轮胎模型 PPT课件
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• 二、 用于耐久性分析的轮胎模型
• 三维接触模型，考虑了轮胎胎侧截面的几何特性，并把轮 胎沿宽度方向离散，用等效贯穿体积的方法来计算垂直力， 可以用于三维路面。该模型是一个单独的License，但是如 果用户只购买Durability TIRE，只能用Fiala模型计算操稳。 • 除了上述两类模型以外，还有环模型，作为子午线轮胎的 近似，研究轮胎本身的振动特性，成为国际上仿真轮胎在 短波不平路面动特性的主流模型，是目前发展比较成熟和 得到商业化应用的轮胎模型，其中具有代表性的是F-tire和 SWIFT轮胎模型。
• SWIFT模型（Short Wave Intermediate Frequency TIRE Model） • SWIFT 模型是由荷兰 Delft 工业大学和 TNO 联合开发的，是 一个刚性环模型，在环模型的基础上只考虑轮胎的 0阶转动 和1阶错动这两阶模态，此时轮胎只作整体的刚体运动而并 不发生变形。在只关心轮胎的中低频特性时可满足要求。由 于不需要计算胎体的变形，刚性环模型的计算效率大大提高， 可用于硬件在环仿真进行主动悬架和ABS的开发。在处理面 外动力学问题时，SWIFT使用了魔术公式。
轮胎模型
一、轮胎模型简介 二 、ADAMS/TIRE 三、轮胎的特性文件
严金霞
2009年1月
• 轮胎是汽车重要的部件，它的结构参数和力学特性决定 着汽车的主要行驶性能。轮胎所受的垂直力、 纵向力、 侧向力和回正力矩对汽车的平顺性、 操纵稳定性和安全 性起重要作用。 • 轮胎模型对车辆动力学仿真技术的发展及仿真计算结果 有很大影响，轮胎模型的精度必须与车辆模型精度相匹 配。因此，选用轮胎模型是至关重要的。由于轮胎具有 结构的复杂性和力学性能的非线性，选择符合实际又便 于使用的轮胎模型是建立虚拟样车模型的关键。
轮胎结构基本知识PPT课件
减少接地部位的移动。 高。
2 有内胎轮胎(TT) 气密层橡胶的改良和车 汽车胎、工程胎、乘
→无内胎轮胎 轮的改造，无内胎轮胎 用车胎、航空轮胎等。
(TL)
即使爆胎，空气不会急
剧泄漏的事实得到了安
全认证。应用日趋广泛。
3 断面圆形→扁平 基于轮胎对高速性能和 扁平率由82%、70%、 （横向加宽） 操纵性能的要求提高。 60%、50%甚至更小 （利用扁平化，可提高 的方向发展。 轮胎的侧偏刚度）
轮胎用橡胶
1 天然橡胶（NR）
生热小，不易割炼，强度高；物理机 械性能和加工性能良好；生胶弹性好， 不耐老化
2 丁二烯橡胶（BR） 很高的弹性，很好的耐寒性能，耐磨 性能优异，生热低，耐屈挠性能好； 加工性能差，粘着性能差；扯断强度 和撕裂强度比NR差；易割炼。
顺丁橡胶
3 丁二烯/苯乙烯橡 胶（SBR）
2 胎面基部 胎冠和带束
胶
层之间的橡
胶层
3 胎边胶 轮胎边部最 外层。
功能
具有应对剪切冲 击、保护胎体及 带束层的作用。
提高散发性和粘 着性
承受屈挠变形； 防止来自外部的 伤割深及胎体； 辅助传递驱动力 矩。
要求 耐磨耗、低生热、 低滚动阻力、耐切 割、耐冲击的橡胶。 生热少、粘着性好
耐屈挠疲劳、耐裂 口、耐臭氧
内容大 纲
橡胶工业发展简史 轮胎的用途 轮胎的分类 摩托车轮胎基本知识 无内胎轮胎基本知识 轮辋基本知识 轮胎的结构与组成部件功能 轮胎术语 轮胎结构变化和使用材质 轮胎花纹 轮胎性能认知与存放的基本要求
橡胶工业发展简史
1826年英国科学家Hancock，发现塑炼加工； 1839年美国科学家Goodyear，发现用硫化方法可改善强度、
第十章车轮与轮胎ppt课件
思考题10
1.车轮由哪些组成？ 2.轿车或货车通常用哪种形式的轮辋？ 3.外胎由哪几部分组成？ 4.子午线轮胎有何优缺点？ 5.轮胎表示方法。 6.为提高轮胎使用寿命，应从哪几方面采取措施？ 7.怎样防止轮胎超载？ 8.画出轮胎交叉换位法和循环换位法示意图。 9.轮胎动、静不平衡，旋转时会产生什么影响？ 10.何谓季节换胎？ 11.对同一车轴轮胎有何要求？
栓，花纹，换位
4. 轮胎维护操作要点
轮胎换位： 目的：是全车轮胎合理负荷和均匀磨损，避免偏
重与偏磨现象。 主要有循环换位法与交叉换位法，如图，图2
（三） 轮胎的检修 1.检查胎面花纹深度 图 ，载重汽车剩余花纹
2~3mm时，应进行翻新。 2.车轮与轮胎的平衡 图1 图2
静不平衡的车轮旋转时会造成跳动，动不 平衡的车轮旋转时会引起摆动和磨损。 a. 静平衡 ： b. 动平衡：
2. 防止轮胎超载：装载、转弯、制动、行驶注意事项。
①按规定装载②货物要安放均匀，并扎牢③汽车转弯时 要减速④选择好轮面行驶，遇有凹凸不平的道路不要 硬冲，应避障行驶⑤尽量不要使用紧急制动。
