汽车轮胎侧偏特性的研究现状及其发展

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子午线轮胎稳态滚动侧偏特性有限元分析

子午线轮胎稳态滚动侧偏特性有限元分析
点 。轮 胎 与轮辋 装 配前 的位 置如 图 2所示 。
胎 面的剧 烈磨 损 。因此 , 究 轮 胎 的侧 偏 特 性 对 研 研究 和改进 车辆 的转 弯操 纵性 能 和行驶 稳定 性 以
及提 高胎 面 的耐 磨 性 能 , 具 有 重 要 意 义 。国 内 都
外 许 多学 者[ 分 别 利 用 解 析 或 经 验 模 型 、 值 1 ] 数 计 算模 型及 实验 对轮 胎 的侧偏 特性 进行 研究 。 本 研 究 工 作 以 1 5 7 R1 C 半 钢 子 午 线 轮 8 /0 4 胎 为例 , 考虑 了轮胎 与 轮辋 的接 触 非 线性 边 界 条
2 2 垂直 加载 荷 .
在 平面 轴对 称模 型 的基 础 上 创 建 完 整 的 3 D 模 型 。生成 3 D模 型前 在 平 面轴 对 称模 型 中把 轮
建 立刚性平面作 为路 面 , 并将其 向轮胎 最低点
外 移 5Tf使 轮胎与地面 预先分离 , ll Ir, 通过路 面 向轮
装 配过程 , 轮胎 到达 装 配 位 置 。接 触 刚 体定 义 为 轮辋 , 接触 变形 体 定 义 为 轮胎 。激 活随 动 载荷 选 项 , 轮 胎 内表 面 线 性 施 加 充 气 压 力 逐 步 达 到 在
图 2 轮 辋 装 配前 轮 胎 断 面
4 0k a 5 P 。
12 三维 有 限元分 析模 型 .
角 的关 系 。
车力等 的作 用 。当车 辆 转 弯 行驶 时 , 者 由 于地 或 面的倾斜 以及受 侧 向风 力 的影 响 , 胎将 发 生 侧 轮
偏 。轮胎 为 车辆 提 供 所 需 要 的横 向力 和力 矩 , 其
1 轮 胎 有 限 元模 型

轮胎的侧偏特性(精)

轮胎的侧偏特性(精)

三、轮胎结构、工作条件对 侧偏特性影响
k
FY
W

FY
FY
增加
胎压p
W
纵向力与侧偏特性的关系
路面对侧偏特性的影响
路面干湿程度的影响
路面越湿,最大侧偏力越小。
薄水层的影响
路面有薄水层时,轮胎可能会完全失去侧偏力,这称为“滑水”现象。
四、回正力矩
五、有外倾角时车轮的滚动
轮胎外倾角及产生的原因
一、轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
因轮胎侧向弹性,车轮受侧向力的作 用使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。 侧向力因转向、路面倾斜、风力等引起。 转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。 侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一 侧。
侧偏力FY
Fy
FY
侧向力Fy 侧偏现象 侧偏角 FY=k 侧偏刚度k
u
外倾侧向力是轮胎有外倾角但仍沿x方向前进
*小侧偏角时不同外倾角对应的侧偏刚度不变; *侧偏角为零、外倾角不为零时的地面侧向力,即为外 倾侧向力。 (图中y轴上的值)。 *侧偏角不为零、外倾角为零时的地面侧向力,即为侧 偏力。 (图中0外倾角曲线上的值) *侧偏角和外倾角都不为零且侧偏角较小时
FY FY FY k k
*车桥因载荷变形
*汽车转向时的离心力 *路面倾斜
*前轮定位参数的需要
外倾侧向力与外倾角的关系
外倾侧向力 式中: FY 为外倾侧向力,它是侧偏角为零、 外倾角为 时的地面侧向反力。 为轮胎外倾角,它为正时 FY 为负。 k 为外倾刚度。 时地面对轮胎产生的侧向反力。
FY k
外倾角对操稳性的影响
外倾角增大会影响最大地面侧向反力,降低极 限侧向加速度,故高速汽车转弯时应使前外轮尽量 垂直于地面。

新能源汽车轮胎性能的研究与应用前景

新能源汽车轮胎性能的研究与应用前景

新能源汽车轮胎性能的研究与应用前景随着环保理念的深入人心,新能源汽车越来越受到人们的青睐。

作为新能源汽车最基础的部分之一,轮胎的性能也受到了越来越多的关注。

本文将介绍新能源汽车轮胎的性能研究现状及其应用前景。

一、新能源汽车轮胎的技术研究现状自从新能源汽车开始流行以来,轮胎技术也在不断升级。

先进的轮胎技术不仅可以提高汽车的行驶性能,还可以提高车辆的经济性和安全性。

1. 轮胎材料新能源汽车轮胎的材料通常采用高分子材料和特殊复合材料。

这种材料不仅可以提高轮胎的抗磨损性能和耐久性,还可以使轮胎更加轻便,提高车辆的续航里程。

另外,一些新型材料还可以提高轮胎的抗温性能和稳定性能,这对于电动汽车更加重要。

由于电动汽车的电池温度较高,轮胎的抗温性能需要更加出色。

2. 轮胎结构新能源汽车轮胎的结构应该符合电动汽车特殊的需求。

例如,它应该具有较低的滚动阻力,以提高轮胎的经济性,同时也应该具有更好的刹车和操控性能。

这也就需要轮胎结构更加的优化和精细化。

3. 轮胎动态性能新能源汽车轮胎的动态性能也是非常重要的。

例如,它应该具有更好的抓地力和附着力,以提高车辆的性能。

此外,也可以利用轮胎动态性能的特点提高车辆的舒适性和安全性。

目前,轮胎企业通常采用仿真技术进行性能研究,以更加准确地预测轮胎的性能表现。

此外,同行还采用疲劳试验和路试等方式。

在整个过程中,科研人员需要对轮胎的安全性、经济性、耐用性和环保性等各个方面进行全面的考虑。

二、新能源汽车轮胎的应用前景1. 提高车辆的续航里程新能源汽车的续航里程是一个长期以来的瓶颈问题,而轮胎可以对续航里程做出很大的贡献。

例如,采用轻量化的材料可以减少轮胎的重量,从而降低汽车的能耗。

另外,降低轮胎滚动阻力也可以降低能耗。

当前,轮胎企业正在不断研究新型轮胎结构,以更好地满足电动汽车的需求。

预计在未来不断更新的新技术将降低新能源汽车的能耗,提高车辆的续航里程。

2. 提高车辆的安全性能对于电动汽车来说,安全性能尤为重要。

《轮胎侧偏松弛长度特性基础试验方法-编制说明》

《轮胎侧偏松弛长度特性基础试验方法-编制说明》

《轮胎侧偏松弛长度特性基础试验方法标准》编制说明一、工作简况1.1 任务来源《轮胎侧偏松弛长度特性基础试验方法标准》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。

文件号中汽学函【2019】179号,任务号为2019-11。

本标准由轮胎动力学创新联盟提出,由安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司牵头编制,同时参与编制的单位还包括万力轮胎股份有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、吉林大学等。

