之影响很小.     

五自由度人-车-路耦合模型振动分析

通过人-车-路三者相互作用的关系,建立了五自由度人-车-路耦合振动模型;利用牛顿法建立五自由度人-车-路模型的振动微分方程,运用MATLAB/SIMULINK软件对数学模型进行转化获得仿真模型。基于行驶车速和路面不平度激励,分析了五自由度耦合模型系统的振动特性,给出了相应变量的位移、速度和加速度响应曲线。研究成果对汽车的乘坐舒适性分析具有一定的指导意义和参考价值。     

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.     

单轴轮胎走行部APM车辆的动力学性能

考虑走行轮胎的侧偏效应和滤波效应,使用线性轮胎模型建立了中央导向的单轴轮胎走行部自动导向捷运系统(APM)车辆的动力学方程和Simulink仿真模型,并仿真分析了导向轮与导向轨不同接触状态对APM车辆的曲线通过性能和运行平稳性的影响.仿真结果表明:导向轮设置初始预压力不会明显改善曲线通过性能,但会显著恶化APM车辆的横向平稳性;导向轮与导向轨的间隙增加了通过曲线时走行轮的侧偏力和导向轮的导向力.综合考虑曲线通过性能和横向平稳性,导向轮与导向轨之间应留间隙,但需要控制在0~5mm.     

Ring Model for Pneumatic Tires

IntroductionThe dynamic properties of tires affect not only thevehicle performance,such as handling,and noisevibration and harshness (NVH) ,but also theendurance and fatigue performance of the tireitself[14 ] . The dynamic response of tires has beenof interest since the early1 96 0 s.With the adventand increasing use of simulation software forvehicle system dynamics,modeling of tiredynamics has attracted much more attentionrecently[5,6 ] .　 One simple model which represents all theessential…     

智能轮胎——轮胎智能制造的机遇与挑战

 智能轮胎是信息技术和轮胎技术深度融合的产物,为轮胎智能制造的信息化、智能化和网络化创造了极好的发展机遇。智能轮胎的状态监测方法为轮胎生产、仓储、运输、销售和维修服务全生命周期的信息化管理提供了便利;其建模与控制技术方便了轮胎数字化设计与虚拟仿真的实现,为轮胎制造过程的智能化提供了便利;轮胎状态自动调节系统收集轮胎在不同路面状况、不同轮胎压力和不同速度下的信息,方便进行轮胎性能的分析,为轮胎制造过程的网络化提供了便利。但智能轮胎相关的轮胎材料和制造技术、传感器和芯片技术、实验测试技术以及智能化应用方面还存在一定的局限性,对智能轮胎技术在轮胎智能制造过程的实施提出了挑战。     

避险车道末端消能轮胎布置方式对吸能特性的影响

避险车道末端的消能轮胎是对制动床上失控车辆进行强制减速消能的设施,消能轮胎的布置方式影响消能性能.为此,首先利用LS-Dyna软件建立8R22.5轮胎有限元模型并验证;其次对轮胎进行径向压缩试验和轴向压缩试验;最后使用整车模型与消能轮胎分别进行水平堆放和竖直堆放碰撞试验.从失控车辆速度、加速度以及碰撞接触力等方面分别对两种堆放布置方式进行对比研究.仿真结果表明:竖直堆放布置方式的消能轮胎的制动效率比水平堆放高,且更适合运用于场地条件受限制的避险车道末端;采用水平堆放布置方式的消能轮胎在最大吸能量以及对车辆及乘员的保护性能方面效果更好,场地条件允许情况下应优先采用水平堆放的布置方式.     

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。     

基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

路面激励Simulink模型的建立及其应用*

为了在汽车动力学中应用路面激励,基于滤波白噪声方法建立了路面激励的描述。分析了Simulink白噪声生成模块,基于滤波白噪声描述建立了路面激励Simulink模型,确定了空间下截止频率。基于路面激励Simulink模型,建立了汽车两自由度振动四分之一系统Simulink模型,在城市行驶的B级路面和车速范围对车身加速度、悬架动挠度、车轮动载荷和车轮加速度的车速特性进行了仿真。研究结果表明,基于滤波白噪声描述建立的路面激励Simulink模型和汽车两自由度振动四分之一系统的Simulink模型,既可以再现路面激励,也可以用于分析汽车振动响应量的车速特性。     

湿滑路面汽车轮胎滑水性能影响因素仿真

为了研究湿滑路面上汽车轮胎滑水性能影响机理,基于有限元软件ABAQUS,分别建立了轮胎模型和轮胎滑水模型,对滑水模型进行试验验证和静态分析。基于轮胎运动边界方程和水流控制方程,对轮胎滑水性能的影响因素进行仿真分析。仿真结果表明：轮胎临界滑水速度随着轮胎气压、负载和花纹沟槽深度的增大而增加;随着路面水膜厚度增加,轮胎临界滑水速度减小。探究各种因素对轮胎滑水性能的影响,为轮胎的开发和设计提供参考。     

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.     

基于RPC的汽车驱动桥虚拟多轴道路模拟试验系统研究

为了研究虚拟试验技术在驱动桥多轴道路模拟试验中的应用,分析试验系统组成及原理,分别利用AMEsim和ADAMS建立电液伺服控制系统和机械系统刚柔耦合多体动力学模型并验证,通过Simulink平台建立机-电-液系统联合仿真模型。结合远程参数控制（RPC）技术中系统辨识和模拟迭代算法,利用MATLAB编写虚拟试验系统加载控制程序并验证。以某驱动桥为例进行虚拟试验,最终平均迭代误差在5%以内,迭代效率和精度大大提高,为驱动桥道路模拟试验提供一种行之有效的方法。