3.合理搭配轮胎： 胎辋要相配， 双胎并装（气门嘴相隔180°，制动间隙检视孔与气门相隔90 °，
窗口对齐，直径大的在外） 新胎使用原则：整车换胎，成双换胎，季节换胎，先前后驱，
3）轮胎吃角磨损
故障现象：通常与轮胎周向成45度角也称为对角线磨 损，大多数情况下仅有一处对角线磨损， 但也可 能样 沿圆周形成多处对角线磨损。
排除方法：适当降低轮胎气压，可减小此种磨损，两 后轮的车轮定位角应保持一致，如发生此种磨损，应 将轮胎换位至驱动轮上。 4）轮胎锯齿形磨损 故障现象：花纹块形成阶梯型磨损。 排除方法：对于单一运转方向轮胎，改变轮胎旋转方 向。严重的必须两轮交叉换位。
车轮轮胎以及轮胎力学.ppt
10
轮胎
轮胎的侧偏特性
轮胎的侧偏现象
汽车在行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向 力或者在作曲线行驶时离心力的作用下，车轮中心沿y 轴方向将作用有侧向里Fy，相应的在地面上产生地面 侧向反作用力Fy，Fy称为侧偏力。由于轮胎存在侧向 弹性，轮胎的行驶方向将偏离轮胎平面的方向。该现 象称为侧偏现象。
2024/10/10
8
轮胎的分类
低断面轮胎的优点：
低断面轮胎又称扁平化轮胎。随着人们对汽车驾 驶性能的的要求和对高性能轮胎的要求越来越高，轮 胎的扁平率就越来越小。
低断面轮胎的优点主要有：
1、低断面轮胎的轮胎胎面宽平，接地面积大，侧 偏刚度大。
2、滚动阻力小。在断面宽相同的条件下，扁平率 低的轮胎由于侧偏刚度大，因而滚动阻力小。
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16
轮胎的侧偏特性
影响轮胎侧偏特性的主要因素
1、轮胎的结构 子午线轮胎的接地面积比斜交轮胎的接地面积宽， 因此子午线轮胎的侧偏刚度一般较高。 扁平率越低的轮胎，侧偏刚度也越大。
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轮胎的侧偏特性
影响轮胎侧偏特性的主要因素
2、轮胎的垂直载荷 随着作用在轮胎上的载荷的增加，整个轮胎的刚 度也将发生变化，轮胎的侧偏刚度将增大。但垂 直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力变得极 不均匀，轮胎的侧偏刚度反而有所减小。
3、附着性能好，散热好，高速行驶稳定性好。
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轮胎的标记方法
目前，我国充气轮胎的规格标记一般采用英制表示。 轿车轮胎规格表示方法：
165/60 R 14 75 T
速度级别 负荷指数 轮辋名义直径 子午线结构代号 轮胎名义高宽比（×100%=扁平率）
汽车轮胎的讲解PPT幻灯片课件
◆ 一般情况下按照汽车厂家要求的压力充气。 ◆ 当路况较差时，适当的提高气压。
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二.轮胎的使用保养—4.轮胎的保养
2.轮胎换位：
车辆前后轮胎承受的负荷不同 前后轮胎的运行状态不同： 1.驱动方式不同 2.转向轮受到更多的横向力 不同位置的轮胎定位参数不同 不良的驾驶习惯
造成轮胎单一方向磨损 降低轮胎寿命 车辆抖动、增加噪音
4. 确认轮胎轮辋是否匹配
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二.轮胎的使用与保养—3.轮胎的安装
5.装胎时应在轮胎胎圈部位涂抹润滑膏， 以减少装胎阻力及初装充气压力。
6.装胎时上、下胎圈不得同时装入轮辋。安装 低扁平率轮胎或特殊轮胎（如：RFT轮胎）必须 使用专用设备和工具(为避免损坏胎圈和轮辋， 必须使用防护套)。装胎时不得损坏胎圈,以免 影响气密性及发生爆胎事故。
7.安装后仔细检查轮胎胎圈的复位状态（参照防水线）， 再做动平衡。
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二.轮胎的使用保养—4.轮胎的保养
1.轮胎正确充气压力
不正确的轮胎气压直接影响轮胎的行驶安全、 寿命和车辆的操控稳定性。
轮胎气压 非常重要
气压偏低
◆ 造成两胎肩处加速磨损，降低轮胎寿命
◆ 胎侧曲挠加大，更容易使轮胎损坏， 威胁驾驶安全
需
雪路/冰路
求 性
干地/湿地
能
耐磨耗
冰雪专用轮胎 ◎ ○
△～○
全天候轮胎 ○ ◎ ○
夏季轮胎 △ ◎ ◎
代表性花纹
BLIZZAK WS-50
EL62
ER33
5
一.基础知识—3.轮胎的分类
3.按轮胎花纹分类
类型