1.2编制背景与目标轮胎的侧偏松弛长度是衡量轮胎瞬态侧向力学响应特性的重要指标,对整车的瞬态转向特性有着重要的影响。

有关轮胎侧偏松弛长度特性国、内外均没有制定相应测试标准或规范,而在整车的底盘调教中对于转向的响应延迟的评价是重要的评价指标,完整而正确的轮胎松弛特性的表达,对于整车转向性能的测试和仿真都是必不可少的。

近几年随着我国汽车和轮胎技术的发展,国内实力较强的轮胎动力学研究团队,已具备了开展轮胎侧偏松弛长度试验研究及开发相关试验标准的软、硬件条件。

因此有必要制定《轮胎侧偏松弛长度特性基础试验方法》的团体标准,期望解决以研究和开发为目的轮胎六分力瞬态性能的对标与评价、以及用于轮胎生产质量控制和车辆动力学建模。

规范轮胎瞬态侧偏特性基础试验的实施方法,包括术语定义、对设备、环境等试验条件的要求、试验程序和数据处理方法。

以本标准为指导纲要获得的轮胎瞬态侧偏特性试验数据,既可以用于评估或验证单胎的侧向瞬态动力学特性,也可以用于搭建魔术公式轮胎动力学模型,为整车虚拟开发服务。

1.3主要工作过程2018年初,在轮胎动力学协同创新联盟(“简称TDA”,由吉林大学、中国汽车工程协会和橡胶工业协会共同发起)的专家委员会会议上,由专家委员会专家共同提出了“轮胎动力学标准体系”的规划。

2019年5月21日,受CSAE标准研制起草工作组的邀请,安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司作为牵头单位,万力轮胎股份有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、吉林大学、上汽通用五菱汽车股份有限公司、浦林成山(山东)轮胎股份有限公司作为参加单位进行轮胎侧偏松弛长度特型基础方法标准的研制。

《轮胎的侧偏特性》课件

《轮胎的侧偏特性》课件

Part Two
轮胎侧偏特性的定 义
侧偏现象
轮胎侧偏特性是指轮胎在受到侧向 力时,轮胎的侧向力与轮胎的侧向 位移之间的关系。
侧偏现象是指轮胎在受到侧向力时, 轮胎的侧向力与轮胎的侧向位移之 间的关系。
添加标题
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添加标题
添加标题
侧偏现象是指轮胎在受到侧向力时, 轮胎的侧向力与轮胎的侧向位移之 间的关系。
智能材料:实时监测轮胎的侧 偏特性,实现智能控制和调整
未来轮胎技术的发展趋势
智能轮胎:通 过传感器和算 法,实现轮胎 的自动调节和
优化
环保轮胎:采 用环保材料, 降低轮胎对环
境的影响
轻量化轮胎: 通过材料和结 构的优化,降 低轮胎的重量, 提高燃油经济

安全轮胎:通 过技术手段, 提高轮胎的安 全性能,降低 交通事故的发
轮胎的侧偏特性
,
汇报人:
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 轮 胎 侧 偏 特 性 的 影
响因素
05 轮 胎 侧 偏 特 性 的 实 际应用
02 轮 胎侧 偏 特 性 的 定 义
04 轮 胎 侧 偏 特 性 的 测 试方法
06 轮 胎 侧 偏 特 性 的 未 来发展
Part One
单击添加章节标题
侧偏试验
测试目的:评估轮胎在侧偏条件下的性能 测试设备:侧偏试验台 测试条件:设定侧偏角度、速度、载荷等参数 测试结果:记录轮胎的侧偏力、侧偏角、侧偏刚度等参数
回正力矩试验
试验设备:侧偏试验台、测 力传感器、数据采集系统等
目的:测量轮胎在侧偏状态 下的回正力矩
试验步骤:将轮胎安装在侧 偏试验台上,施加侧偏力,
智能轮胎的研 究方向:材料、 结构、控制、

全钢载重子午线轮胎侧偏特性有限元分析

全钢载重子午线轮胎侧偏特性有限元分析

全钢载重子午线轮胎侧偏特性有限元分析钱瑞瑾,程 昊(双钱集团上海轮胎研究所有限公司,上海 200245)摘要:以275/70R22.5 RT606全钢载重子午线轮胎为研究对象,运用有限元分析软件TYABAS 和Abaqus 建立轮胎侧偏特性分析有限元模型,并研究不同负荷的稳态滚动条件下,侧向力和回正力矩随侧偏角的变化规律。

结果表明:在单一垂直负荷下,随着侧偏角的增大,侧向力的绝对值逐渐增大,当侧偏角为-5°和5°时,回正力矩分别达到极小值和极大值;在同一侧偏角下,随着负荷的增大,侧向力的绝对值逐渐增大。

侧偏刚度仿真结果与试验结果一致,验证了仿真分析方法的有效性。

关键词:全钢载重子午线轮胎;侧偏特性;侧向力;回正力矩;有限元分析;仿真分析中图分类号:U463.341+.3/.6;O241.82 文章编号:1006-8171(2021)03-0143-05文献标志码:A DOI :10.12135/j.issn.1006-8171.2021.03.0143汽车对地面的作用是通过轮胎实现的,轮胎的力学特性直接影响车辆的操纵性、平顺性和安全性等性能。

汽车的操纵稳定性很大程度上取决于轮胎的侧偏特性,其已成为各汽车厂家和轮胎生产企业研究和分析的重点。

在汽车行驶过程中,由于路面的侧向倾斜、转弯时的离心力等因素,使车轮的运动方向偏离其中心,此时车轮的旋转平面与行驶方向的夹角称为侧偏角,如图1所示。

传统的试验方法是研究轮胎侧偏特性的重要手段,黄舸舸等[1]通过常规试验研究了带束层结构对轮胎侧偏特性的影响。

近年来,随着计算机技术的飞速发展和有限元商用分析软件的不断完善,有限元仿真分析方法开始应用于轮胎侧偏特性的研究[2-10]。

图1 车轮侧偏示意本工作以275/70R22.5 RT606全钢载重子午线轮胎为研究对象,运用哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所开发的轮胎专用有限元分析软件TYABAS 建立轮胎二维和三维有限元分析模型,在Abaqus 软件中建立不同侧偏角的轮胎侧偏特性分析有限元模型,使用隐式分析方法进行仿真分 析[11-18],并对计算结果进行处理,得到轮胎的侧向力和回正力矩等数据。

05-2 轮胎的侧偏特性

05-2 轮胎的侧偏特性

权 B
(1)扁平率小,k大
版 H
扁平率=(H/B)×100%

学 一些车型轮胎的型号及扁平率
车型
业轮胎型号 扁平
新雅阁 奔驰 S320
普利斯通 率
工205/65R15 车 米其林
扁平率(%) 65
60
汽 奔驰 LORINSER
225/60R16 W
米其林
轮辋 30

宽度
275/30 ZR19 直径
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第二节 轮胎的侧偏特性

小结:
版 注意:侧向力与侧偏力关系

学 Ê 弹性轮胎在侧向力作用下滚动时,车轮运 动方向跟车轮平面的滚动方向不同,即存
业 在侧偏现象;
Ê 作用在车轮上的侧向力和侧偏力大小相
工 等,方向相反,但力的作用点不同;
Ê 弹性轮胎的侧偏特性在小侧偏角范围内可 认为是线性变化的;
车 Ê 明确因果关系:侧偏力作用产生侧偏角, 汽 而非侧偏角的存在产生侧偏力。
业 Ê 汽车的回正现象 工 Ê 定义:回正力矩 车 Ê 回正力矩的变化规律
汽Ê 影响回正力矩的因素

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共34页
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权 第二节 轮胎的侧偏特性
四、回正力矩TZ
版 "轮胎发生侧偏时,会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩,该
力矩称为回正力矩。

FY
学 业FeY 工
FY
e
轮胎拖距

e—轮胎拖 距。

接触区的压力分 布不均匀,使 k

反而有所减小。

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第二节 轮胎的侧偏特性

轿车子午线轮胎结构与侧偏特性的探讨

轿车子午线轮胎结构与侧偏特性的探讨

1 5 6 R1 轿 车 子 午 线 轮 胎 结 构 与 侧 偏 特 性 的 9 /5 5
关系。
I 实验
1 1 试 验 方 案 .
性 能 日益 受 到 重视 。其 中抗 湿 滑 、 动 阻力 和 噪 滚
声 已被 列 入 欧盟 法 规 , 于 2 1 将 0 2年 开始 实 施 ; 而
自身 的特性 , 主要 受轮 胎类 型和结 构 、 结构设计 参
数 以及 胎面 花 纹等 因素 影 响[ , 1 因此 进行 轮 胎 动 ] 力 学参 数 的测试 和分析 是进 行轮 胎仿 真分析 的重
要 环节 。
( 高反 包高 度) 三角胶 尺寸 为 6 5mm×4 , . 5mm。
随着 国内轮胎 技术 的发 展 以及 车辆 配套要 求 的提高 , 轮 胎性 能 的要 求不 断提 高 。 目前 , 于 对 对
国内大 多数轿 车轮 胎企 业而 言 , 速 、 高 耐久和 耐磨 等 轮胎基 本性 能可 以满 足要 求 , 与此 同时抗湿 滑 、 滚 动阻力 、 噪声 、 控性 和舒 适性 等轮胎 主要使 用 操
布 层 低反 包 结 构 且 胎 体 帘 布 层 复 合 材料 模 量 略高 的 方 案 A 轮 胎 的 K , A 和 G 最 小 , 合 性 能 差 。 c, 综
关键 词 : 车予 午 线 轮 胎 ; 偏 特性 ; 构 轿 侧 结
中 图分 类号 : 6 . 4 + 4 . ; 6 . U4 3 3 l . / 6 U4 1 6 文 献 标 识码 : B 文 章 编 号 : 0 68 7 ( 0 0 1 — 7 60 1 0— 1 12 1 ) 202 —5
摘 要 : 过 测 试 轮 胎 侧 偏 刚 度 ( 、 向力 因 数 ( ) 回 正 力 矩 系数 ( 、 荷 灵 敏 度 ( 、 荷 转 移 灵 敏 度 ( 等 通 K) 转 c、 A) 负 H) 负 G) 动 力 学参 数 , 利 用 UN TI E模 型 进 行 参 数 辨识 , 析 相 同轮 廓 1 5 6 R 5轿 车 子 午 线 轮 胎 结 构 与 动力 学 参 数 的关 并 I R 分 9/5 1