条形 花纹
花纹形状
花纹延圆周连接在一起
花纹特性
车轮及轮胎结构PPT幻灯片
15
纵横混合花纹:轮胎接地部分呈横向、纵向混合式，胎面中央部分是纵 向、左右呈横向花纹。种花纹兼顾纵、横两种花纹的特点。轮胎的中央 部分花纹呈纵向的驾驶比较稳定，而左右呈横向可以增加制动力和驱动 力。主要应用在大客车、载货车、吉普车、土建车，也有一部分小客车 使用这种轮胎。
16
方块花纹轮胎:轮胎接地部分呈方形、龟甲形和互相独立的花纹。 这种花纹轮胎驱动力大，制动性好，横向滑动少。但这种花纹磨 损较快，使用期限短。主要应用于吉普车、越野车、建筑用车。
1
能力目标
能够根据车轮的结构及应用,并进行选用与维护; 能够根据车胎的结构、分类及适用,进行选用与
维护； 初步能够根据车轮材料的特性,进行选用。
2
教学内容:
车轮的结构 轮胎的结构 轮胎的常用材料 新型轮胎简介新型轮胎简介
3
一、车轮的结构
轮毂
轮辋
➢ 轮毂 ➢ 轮辋 ➢ 轮辐
轮 辐
4
➢ 深槽式：用于轿车和轻型越野汽车，易安装小尺寸、弹性较 大的轮胎。
➢ 平底式：适用于较硬的轮胎，应用较多。 ➢ 对开式：适用于宽胎，可拆卸。
深槽式轮辋 平底式轮辋
对开式轮辋
6
二、轮胎的结构
7
1 .车胎的功用 ①支承 ②传递牵引力 ③减振,稳定 ④保证附着
8
2 .车胎的分类
按结构分：有内胎、无内胎两种 按充气气压分：超低压、低压、高压三种 按胎体帘布层结构分：普通斜交胎、子午线胎
19
2 .常用橡胶材料 1．天然橡胶 2．合成橡胶 3．再生胶
20
3 .常用合成橡胶的特性和用途
名称 丁苯橡
胶
顺丁橡 胶
氯丁橡 胶
代号 SBR BR
CR
纵横混合花纹:轮胎接地部分呈横向、纵向混合式，胎面中央部分是纵 向、左右呈横向花纹。种花纹兼顾纵、横两种花纹的特点。轮胎的中央 部分花纹呈纵向的驾驶比较稳定，而左右呈横向可以增加制动力和驱动 力。主要应用在大客车、载货车、吉普车、土建车，也有一部分小客车 使用这种轮胎。
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方块花纹轮胎:轮胎接地部分呈方形、龟甲形和互相独立的花纹。 这种花纹轮胎驱动力大，制动性好，横向滑动少。但这种花纹磨 损较快，使用期限短。主要应用于吉普车、越野车、建筑用车。
1
能力目标
能够根据车轮的结构及应用,并进行选用与维护; 能够根据车胎的结构、分类及适用,进行选用与
维护； 初步能够根据车轮材料的特性,进行选用。
2
教学内容:
车轮的结构 轮胎的结构 轮胎的常用材料 新型轮胎简介新型轮胎简介
3
一、车轮的结构
轮毂
轮辋
➢ 轮毂 ➢ 轮辋 ➢ 轮辐
轮 辐
4
➢ 深槽式：用于轿车和轻型越野汽车，易安装小尺寸、弹性较 大的轮胎。
➢ 平底式：适用于较硬的轮胎，应用较多。 ➢ 对开式：适用于宽胎，可拆卸。
深槽式轮辋 平底式轮辋
对开式轮辋
6
二、轮胎的结构
7
1 .车胎的功用 ①支承 ②传递牵引力 ③减振,稳定 ④保证附着
8
2 .车胎的分类
按结构分：有内胎、无内胎两种 按充气气压分：超低压、低压、高压三种 按胎体帘布层结构分：普通斜交胎、子午线胎
19
2 .常用橡胶材料 1．天然橡胶 2．合成橡胶 3．再生胶
20
3 .常用合成橡胶的特性和用途
名称 丁苯橡
胶
顺丁橡 胶
氯丁橡 胶
代号 SBR BR
CR
轮胎模型PPT课件
平顺性
悬架控制系统 的频率大于8Hz 耐久性
可用
可用
适合 适合 适合
可用
适合 适合 适合
可用
第14页/共23页
• FTire支持的四大类路面模型
• 几何简单障碍的路面模型，只需要几个精确参数（如： 正弦波路面、矩形凸块路面、折线路面、斜坡路面等）
• 合成伪随机数据，使用一维或二维动态滤波方法
• 测量的规则栅格数据的路面文件
第1页/共23页
• 一、轮胎模型简介 • 轮胎建模的方法分为三种： • 1）经验—半经验模型 针对具体轮胎的某一具体特性。
目前广泛应用的有Magic Formula公式和吉林大学郭 孔辉院士利用指数函数建立的描述轮胎六分力特性的统 一轮胎半经验模型UniTire，其主要用于车辆的操纵动 力学的研究。
• 轮胎是汽车重要的部件，它的结构参数和力学特性决 定着汽车的主要行驶性能。轮胎所受的垂直力、 纵向 力、 侧向力和回正力矩对汽车的平顺性、 操纵稳定 性和安全性起重要作用。
• 轮胎模型对车辆动力学仿真技术的发展及仿真计算结 果有很大影响，轮胎模型的精度必须与车辆模型精度 相匹配。因此，选用轮胎模型是至关重要的。由于轮 胎具有结构的复杂性和力学性能的非线性，选择符合 实际又便于使用的轮胎模型是建立虚拟样车模型的关 键。
• FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数百万次评价 路面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要。 RGR路面（规则的栅格路面）是一个高分辨率的路面模 型，它采用等距网格避免寻找三角单元的节点，可选带有 弧形中心线，是特别适合以满足需求的效率，准确性和灵 活性的路面模型。因此，除了简单的几何参数的障碍路面 模 型 ， R G R 路 面 是 F T i r e 的第17首页/选共2路3页面 描 述 方 法 。
悬架控制系统 的频率大于8Hz 耐久性
可用
可用
适合 适合 适合
可用
适合 适合 适合
可用
第14页/共23页
• FTire支持的四大类路面模型
• 几何简单障碍的路面模型，只需要几个精确参数（如： 正弦波路面、矩形凸块路面、折线路面、斜坡路面等）
• 合成伪随机数据，使用一维或二维动态滤波方法
• 测量的规则栅格数据的路面文件
第1页/共23页
• 一、轮胎模型简介 • 轮胎建模的方法分为三种： • 1）经验—半经验模型 针对具体轮胎的某一具体特性。
目前广泛应用的有Magic Formula公式和吉林大学郭 孔辉院士利用指数函数建立的描述轮胎六分力特性的统 一轮胎半经验模型UniTire，其主要用于车辆的操纵动 力学的研究。
• 轮胎是汽车重要的部件，它的结构参数和力学特性决 定着汽车的主要行驶性能。轮胎所受的垂直力、 纵向 力、 侧向力和回正力矩对汽车的平顺性、 操纵稳定 性和安全性起重要作用。
• 轮胎模型对车辆动力学仿真技术的发展及仿真计算结 果有很大影响，轮胎模型的精度必须与车辆模型精度 相匹配。因此，选用轮胎模型是至关重要的。由于轮 胎具有结构的复杂性和力学性能的非线性，选择符合 实际又便于使用的轮胎模型是建立虚拟样车模型的关 键。
• FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数百万次评价 路面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要。 RGR路面（规则的栅格路面）是一个高分辨率的路面模 型，它采用等距网格避免寻找三角单元的节点，可选带有 弧形中心线，是特别适合以满足需求的效率，准确性和灵 活性的路面模型。因此，除了简单的几何参数的障碍路面 模 型 ， R G R 路 面 是 F T i r e 的第17首页/选共2路3页面 描 述 方 法 。
《轮胎模型》课件
《轮胎模型》ppt课件
目录
Contents
• 轮胎模型简介 • 轮胎模型的设计与制作 • 轮胎模型的应用 • 轮胎模型的发展趋势 • 轮胎模型的未来展望
01 轮胎模型简介
轮胎模型的定义
总结词
简述轮胎模型的概念
详细描述
轮胎模型是指根据真实轮胎的比例制作的模型，通常用于展示、教学和模拟等 场景。
轮胎模型的作用
个性化定制
满足用户个性化需求，提供定制化的轮胎产品和服务，提高用户满 意度。
THANKS
智能化
智能化轮胎模型是指通过集成传感器、控制器和执行器等智能元件，实 现轮胎的智能化管理和控制。
智能化轮胎模型能够实时监测轮胎的工作状态和环境参数，如胎压、温 度、磨损等，并通过无线通信技术将数据传输到智能终端或云平台。
智能化轮胎模型还可以根据轮胎的工作状态和环境参数进行自动调节和 控制，如自动充气、自动调整胎压等，以提高轮胎的使用性能和安全性 。
需求。
海外市场拓展
加强国际市场开拓，提高轮胎产 品在国际市场的知名度和竞争力
。
多元化产品线
在保持轮胎主业的同时，积极拓 展与轮胎相关的多元化业务，如
橡胶制品、汽车配件等。
用户体验优化
舒适性提升
通过优化轮胎结构设计、采用新型材料等方式，提高轮胎的舒适 性和静音性能，提升用户驾驶体验。
智能化服务
提供智能化服务，如通过手机APP实时监测轮胎状态、提供轮胎维 护和更换建议等，方便用户使用。
轻量化
为了提高轮胎的性能，材 料应尽量选择轻量化的材 质。
可塑性
材料应具有良好的可塑性 ，以便于将设计理念转化 为具体的轮胎模型。
制作流程
初步设计
根据设计理念和实际需 求，进行初步设计。
目录
Contents
• 轮胎模型简介 • 轮胎模型的设计与制作 • 轮胎模型的应用 • 轮胎模型的发展趋势 • 轮胎模型的未来展望
01 轮胎模型简介
轮胎模型的定义
总结词
简述轮胎模型的概念
详细描述
轮胎模型是指根据真实轮胎的比例制作的模型，通常用于展示、教学和模拟等 场景。
轮胎模型的作用
个性化定制
满足用户个性化需求，提供定制化的轮胎产品和服务，提高用户满 意度。
THANKS
智能化
智能化轮胎模型是指通过集成传感器、控制器和执行器等智能元件，实 现轮胎的智能化管理和控制。