名词解释轮胎的侧偏特性

名词解释轮胎的侧偏特性

名词解释轮胎的侧偏特性轮胎作为车辆行驶的重要部件之一,承担着传递动力、缓冲震动、保持稳定等关键功能。

然而,在日常驾驶中,我们可能会遇到一种现象,那就是车辆在弯道行驶时会产生侧滑或侧偏。

这种现象主要源于轮胎的侧偏特性。

那么,什么是轮胎的侧偏特性呢?侧偏特性是指轮胎在行驶过程中受到侧向力作用时所表现出的性能和特点。

因为车辆在弯道行驶时,车身会受到向心力的作用,而轮胎则需要提供足够的侧向抓地力来保持车辆的稳定性。

然而,由于轮胎与地面之间的接触面积有限,侧向抓地力并非无限制地增加,而是受到轮胎本身结构和材料的限制。

首先,轮胎的侧偏特性与胎面的花纹设计有关。

一般来说,对于高速公路行驶,我们常见的轮胎花纹是纵向花纹,这种胎面花纹设计有利于排水和降低胎面的热量,从而提高轮胎的抓地力。

然而,在弯道行驶时,纵向花纹的抓地力相对较弱,轮胎易于发生侧滑。

相反,横向花纹的轮胎在弯道行驶时具有更好的抓地力,能够有效降低侧滑的风险。

其次,轮胎的侧偏特性与轮胎的侧壁刚度有关。

侧壁刚度是指轮胎侧壁在受到侧向力作用时的变形程度。

当车辆在弯道行驶时,侧向力会使轮胎侧壁产生应力,如果侧壁刚度较低,轮胎容易变形,从而导致侧滑。

相反,如果侧壁刚度较高,轮胎在受到侧向力时能够更好地保持形状,提供稳定的抓地力,减少侧滑的发生。

此外,轮胎的侧偏特性还与轮胎的气压有关。

适当的轮胎气压能够提高轮胎的稳定性和抓地力,减少侧滑的风险。

一般来说,过高或过低的轮胎气压都可能影响轮胎的侧偏特性。

过高的气压会使轮胎变硬,从而降低轮胎与地面的接触面积,减少抓地力;而过低的气压则会使轮胎变软,增加变形和磨损的风险。

最后,轮胎的侧偏特性还与驾驶员的驾驶习惯和路面状况有关。

驾驶员的驾驶习惯会直接影响轮胎的侧滑风险。

过度急转弯、急刹车或加速都会增加侧滑的可能性。

此外,路面的湿滑、不平坦以及油污等因素也会影响轮胎的抓地力和侧偏特性,增加侧滑的风险。

综上所述,轮胎的侧偏特性是指轮胎在行驶过程中受到侧向力作用时所表现出的性能和特点。

轮胎侧偏动特性对汽车操纵稳定性的影响

轮胎侧偏动特性对汽车操纵稳定性的影响
1.2.2 国内概况
我国对轮胎的侧偏特性研究起步较晚,80年代初才开始涉足。1984年,我国的工程院士郭孔辉以Fiaia的理论为基础通过试验建立了侧向力和回正力矩的半经验模型,并于1986年根据新的实验数据进行了改进.该模型的一个很大的优点就是用无量纲的量来表示侧向力和回正力矩与侧偏角之间的关系,从而使模型变得比较简单实用。1990年,郭孔辉等人提出了基于任意载荷分布与胎体变形规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型。1992年,郭孔辉等人提出了基于任意载荷分布用于汽车制动、驱动和转向的轮胎侧偏特性模型.北京理工大学的孙逢春Wiiiumeit的“胎带-胎冠-轮辋”模型为基础,将其推广到动态范围,进行了轮胎侧偏动力模型的非线性分析.哈尔滨工业大学的崔胜民,对子午线轮胎侧偏特性分析建立了子午线轮胎侧偏特性的理论模型.吉林工业大学的刘青根据胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型在空间域内的表达,推导侧偏力和回正力矩关于转动角与侧向位移的积分表达式,将其离散化并实现了非稳态侧偏特性在空间域内的仿真.2000年,郭孔辉等人在考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型的基础上,提出了非稳态转向特性半经验模型.该模型可反映出胎体的弯曲刚度与扭曲刚度对轮胎非稳态侧偏特性的影响,它与现有的半经验模型相比精度较高,而且结构简单,便于在车辆动力学仿真计算中应用.清华大学的尚进等人在对轮胎垂直特性和稳态侧偏特性建模的基础上,利用由轮胎模态试验提取的试验模态参数建立了非稳态侧偏模型.该模型考虑了印迹的动态变形和胎宽的影响,对印迹进行离散化并初步计入速度对非稳态特性的影响,推导出了轮胎侧向力和回正力矩关于侧向位移和摆动角的传递函数的解析公式.华中科技大学的侯永平等人[48]在稳态指数统一模型和一阶线性微分方程的基础上,研究了大侧偏角下动态过程中侧偏松驰长度的特性,它是由轮胎的侧向弹性决定的,它随着侧偏角的增大而减小,小侧偏角下侧偏松驰长度是一个常数,它也是研究轮胎非稳态侧偏特性的基础。

【汽车技术】轮胎的侧偏特性解析

【汽车技术】轮胎的侧偏特性解析
从右图可知,在超过大车车头的 前后一段时间内,小车横摆力矩系数 变化剧烈,气流的变化使这种吸力不 稳定,小车会左右摇晃,方向易失稳 。 所以大风时高速超大车是相当危险的。
其 它 情 况 下 的 发 飘 现象
汽车从隧道、山谷驶出的瞬间,风速常达到周围风 速的十倍以上。在山区、海边、河边也容易受到突如其 来的强侧风袭击。急剧变化的气流容易使汽车方向不稳, 甚至失控。侧向面积大的车,如面包车、大客车等容易 受到侧向风力的影响。
车型 新雅阁
奔驰 S320
奔驰 LORINSER
轮胎型号 普利斯通 205/65 R15
米其林 225/60 R16 W
米其林 275/30 ZR19
扁平率(%) 65
60
30
轮胎断面宽度(mm)
轮辋直径 (inch)
扁平率越 小,侧偏刚 度k越大
2. 轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响
垂直载荷越大,k越大,但垂直载荷过大,k反而有所减小。
轮胎的侧偏特性
轮胎侧偏特性—侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系;
本节基本内容: 1. 轮胎坐标系; 2. 轮胎的侧偏现象、侧偏力-侧偏角关系; 3. 侧偏特性的影响因素(结构、工作条件); 4. 轮胎回正力矩的产生、回正力矩-侧偏角关系; 5. 有外倾角时轮胎的侧偏特性;
一、 轮胎坐标系- ISO轮胎坐标系
FY一定时,W 大,α小。 FY
= k, 即k大。
垂直载荷大,k大
垂直载荷大,k大
α一定时, W大,FY大。
FY = k ,即k大。
垂直载荷过大 时,轮胎与地面 接触区的压力分 布不均匀,使 k 反而有所减小。
3. 轮胎胎压对侧偏特性的影响
胎压大,侧偏刚度大,但胎压太大侧偏刚度基本不变;

关于车辆跑偏的相关研究

关于车辆跑偏的相关研究

关于车辆跑偏的相关研究【摘要】本文首先介绍车辆跑偏现象和形成原因,并详细阐述了车辆跑偏影响因素的工作过程,及影响因素之间的关系,然后对车辆跑偏的解决方案进行阐述。

最后,针对市场客户抱怨车辆跑偏问题进行分析说明。

从试验结果分析来看,从目前已经了解和试验完成的几个因素的研究来看,对进一步分析和解决车辆跑偏有重大的参考价值。

【关键词】行驶跑偏,四轮定位,轮胎锥度A study on vehicle steering pull【Abstract】Firstly, this paper introduces the phenomenon and cause of vehicle steering pull, explaining the mechanism and effects of various parameters on steering pull. This paper also introduces the solution to this problem and the procedures to resolve the customer complaints.Based on test results, the current solution and procedures are very effective and useful for further evaluation of this problem.Key words: vehicle steering pull ,wheel alignment,tire taper0、前言汽车跑偏是汽车运行中常见的故障,是指汽车在行驶中,汽车不按直线方向行驶,而是自动向左或是向右偏驶,这种现象称为跑偏。

汽车跑偏的危害很大,轻则造成啃胎、轮胎报废,重则导致爆胎、车辆失控进而引发严重的交通事故。

汽车的跑偏可以分为制动跑偏、直线行驶跑偏两种类型,其中以制动跑偏最为常见。

轮胎的侧偏特性及其应用

轮胎的侧偏特性及其应用

Vol.32No.01 Jan. 2011
新型矿井提升机双 PWM 变频调速策略
杜忠杰, 王忠庆 (中北大学, 太原 030051)
摘 要: 针对矿井提升机电控系统能量浪费严重、 谐波污染大的问题, 提出了一种新型的双 PWM 变频调速控制策略:电压外环采用滑模变结构控制,电压内环采用前馈解耦控制,并结合空 间脉宽矢量调制算法提高直流电压利用率。 仿真实验证明,新型控制策略电控系统功率因数为 1, 电网谐波污染减少,矿井提升机电控性能得到改善。
关键词: 矿井提升机; PWM 整流器; 双环控制 中图分类号: TP273 文献标志码: A 文章编号: 1003 - 0794(2011)01 - 0200- 03
New Daul-PWM Variable Frequency Speed Regulation Strategy of Mine Hoist
关键词: 轮胎; 侧偏现象; 侧偏特性; 侧偏刚度; 回正力矩 中图分类号: U463.341 文献标志码: B 文章编号: 1003 - 0794(2011)01 - 0198- 03
Tire Cornering Property and its Application
CHEN Xian-zhong (Taiyuan Research Institute,China Coal Research Institute,Taiyuan 030006, China)
ca
c a5
(a)
(b)
图 2 侧偏时地面侧向反作用力分布曲线
随着侧向力的增大,接地印迹后部的某些部分
达到了附着极限,轮胎出现部分侧滑现象,地面侧
向反作用力将沿图 2(b)的 345 曲线分布,轮胎拖距

车辆操纵动力学中轮胎模型的研究

车辆操纵动力学中轮胎模型的研究

在车辆操纵动力学模型中轮胎模型的研究一、轮胎力学特性和建模的研究历史与现状轮胎动态特性的研究可以追溯到上个世纪三十年代,Bradly和Allen(1931)为了研究汽车的动态特性,开始涉及到轮胎的动态特性。

接着又有很多科学家致力于轮胎动态特性的研究,德国的Fromm(1941)对轮胎结构进行了简化,推导出了描述轮胎侧偏特性的简单理论模型,第一次对轮胎的侧偏特性进行了理论研究。