智能化轮胎模型能够实时监测轮胎的工作状态和环境参数，如胎压、温 度、磨损等，并通过无线通信技术将数据传输到智能终端或云平台。
智能化轮胎模型还可以根据轮胎的工作状态和环境参数进行自动调节和 控制，如自动充气、自动调整胎压等，以提高轮胎的使用性能和安全性 。
需求。
海外市场拓展
加强国际市场开拓，提高轮胎产 品在国际市场的知名度和竞争力
。
多元化产品线
在保持轮胎主业的同时，积极拓 展与轮胎相关的多元化业务，如
橡胶制品、汽车配件等。
用户体验优化
舒适性提升
通过优化轮胎结构设计、采用新型材料等方式，提高轮胎的舒适 性和静音性能，提升用户驾驶体验。
智能化服务
提供智能化服务，如通过手机APP实时监测轮胎状态、提供轮胎维 护和更换建议等，方便用户使用。
轻量化
为了提高轮胎的性能，材 料应尽量选择轻量化的材 质。
可塑性
材料应具有良好的可塑性 ，以便于将设计理念转化 为具体的轮胎模型。
制作流程
初步设计
根据设计理念和实际需 求，进行初步设计。
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• 所有Adams软件中的.xml路面文件；所有的 Simpack™ 路面 模型 ；所有由TYDEX/STI给出的标准道路格式文件；IPG路 面（ IPG汽车公司提供的）；URM道路（利用简单的程序编 程的道路模型）；用户自定义的模型 。
• FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数百万次评价路 面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要。 RGR路面（规则的栅格路面）是一个高分辨率的路面模型， 它采用等距网格避免寻找三角单元的节点，可选带有弧形中 心线，是特别适合以满足需求的效率，准确性和灵活性的路 面模型。因此，除了简单的几何参数的障碍路面模型，RGR 路面是FTire的首选路面描述方法。
• 5）Fiala模型 是弹性基础上的梁模型，不考虑外倾和松弛长 度。当不把内倾角作为主要因数且把纵向滑移和横向滑移分 开对待的情况下，对于简单的操纵性分析可得到合理的结果。
• 适用范围：有效频率到0.5Hz，可以用于二维和三维路面， 当与2D路面作用时是点接触；当与3D路面作用时，等效贯 穿体积的方法来计算垂直力。
二维路面、三维路面，还支持3D三角网格路面；RGR路面 文件（规则的栅格路面）；所有COSIN/ev 路面模型，包括 大量的被参数化的障碍定义的路面文件、滚筒的旋转鼓路 面和空间的试验场地 。 • 这些路面模型可在所有环境中的支持FTire ，且不需要单独 的许可证。
• 以下的路面模型需要各自软件的安装环境和许可证
5.80 MB 5.91 MB
0.21 s
0.28 s
•相对于不规则三角网格路面，RGR道路提供大量和可扩展 的减少文件大小，减小内存的需求，减少文件加载时间和 CPU评价的时间。
• FTire提供了一个辅助程序FTire/roadtools工具箱来产生， 分 析 和 处 理 所 有 的 道 路 文 件 ， 包 括 RGR 路 面 模 型 。
否则会应用以内插值替换的数据，采样间隔一般为 0.1~0.2 m 或者更大。
• FTire模型（Flexible Ring Tire Modle） • 是由德国Esslingen大学的Michael Gipser领导小组开发的，
是基于柔性环模型的物理模型，是一个2.5维非线性轮胎模型。
• 它的主要特征是: • (1)弹性环不仅能描述面内振动，也能描述面外特性(侧偏特
同的公式完整地表达轮胎的纵向力、侧向力、回正力矩、翻 转力矩、阻力矩以及纵向力、侧向力的联合作用工况，主要 包括以下的前四种模型。
• 1）魔术公式轮胎模型（MF—Tyre）根据仿真工况的不同可 在稳态和非稳态之间切换模型，考虑了轮胎高速旋转时陀螺耦 合、侧偏和纵滑的相互影响，外倾对侧偏和纵滑的影响。
平顺性
悬架控制系统 的频率大于8Hz 耐久性
可用
可用
适合 适合 适合
可用
适合 适合 适合
可用
• FTire支持的四大类路面模型 • 几何简单障碍的路面模型，只需要几个精确参数（如：正
弦波路面、矩形凸块路面、折线路面、斜坡路面等） • 合成伪随机数据，使用一维或二维动态滤波方法 • 测量的规则栅格数据的路面文件 • 测量的不规则数据的三角网格路面文件 • FTire支持的路面文件 • Adams软件中所有的rdf文件，包括基于弧形中心线的所有
• 一、轮胎模型简介 • 轮胎建模的方法分为三种： • 1）经验—半经验模型 针对具体轮胎的某一具体特性。目
前广泛应用的有Magic Formula公式和吉林大学郭孔辉院 士利用指数函数建立的描述轮胎六分力特性的统一轮胎半 经验模型UniTire，其主要用于车辆的操纵动力学的研究。
• 2）物理模型 根据轮胎的力学特性，用物理结构去代替轮 胎结构，用物理结构变形看作是轮胎的变形。比较复杂的 物理模型有梁、弦模型。
• 适用范围：有效频率到8Hz，是点接触模型，只能用于平路面 （路面起伏的波长必须大于轮胎的周长）。
• 2）Pacejka89、Pacejka94 由提出者Pacejka教授根据其发 布年命名的，是稳态侧偏模型，不z，当与2D路面作用时是点接触； 当与3D路面作用时，等效贯穿体积的方法来计算垂直力，等 效法假设轮胎胎体是圆筒，必须在轮胎文件的[形状]模块输入 了轮胎胎体横剖面。
• 3） PAC2002模型 Pacejka的后期发展 , PAC2002和MF— Tyre具有相同的功能，但改善了模型的翻转力矩，已经取代 了MF—Tyre。
• 适用范围：有效频率到8Hz，主要用于操稳的仿真分析。 • 4）PAC MC模型，是专门用于摩托车轮胎模型，有效频率到
8Hz，适合于大外倾角的工况。
• FTire的优点 • 具有完全的非线性；频率可达120-150Hz甚至更高；对波
长降到轮胎接地尺寸一半的小障碍物，能够得出有效的结 果；具有高精度的轮胎稳态特性；当通过凹凸不平的路面 时，能提供很高的精度；计算时间为实时5-20倍；能识别 很多不同格式的路面文件。
• FTire的缺点 • F-tire模型所需参数很多 ,获取这些参数需要做轮胎的模态
• 6）UA模型 考虑了非稳态效果，通过摩擦圆考虑了侧偏 和纵滑的相互影响，也考虑了外倾和松弛长度，在只需要 有限几个参数的情况下，有非常好的精度。
• 适用范围：有效频率到8Hz，是点接触模型，只能用于平 路面（路面起伏的波长必须大于轮胎的周长）。
• 7）5.2.1轮胎模型 是ADAMS早期发布的轮胎模型，现已 很少使用。
FTire/roadtools易于使用的图形用户界面（GUI）
• 四、轮胎的特性文件
• 主要包括以下几个模块：[MDI HEADER]标准数据块(定义 文件格式、版本等)；[SHAPE]形状数据块（定义轮胎的半 径和宽度）；[NUITS]单位数据块；[DIMENSION]尺寸数据 块（定义轮胎自由半径、轮胎宽度、高宽比等）； [VERTICAL]垂直方向属性数据块（定义垂直刚度和阻尼）； [MODEL] 数 据 块 定 义 轮 胎 的 类 型 ； [OPERATINGCONDITIONS]运行条件数据块（定义运行时的气压等）； [PARAMETERS]数据块定义轮胎的参数（定义轮胎的断面 宽度、外缘直径、轮胎质量、长宽比纵向刚度系数、纵向阻 尼系数、侧偏刚度、滚动阻力系数等 ）
• 特点是具有解析表达式，能探讨轮胎特性的形成机理。缺 点是精确度较经验—半经验模型差，且梁、弦模型的计算 较繁复。
• 3）有限元模型 基于对轮胎结构的详细描述 ,包括几何和 材料特性，精确的建模能较准确的计算出轮胎的稳态和动 态响应。但是其与地面的接触模型很复杂，占用计算机资 源太大，在现阶段应用于不平路面的车辆动力学仿真还不 现实，处于研究阶段。主要用于轮胎的设计与制造。
237.80 MB 5.80 MB
95.75 s
0.73 s
FTire
Road Model EfficiRenGcRy Comparsion
RGR
binary data
binary data
file
file
+ curved
center line
1 486 743 1 486 743
-
-
5.80 MB 6.02 MB
试验以及不同压力和滑移速度下胎面橡胶的摩擦特性试验, 其费用较高。在使用时, 要求用户对该模型有相当的了解 并能正确测取参数。
• 适用范围：有效频率高达120-150Hz；可用于短波不平路 面，即障碍物的尺寸可以小于轮胎的印迹；可对不同的种 类的振动激励作出响应；可在相对运动的地面和各种各样 的试验台上进行仿真；可在三维路面上进行耐久性分析； 在水平路面和随机路面上对车辆的牵引和操纵性进行仿真 分析；可进行高动力悬浮控制系统对轮胎影响的评估 。
• 除了上述两类模型以外，还有环模型，作为子午线轮胎的 近似，研究轮胎本身的振动特性，成为国际上仿真轮胎在 短波不平路面动特性的主流模型，是目前发展比较成熟和 得到商业化应用的轮胎模型，其中具有代表性的是F-tire和 SWIFT轮胎模型。
• SWIFT模型（Short Wave Intermediate Frequency TIRE Model）
• 可用于研究一些复杂的工况, 例如:不平路面的侧偏和ABS 制动。在处理轮胎-地面的接触问题时, SWIFT采用了等效 路形的方法，所用的等效路形是由一个专门的包容模型算 出来的。所以, SWIFT模型要自带一个包容模型来提供等 效路形，这也是它的缺点之一。