Fiala(1954)在弹性“梁”模型的基础上,建立了侧向力,回正力矩与侧偏角和外倾角的关系。

在以后的几十年中,Fiala的理论模型得到了进一步的研究和改进。

Frank(1965)在Fiala理论模型的基础上,把胎体看作一个受弯曲的梁,研究了胎体弯曲对轮胎特性的影响。

从六十年代开始,Pacejka将胎体的变形简化为受拉的“弦”,对轮胎的静态和动态特性进行了大量的理论和试验研究。

并在后来(1989,1991)对模型进行了进一步的改进和发展,形成了著名的“Magic Formula”模型。

Sharp(1986)提出了轮辐式轮胎模型,将轮胎看作完全由相同的径向轮辐组成,这些轮辐与轮毂连接在一起,而且具有弹性。

轮辐的周期性变化会导致迟滞损失。

建立了与实际相当吻合的轮胎模型。

九十年代初,随着汽车先进底盘控制技术,虚拟原型设计以及计算机辅助工程等先进技术的飞速发展,轮胎的动态力学特性研究受到了广泛的重视。

有很多科学家致力于动态特性的研究,也得到了飞速的发展。

我国郭孔辉教授领导的科研小组二十几年来一直致力于轮胎力学特性的理论和试验研究,自行开发了具有多种功能的轮胎力学特性试验台,并利用该试验台在试验研究和理论研究上取得了重大突破。

郭孔辉教授(1986)建立了具有任意印迹压力分布的轮船侧偏特性简化理论模型。

并在该模型基础上先后推导出了纵滑侧偏特性简化理论模刑(1986),用于汽车转向,制动与驱动动态仿真的统一模型(1986),并在大量试验和理论研究的基础上提出了一种适用于较大载荷和侧偏角变化范围的轮胎侧偏特性半经验模型(1986)。

轮胎模型的侧偏性能参数研究

轮胎模型的侧偏性能参数研究
周毅 张曦 (北汽福田工程研究院 分析中心)
摘要:Pacejka 轮胎模型源自于 H.B.Pacejka 博士的公开出版物,主要是指应用 Pacejka 魔术公式
方法的轮胎模型。其有多种版本直接被 ADAMS 引用,是目前业界公认的做整车操稳仿真分析性能最 出色的轮胎模型之一。本文以 Pac2002 版本为例,主要研究在纯侧偏条件下,模型参数变化对侧偏 性能的影响,找出参数调整的方法,方便工程技术人员根据轮胎实验数据建立轮胎模型。
6. 参考文献
[1] H.B.Pacejka, 《Tyre And Vehicle Dynamics》 ,荷兰:Delft university of Technology [2] 余志生 《汽车理论》 机械工业出版社 2005 第三版 [3] MSC.ADAMS User’s Manual
通过调整各种参数因子,来匹配合适的三角函数,就可以根据实验结果拟合轮胎的性能。
3. 侧偏特性的拟合
在 Pac2002 版本的轮胎模型中,纯侧偏条件下,侧向力的魔术公式为:
Fy 0 ( y ) D y sin C y arctanB y y E y B y y arctanB y y SVy
K y K y 0 1 PKy 3 y
(3-3)


(3-4)
3.2
形状因子 C 的调整
形状因子 C 的计算公式如(式 3-5)所示,其中,PCY1 主要控制刚度拟合曲线的总体线形,即 通过 PCY1 的变化,选择所需正弦曲线的位置。
C y PCy1
(3-5)
3.3
峰值因子 D 的调整
S vy Fz P Vy1 P Vy 2 df z P Vy 3 P Vy 4 * df z y

轮胎侧偏刚度及力的特征函数的分析 

轮胎侧偏刚度及力的特征函数的分析 

轮胎侧偏刚度及力的特征函数的分析王 君1,陈仁全2,孙 超3,邱昌峰2,周 磊2,贾春辉2,孙向阳2,仇吉伟2,张 超2(1.青岛双星轮胎工业有限公司,山东青岛266400;2.青岛轮云设计研究院有限责任公司,山东青岛266400;3.双星集团有限责任公司,山东青岛266400)摘要:介绍轮胎侧偏刚度及力的特征函数及其应用。

结果表明:随着轮胎侧偏刚度的增大,车辆在任何给定横向加速度下所需的侧偏角减小,车辆操控稳定性能更好;在匹配轮胎和车辆的操控稳定性时,可以通过侧偏角为1°时的轮胎侧向力系数、负荷灵敏度和侧偏角为4°时的轮胎负荷转移灵敏度的特征值进行轮胎结构、花纹、配方的优化,筛选出合理的设计方案;车辆稳定性系数越大,车辆不足转向性能越好。

关键词:轮胎;侧偏角;侧偏刚度;特征函数中图分类号:TQ336.1 文章编号:1006-8171(2023)12-0707-05文献标志码:A DOI:10.12135/j.issn.1006-8171.2023.12.0707轮胎控制力主要表现在纵向的驱动力、制动力和侧向的转向力。

通常,它们影响和作用于车辆的运动,特别是影响车辆的操控稳定性。

操控稳定性、舒适性、直线牵引性能都是车辆动力学研究的重要的车辆性能[1-4]。

其中,轮胎转向引起的车辆响应主要由轮胎与地面的相互作用产生的转向力控制。

研究表明,车辆的不足转向严重影响车辆的操控稳定性,而不足转向的特性是由前后轮胎的侧偏刚度差来决定的。

目前,自由滚动轮胎的力和力矩随侧偏角、侧倾角的变化能够充分描述轮胎力和力矩的特性,但是该方法不利于直接描述轮胎的动态特性[5],因为轮胎稳态测试时力和力矩的变化需要逐点计算,同时轮胎测试的原始数据不能直接应用到特定的车辆中,需要进行简单的数据处理方法才能评估车辆的操控稳定性。