• 适用范围：有效频率为60-100Hz，可用于短波不平路面。 • 注： SWIFT模型所用到的路面模型要有合适的采样间隔，
• 主要是针对乘坐舒适性（不平路面的制动、侧偏，不同速 度的越过障碍物以及4柱激励试验台）、耐久性以及操纵 性能（ABS制动时的制动距离，汽车的原地转向等）方面 的应用而设计的。此外，该模型的逼真度、细节和计算速 度之间提供了一个有效的折衷方法，在频域提供了有效地 分析结果，容易从轮胎的测量数据中获得模型参数。
• 二、ADAMS/TIRE
• 轮胎不是刚体也不是柔体，而是一组数学函数。由于轮胎结 构材料和力学性能的复杂性和非线性以及适用工况的多样性， 目前还没有一个轮胎模型可适用于所有工况的仿真，每个轮 胎模型都有优缺点和适用的范围。必须根据需要选择合适的 轮胎模型。
• ADAMS/TIRE分为两大类： • 一）.用于操稳分析的轮胎模型 • 魔术公式 • 是用三角函数的组合公式拟合轮胎试验数据，用一套形式相
nodes triangles file size memory amount file loading
time
Triangulat ed Road
RGR
ASCII data file
3D TeimOrbit
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性)。胎体沿圆周方向离散，也可在胎体宽度方向离散; 胎体 单元间用弹簧相连，在胎体单元上有一定数量的胎面单元; • (2)轮辋与轮胎用径、切、侧3个方向的分布弹簧相连。轮辋 可在面内平移和转动, 也可在面外运动。环与轮辋间采用了弹 簧并联一个串联的弹簧—阻尼单元的形式 • (3)轮胎自由半径和弹簧刚度随轮胎转速的变化而变化; • (4)采用了复杂非线性的摩擦模型描述胎面橡胶的摩擦特性, 即摩擦系数为压力和滑移速度的函数;
• FTire是高分辨率物理轮胎模型，需要每秒数百万次评价路 面，为了实现空间和时间分辨率，路面模型选择很重要。 RGR路面（规则的栅格路面）是一个高分辨率的路面模型， 它采用等距网格避免寻找三角单元的节点，可选带有弧形中 心线，是特别适合以满足需求的效率，准确性和灵活性的路 面模型。因此，除了简单的几何参数的障碍路面模型，RGR 路面是FTire的首选路面描述方法。
• 5）Fiala模型 是弹性基础上的梁模型，不考虑外倾和松弛长 度。当不把内倾角作为主要因数且把纵向滑移和横向滑移分 开对待的情况下，对于简单的操纵性分析可得到合理的结果。
• 适用范围：有效频率到0.5Hz，可以用于二维和三维路面， 当与2D路面作用时是点接触；当与3D路面作用时，等效贯 穿体积的方法来计算垂直力。
二维路面、三维路面，还支持3D三角网格路面；RGR路面 文件（规则的栅格路面）；所有COSIN/ev 路面模型，包括 大量的被参数化的障碍定义的路面文件、滚筒的旋转鼓路 面和空间的试验场地 。 • 这些路面模型可在所有环境中的支持FTire ，且不需要单独 的许可证。
• 以下的路面模型需要各自软件的安装环境和许可证
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•相对于不规则三角网格路面，RGR道路提供大量和可扩展 的减少文件大小，减小内存的需求，减少文件加载时间和 CPU评价的时间。
• FTire提供了一个辅助程序FTire/roadtools工具箱来产生， 分 析 和 处 理 所 有 的 道 路 文 件 ， 包 括 RGR 路 面 模 型 。
否则会应用以内插值替换的数据，采样间隔一般为 0.1~0.2 m 或者更大。
• FTire模型（Flexible Ring Tire Modle） • 是由德国Esslingen大学的Michael Gipser领导小组开发的，
是基于柔性环模型的物理模型，是一个2.5维非线性轮胎模型。
• 它的主要特征是: • (1)弹性环不仅能描述面内振动，也能描述面外特性(侧偏特
同的公式完整地表达轮胎的纵向力、侧向力、回正力矩、翻 转力矩、阻力矩以及纵向力、侧向力的联合作用工况，主要 包括以下的前四种模型。
• 1）魔术公式轮胎模型（MF—Tyre）根据仿真工况的不同可 在稳态和非稳态之间切换模型，考虑了轮胎高速旋转时陀螺耦 合、侧偏和纵滑的相互影响，外倾对侧偏和纵滑的影响。
平顺性
悬架控制系统 的频率大于8Hz 耐久性
可用
可用
适合 适合 适合
可用
适合 适合 适合
可用
• FTire支持的四大类路面模型 • 几何简单障碍的路面模型，只需要几个精确参数（如：正