目前,特定车辆的操控稳定性以专业车手的主观性测评作为最终的评估,但是此方法受限于外界条件和人为因素。

基于虚拟样机的轮胎侧偏特性分析

基于虚拟样机的轮胎侧偏特性分析

基于虚拟样机的轮胎侧偏特性分析随着汽车行业的快速发展,轮胎作为整车的重要组成部分,在车辆性能方面发挥着举足轻重的作用。

轮胎性能的影响因素众多,其中侧偏特性是轮胎性能中一个非常重要的方面。

虚拟样机技术提供了一种高效、经济的测试方法,可以对轮胎侧偏特性进行深入分析。

虚拟样机技术利用车辆运动学原理,将汽车运动建模,并对各种测试情况进行模拟。

通过在虚拟样机中对轮胎进行测试,可以大大降低测试成本和时间,并且可以模拟各种测试情况和干扰情况。

轮胎侧偏是指车辆在行驶过程中,轮胎沿弯道中心线的侧向移动,其大小取决于车辆速度、路面摩擦系数、转向角度等因素。

轮胎的侧偏特性可以描述为侧向滑移角随侧向扭矩的变化曲线。

侧向滑移角可以通过虚拟样机中的侧滑角测量,侧向扭矩可以通过测量轮胎接地面反作用力与侧向力的差值获得。

在虚拟样机中进行轮胎侧偏特性测试时,需要对测试情况进行模拟,包括路面情况、车速、弯道半径和转向角等。

通过模拟测试,可以得到侧向滑移角和侧向扭矩的关系曲线,从而进一步分析轮胎的侧偏特性。

在测试过程中,可以通过改变驾驶员的转向角度、车速和路面情况等参数,研究轮胎侧偏特性的变化规律。

例如,当车速提高时,轮胎负载增加,轮胎侧偏角会随之减小;而在路面情况不断变化的情况下,轮胎的侧偏特性也会发生变化,通过虚拟样机测试可以及时发现并分析这些变化。

虚拟样机在轮胎侧偏特性的分析中具有很多优势。

首先,虚拟样机测试可以随时对测试情况进行修改和调整,可以快速地进行多种测试和对比,得到更为准确的结果。

其次,虚拟样机测试可以在安全和经济的情况下进行,不需要进行现场测试,既方便又省时省力。

此外,虚拟样机还可以测试多种因素的影响,比如路面反应等,从而得出更为精确的测试结果。

综上所述,利用虚拟样机可以对轮胎侧偏特性进行详细分析,可以获得该性能特性的更为准确的测试结果,同时还可以减少测试成本、提高测试效率。

随着汽车制造业的不断发展,虚拟样机技术将会在该领域发挥更加重要的作用。

轮胎侧偏现象名词解释

轮胎侧偏现象名词解释

轮胎侧偏现象名词解释
轮胎侧偏现象是指汽车在弯道行驶过程中,轮胎产生一定程度的偏转,造成车辆不稳定的状态。

这种现象主要是由汽车轮胎的摩擦力、汽车轮胎本身的结构特性以及汽车轮胎的旋转驱动力等因素造成的。

它影响了汽车的安全性,降低了驾驶者的操控能力,也会增加人们的旅行时间。

轮胎侧偏现象的主要原因是轮胎的摩擦力不同。

当轮胎在弯路行驶时,因为外轮胎的摩擦力大于内轮胎的摩擦力,外轮胎会受力而产生偏转,从而造成车辆不稳定。

此外,由于汽车轮胎的结构特性不同,例如比例不平衡、气压不均衡等,也可能导致轮胎侧偏状态。

同样,汽车轮胎的旋转驱动力也会影响轮胎侧偏现象,车轮动力过大也会使轮胎产生偏转。

轮胎侧偏现象除了影响汽车的安全性外,它还会影响汽车的控制性能。

因为轮胎侧偏,汽车的侧滑状态会加强,此时方向盘操控起来就会比较累。

即使有及时的方向盘调整,也许汽车会偏离正常行驶轨迹,从而减少驾驶者操纵能力,降低汽车的控制性能。

为了解决轮胎侧偏现象,可以采取一些措施。

首先,要检查轮胎的摩擦力是否均匀,如果有不平衡的地方可要及时采取措施修正。

其次,要检查轮胎的结构特性,如果觉得不合理可采取适当的调整。

最后,要经常检查轮胎的旋转驱动力,如果过大也应及时采取调节措施。

总之,轮胎侧偏现象是影响汽车安全和控制性能的重要因素,需要及时采取一系列措施来防止和解决这一问题。

最终,只有通过综合
控制才能达到最佳性能,使汽车达到完全稳定的状态。

汽车轮胎动力学模型的研究方法及发展

汽车轮胎动力学模型的研究方法及发展

汽车轮胎动力学模型的研究摘要:在我们研究汽车轮胎的动力学方面的问题时,对轮胎的动力学进行建模成为了至关重要的一部。

本论文主要是对汽车动力学仿真中的轮胎数学模型现状进行了分析,简要说明了轮胎动力学建模的新方法并进行了展望。

Abstract:When we studied the kinetic aspects of the automobile tire, the tire dynamics modeling has become a crucial part. In this thesis, tire mathematical model of vehicle dynamics simulation of the status quo analysis, a brief description of the tire dynamics modeling and prospects.关键词: 车辆轮胎动力学动力学模型轮胎是汽车上最重要的组成部件之一,它支持车辆的全部重量,传送牵引和制动的扭力,保证车轮与路面的附着力,减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力,保证行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性。

因此,轮胎动力学特性的研究,对研究车辆性能来说是非常必要的。

车辆运动依赖于轮胎所受的力,如纵向制动力和驱动力、侧向力和侧倾力、回正力矩和侧翻力矩等。

所有这些力都是滑转率、侧偏角、外倾角、垂直载荷、道路摩擦系数和车辆运动速度的函数,如何有效地表达这种函数关系,即建立精确的轮胎动力学数学模型,一直是轮胎动力学研究人员所关心的问题。

轮胎的动力学特性对车辆的动力学特性起着至关重要的作用,特别是对车辆的操纵稳定性、制动安全性、行驶平顺性具有重要的影响。

1 轮胎侧偏特性研究由于轮胎的结构十分复杂,在侧偏和纵滑时其受力和变形难于确定,另外,轮胎和路面之间的摩擦耦合特性也具有不稳定的多变性。

在目前阶段,很难根据轮胎的物理特性和真实的边界条件来精确地计算轮胎的偏滑特性。

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汽车轮胎侧偏特性的研究现状及其发展屈求真,刘延柱摘要: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.关键词:汽车轮胎;轮胎侧偏特性;神经网络;模型中图分类号:U 461.1 文献标识码:APresent Situation of Research and Developmenton Tire Cornering BehaviorsQU Qiu-zhen,LIU Yan-zhuDept. of Engrg. Mech., Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, ChinaAbstract:The handling, stability and safety of automobile are directly affected by tire c ornering behaviors. The present researching situation and characteristics on tir e cornering behavior in steady state and non-steady state conditions were surve yed. The experimental research methods and neural network model for tire corneri ng behaviors were also introduced. Attention was given to the main requirements of tire model. The development direction of tire modelling was prospected.Key words:automobile tire; cornering behaviors of tire; neural networks; model轮胎作为联接汽车车身与道路的部件,对汽车的操纵稳定性、安全性及平顺性都起着极为重要的作用.轮胎力学特性在车辆动力学特性的研究中具有重要的地位,研究轮胎力学是分析车辆性能的基础,也是适应现代车辆技术发展的需要.随着科学的进步和计算机技术的发展,计算机的仿真技术、性能预测与估计、模态分析、优化设计、多体力学理论、控制理论、神经网络理论、有限元理论以及模糊分析方法等现代科学技术理论正被广泛地应用于车辆动力学与轮胎力学研究领域.对轮胎的研究可分为内、外特性两大类:内特性涉及轮胎的内部应力、热状态、使用寿命等.其研究目的在于优化轮胎结构以及合理地选择轮胎材料方面的问题.常用的轮胎模型方法有柔性环模型(Ring on an elastic base)、板壳模型(Pneumatic rotation shell)以及有限元模型等[1].外特性与车辆动力学有关,涉及到轮胎与汽车的结合和轮胎与路面的相互作用.当然,这种“内特性”与“外特性”之间存在着某种必然的联系.本文主要研究轮胎特性对车辆动力学的影响,因此下面讨论的内容为轮胎的“外特性”.1 稳态侧偏特性研究发展过程与现状早在1931年,Bradley和Allen就开始研究汽车轮胎动力学,Koesler与Klaue通过试验发现制动力是轮胎纵向滑移率的函数.Fromm将轮胎胎体简化为“梁”,第一次推导了轮胎侧偏简单模型(胎体梁模型).Fiala在Fromm简单模型的基础上,假设轮胎仅在接触区域内发生侧向变形,对自由滚动的轮胎建立了具有集中横向力作用和具有弹性支承的梁模型,得到了侧向力、回正力矩和固定侧偏角之间的关系[2~4].Fiala推导的无量纲表达式为(1)(2)式中:Py 为轮胎侧向力;Ma为回正力矩;μ为附着系数;Pz为垂直载荷;Lr为轮胎印迹长度(假设印迹是长方形的);Φ为无量纲侧偏角,且Φ=Ktanα/(Pzμ),α为侧偏角,K为α=0时的侧偏刚度.Fiala理论模型的试验修正表达式[5]为:侧向力=Φ-0.066 8Φ2 -0.103 2Φ3(3)Φ<1.54=1.0063,Φ≥1.54(4) 回正力矩=0.2749Φ-0.095Φ2-0.0872Φ3+0.0353Φ4(5) Pacejka等[4]建立了带有胎冠微元的受拉伸弦模型.Boehm等对带束轮胎建立了圆环模型[3],通过胎体轨迹与接触区的差别来计算胎冠变形.Bergman首次在理论上分析了制动时的轮胎侧偏特性,引入了“相互作用弹簧”的概念,将轮胎视为由纵向、径向及侧向三组相互作用的弹簧所构成的弹性体,使纵向力成为侧向力的参数,从而研究了纵向力对侧向力的影响.Nordeen 和Cortese、Kermpel以及Henker等的研究也表明了侧向力和回正力矩与制动力和驱动力之间的关系.Livingston和Brown计算和比较了接触压力分布分别为均匀、椭圆形和抛物线形时的轮胎侧偏特性,研究了纵滑与侧偏联合工况下驱动力与侧向力之间的关系,并考虑了自由滚动轮胎侧倾对侧偏特性的影响.Dugoff等将轮胎与道路间的摩擦系数表达成轮胎胎面滑移速度和滑移速度为零时的摩擦系数以及摩擦系数降低因子的函数.Bernard等假设接触区的压力为梯形分布,建立了轮胎纵滑与侧偏联合工况下的半经验模型,并就摩擦系数与滑动速度之间的关系以及各向异性情况(μx ≠μy)进行了讨论.Pacejka研究了描述汽车稳态转向特性的数学模型,给出了反映轮胎、悬架及转向系统综合效果的等效轮胎侧偏特性这一新概念[6,7].Bakker和Pacejka等[4,8,9]在试验研究的基础上,总结出描述轮胎侧向力、制动力和回正力矩的解析表达式,建立了著名的魔术公式(Magic Formula)模型:y(x)=Dsin{C arc tan[Bx-E(Bx-arc tan(Bx))]}(6)Y(X)=y(x)+Sv(7)x=X+Sh(8)式中:Y(X)为轮胎广义力(纵向力、侧向力或回正力矩);X为广义位移(纵向滑移率或侧偏角);B为刚度因子;C为形状因子;D为峰值因子;E为曲率因子;S v 、Sh为考虑轮胎初始侧偏角时的原点偏移.以上魔术公式只适用于纯纵滑或纯侧偏工况.通过引入滑移量σ和σ*便可以由单独的纯纵滑与纯侧偏特性推广到复合工况的轮胎侧偏特性:(9)(10)式中:;K为纵滑率;α为侧偏角;.Gim等[7,10,11]以Bergman的相互作用的弹簧概念为基础(设胎体为刚性),假设印迹上的载荷分布为抛物线形,推导了轮胎纯侧偏、纯纵滑、纯侧倾以及纵滑侧偏联合工况下的轮胎力学模型.1993年,Gim等[12]进一步分析了摩擦椭圆的概念,用三次多项式表达轮胎接触区的压力分布规律,考虑了胎体的侧向变形与弯曲变形,推导出了更为精确的联合滑移工况下的侧向力、纵向力及回正力矩的关系表达式.1997年,Mastinu等[13]采用胎体梁模型,并结合有限元模型计算帘布层的侧向变形量,推导了稳态特性的半理论模型.Pacejka等[14]对魔术公式进行了改进,使之适合大侧偏角工况.郭孔辉等[5,15]以Fiala的理论为基础,通过试验建立了侧偏力与回正力矩的半经验模型.侧向力Fy 、回正力臂Dx、印迹偏离距Dy和绕z轴的总力矩Mz之间的关系可以在侧偏角β与垂直载荷Fz较大的变化范围内,用以下模型表达:=1-exp[-(φy +Eyφ3y)] (11)D x =(Dx0-De0)exp[-(D1φy+D2φ2y)]+De0(12)Dy=Fy/Cy(13)M z =FyDx+FxDy(14)式中:φy =Ktanβ/(μyFz)为无量纲侧向滑移率,K为β=0处的侧偏刚度;Dx0为β=0处的回正力矩;μy 为侧向摩擦系数;Ey为转折系数;Cy为印迹侧移刚度.该模型中的侧向力表达式后来被改进为双指数模型:F y /(μyFz)=1-e(-φy-E1φ2y-E2φ3y)(15)1990年,郭从胎体的一般变形模式ξ(u)和垂直载荷分布的一般模式η(u)出发,推导出侧向力与回正力矩的一般表达式.利用该模型的理论结果可以解释一些轮胎特性中较难理解的现象,如许多轿车轮胎的拖距Dx>a/3(即大于1/6印迹长度);大侧偏角情况下出现负的回正力矩(负拖距)等.为解决轮胎结构参数与汽车操纵稳定性之间的关系提供了更明确的概念和基本的改进方向.在此基础上又获得了侧偏与纵滑联合工况下的理论模型及一种便于进行汽车转向、制动与驱动的动态仿真“统一模型”[5].2 非稳态侧偏特性的研究现状及发展与稳态侧偏特性研究相比,非稳态侧偏特性的研究尚不成熟,关于轮胎的非稳态侧偏特性,最先是为了研究轮胎摆振问题.1941年,德国的Von Schlippe 和Dietrich将轮胎看成是无限长的“弦”,首先提出了接地印迹的运动方程(简单弦模型).1966年,Pacejka为了研究摆振,将弦模型加以改进,推导出Pacejka 摆振模型,1981年又对该模型进行了综合与整理,得到了轮胎弦模型为基础的轮胎非稳态侧偏模型.1979年,Kane和Man假设车轮与路面为单点接触,研究了车轮摆振的数学模型.Milan Apetaur将Sharp的轮辐式模型推广到非线性区域,得到了时间域内用微分方程表示的轮胎非稳态响应半经验模型[2,3,16].1990年,Van Zanten等[17]研究了轮胎非稳态特性的测量方法,并利用胎面刷子模型分析了其动态特性,通过合理确定法向载荷的分布规律以及滑动摩擦系数,使理论结果与试验数据较为吻合.Loeb等[18]研究了轮胎的侧向刚度、侧偏刚度和松弛长度之间的关系.该松弛长度是指在瞬态激励下,轮胎从开始滚动到所有的力和力矩平衡时所滚过的距离,该概念反映了轮胎的滞后性能.在转向输入下,轮胎的侧向变形可用一阶微分方程表达为(16) 式中:y为侧向变形;u为前进速度;v为侧向速度;λ=uk/c,k为侧向刚度,c为侧偏刚度;δ为转向角.侧向力Fy=ky.该模型与试验结果对比表明其幅值相关性较好,而相位角有较大的偏移,不适合于高频分析.此外,该模型中没有反映回正力矩的滞后特性.Heyd inger等[19]考虑动态非线性因素,将式(16)变为二阶微分方程,将迟滞侧偏角作为模型的输入,对侧向力和回正力矩都产生影响.其表达式为(17)式中:D=d/dt;αL 为迟滞侧偏角;ζ为轮胎阻尼比;u为车速;ωn path=ω/u为空间频率(路频).由u=dx/dt,上式可变为(18)式中=d/dx.试验结果表明,二阶模型的相位精确度得以明显提高.Bernard等[20]研究了侧偏角α与纵滑率s的非稳态延迟特性,讨论了在低速下(制动时)汽车运动参数的非稳态变化规律.Lee等[21,22]将路面接触区内的轮胎描述为许多的集中质量块,根据印迹处的变形列出运动微分方程,由试验辨识系统参数,研究了轮胎的纵向与侧向动力学响应.与此同时,还研究了用脉冲输入方式取代正弦输入来获取系统的频率响应特性.1997年,Mastinu等[13]利用胎体梁模型并结合有限元模型推导了轮胎非稳态特性的半理论模型.Pacejka等[14]将魔术公式推广,扩展到了低频非稳态范围.国内对轮胎非稳态侧偏特性的理论研究只是近几年的事情.孙逢春等[3]以Willumeit的“胎带-胎冠-轮辋”模型为基础,将其推广到动态范围.胎带代表胎体,其侧向是刚性的,径向是弹性的,胎带与刚性轮辋通过径向和侧向弹簧联结在一起,侧向弹簧和阻尼器对应于胎侧的弹性和阻尼,胎冠元素在径向为刚性、切向和侧向为弹性.郭孔辉等[23]从胎面印迹的侧向变形和胎体的侧向平移变形出发,在考虑胎宽影响的条件下,建立了车轮输入分别为转动角与侧向位移或侧偏角与转偏率时的轮胎非稳态侧偏模型(传递函数). 继而,又从胎体的一般变形模式出发,根据胎体的侧向弯曲变形及扭转变形,计算出胎面的侧向瞬时变形,建立了小幅运动时轮胎非稳态侧偏特性的理论模型[24].考虑胎体的复杂变形后,模型能真实地反映轮胎的力学特性和物理实质,使得理论模型与试验结果更加吻合.3 轮胎侧偏力学的试验技术由于大多数轮胎模型都是从试验数据中总结提炼出来的,即使理论模型仍有很多参数需要通过试验来确定,因此轮胎试验在轮胎力学的发展中起着十分重要的作用.如何改进测量方法、提高测量精度,显得极为重要.国内外用于测量轮胎侧偏特性的试验设备主要有室内试验机和路面试验车两大类.典型的室内试验机有转鼓试验台、低速平台式试验台(平台作往复运动)、高速移动带式试验机(平带作单向运动).室内试验的优点是经济、省时,并能够有效地控制试验条件,精度较高.路面试验车主要有自推动车辆和牵引拖车两种.与室内试验相比,道路试验更接近于汽车行驶的实际状况,但试验结果的重复性较差.与国外试验设备相比,我国仍比较落后.郭孔辉利用长春汽车研究所拥有的一台低速平板式静特性试验台做了很多工作[15].目前,郭孔辉等在吉林工业大学也作了很多这方面的工作[25]. 另有些大专院校也正在开发轮胎试验拖车及其他试验设备.4 人工神经网络模型在轮胎侧偏特性研究中的应用人工神经网络从理论探索进入大规模工程实用阶段至今只有10年左右的时间.1986年,Rumel hart提出了误差反向传播算法,即BP算法,使多层前向网络获得了一个比较实用和有效的训练方法,为工程应用创造了条件.Shiotsuka等[26]研究了非线性轮胎模型,使用了3×6×1的网络结构,输入为路面附着系数μ、车速v及侧偏角β,输出为侧向力F.用Fiala模型作为训练样本.Palkovics 等[27]使用了两种不同的神经网络结构来描述轮胎模型,即带有3个神经元的单隐层及各有2个神经元的双隐层,采用试验数据作为训练样本,并将结果与魔术公式作了比较. 结果表明双隐层的精度高于单隐层,但均低于魔术公式的精度,但神经网络模型的泛化能力强、计算量小.结果还表明,用较简单的双隐层神经网络模型能较好地描述在转向与制动联合工况下的轮胎动力学特性.在研究轮胎稳态特性的基础上,Palkovics等[28]进一步研究了轮胎在不平路面上的非稳态特性,分别采用前向反馈训练方法与递归反馈训练方法,结果表明在低频区前向反馈方法精度高,而在高频区递归反馈方法精度高.以上结果表明,神经网络模型能够较好地映射在随机路面上的轮胎转向动态特性,而且应用简单,不像弦模型那样复杂,具有很好的应用前景.5 轮胎侧偏特性模型的评述及其发展方向目前所出现的轮胎力学模型可分为物理模型(理论模型)与经验模型两大类,从实用性角度来看,经验模型更为流行.对轮胎力学模型的要求主要有以下几个方面:①计算结果与试验数据吻合良好,具有较高的精度;②覆盖所希望的特性范围,且适用范围广;③模型参数少,容易从试验中确定,并且物理意义明确;④计算简便,容易结合到整车动力学模型中去.对于模型的精度要求应充分考虑到以下因素[4,29]:①轮胎制造方面的误差,虽然是同一型号的轮胎,往往特性上有一定的差异;②轮胎胎面磨损后,侧向力与回正力矩将会变化;③汽车运行后,轮胎温度升高,造成轮胎气压提高,使轮胎刚度发生变化;④轮胎转动的速度及表面温度对其附着特性有影响;⑤许多试验是在转鼓上进行的,与实际路面有差异,其表面曲率的不同会影响试验结果.到目前为止,对轮胎稳态侧偏特性的研究已基本成熟,能够满足汽车动力学性能仿真的要求.瞿宏敏等[30]对三种典型的轮胎模型,即“魔术公式”、“幂指数公式”及G.Gim 的理论模型进行了对比与验证,获得了较满意的评价.相比之下,非稳态轮胎模型的研究仍不成熟,理论研究大多局限在小幅运动范围内,在整个印迹区内没有纵向与横向滑动,并且不考虑轮胎的质量和惯性作用[23].或者只强调侧向力与回正力矩的动态迟滞性[18~20].在试验研究方面,试验设备及测量传感器仍不能满足高频、大幅度轮胎动特性的检测[22].因此,在今后相当长的一段时间内,建立高速、高频、大幅度、瞬态变工况特性的模型,将成为轮胎建模的研究方向.如何有效地考虑载荷、气压、路况、温度、侧倾角以及轮胎的材料、结构、尺寸、花纹等因素的影响,将是建模的难点之一.文章编号:1006-2467-(1999)06-0755-05作者简介:屈求真(1963~),男,副教授.作者单位:上海交通大学工程力学系,上海 200030参考文献:[1] Belkin A E, Bukhin B L, Mukhin O N, et al. 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