弦波路面、矩形凸块路面、折线路面、斜坡路面等） • 合成伪随机数据，使用一维或二维动态滤波方法 • 测量的规则栅格数据的路面文件 • 测量的不规则数据的三角网格路面文件 • FTire支持的路面文件 • Adams软件中所有的rdf文件，包括基于弧形中心线的所有
• 一、轮胎模型简介 • 轮胎建模的方法分为三种： • 1）经验—半经验模型 针对具体轮胎的某一具体特性。目
前广泛应用的有Magic Formula公式和吉林大学郭孔辉院 士利用指数函数建立的描述轮胎六分力特性的统一轮胎半 经验模型UniTire，其主要用于车辆的操纵动力学的研究。
• 2）物理模型 根据轮胎的力学特性，用物理结构去代替轮 胎结构，用物理结构变形看作是轮胎的变形。比较复杂的 物理模型有梁、弦模型。
• 适用范围：有效频率到8Hz，是点接触模型，只能用于平路面 （路面起伏的波长必须大于轮胎的周长）。
• 2）Pacejka89、Pacejka94 由提出者Pacejka教授根据其发 布年命名的，是稳态侧偏模型，不z，当与2D路面作用时是点接触； 当与3D路面作用时，等效贯穿体积的方法来计算垂直力，等 效法假设轮胎胎体是圆筒，必须在轮胎文件的[形状]模块输入 了轮胎胎体横剖面。
• 3） PAC2002模型 Pacejka的后期发展 , PAC2002和MF— Tyre具有相同的功能，但改善了模型的翻转力矩，已经取代 了MF—Tyre。
• 适用范围：有效频率到8Hz，主要用于操稳的仿真分析。 • 4）PAC MC模型，是专门用于摩托车轮胎模型，有效频率到
8Hz，适合于大外倾角的工况。
• FTire的优点 • 具有完全的非线性；频率可达120-150Hz甚至更高；对波
长降到轮胎接地尺寸一半的小障碍物，能够得出有效的结 果；具有高精度的轮胎稳态特性；当通过凹凸不平的路面 时，能提供很高的精度；计算时间为实时5-20倍；能识别 很多不同格式的路面文件。
• FTire的缺点 • F-tire模型所需参数很多 ,获取这些参数需要做轮胎的模态
• 6）UA模型 考虑了非稳态效果，通过摩擦圆考虑了侧偏 和纵滑的相互影响，也考虑了外倾和松弛长度，在只需要 有限几个参数的情况下，有非常好的精度。
• 适用范围：有效频率到8Hz，是点接触模型，只能用于平 路面（路面起伏的波长必须大于轮胎的周长）。
• 7）5.2.1轮胎模型 是ADAMS早期发布的轮胎模型，现已 很少使用。
FTire/roadtools易于使用的图形用户界面（GUI）
• 四、轮胎的特性文件
• 主要包括以下几个模块：[MDI HEADER]标准数据块(定义 文件格式、版本等)；[SHAPE]形状数据块（定义轮胎的半 径和宽度）；[NUITS]单位数据块；[DIMENSION]尺寸数据 块（定义轮胎自由半径、轮胎宽度、高宽比等）； [VERTICAL]垂直方向属性数据块（定义垂直刚度和阻尼）； [MODEL] 数 据 块 定 义 轮 胎 的 类 型 ； [OPERATINGCONDITIONS]运行条件数据块（定义运行时的气压等）； [PARAMETERS]数据块定义轮胎的参数（定义轮胎的断面 宽度、外缘直径、轮胎质量、长宽比纵向刚度系数、纵向阻 尼系数、侧偏刚度、滚动阻力系数等 ）
• 特点是具有解析表达式，能探讨轮胎特性的形成机理。缺 点是精确度较经验—半经验模型差，且梁、弦模型的计算 较繁复。
• 3）有限元模型 基于对轮胎结构的详细描述 ,包括几何和 材料特性，精确的建模能较准确的计算出轮胎的稳态和动 态响应。但是其与地面的接触模型很复杂，占用计算机资 源太大，在现阶段应用于不平路面的车辆动力学仿真还不 现实，处于研究阶段。主要用于轮胎的设计与制造。
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FTire
Road Model EfficiRenGcRy Comparsion
RGR
binary data
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试验以及不同压力和滑移速度下胎面橡胶的摩擦特性试验, 其费用较高。在使用时, 要求用户对该模型有相当的了解 并能正确测取参数。
• 适用范围：有效频率高达120-150Hz；可用于短波不平路 面，即障碍物的尺寸可以小于轮胎的印迹；可对不同的种 类的振动激励作出响应；可在相对运动的地面和各种各样 的试验台上进行仿真；可在三维路面上进行耐久性分析； 在水平路面和随机路面上对车辆的牵引和操纵性进行仿真 分析；可进行高动力悬浮控制系统对轮胎影响的评估 。
• 除了上述两类模型以外，还有环模型，作为子午线轮胎的 近似，研究轮胎本身的振动特性，成为国际上仿真轮胎在 短波不平路面动特性的主流模型，是目前发展比较成熟和 得到商业化应用的轮胎模型，其中具有代表性的是F-tire和 SWIFT轮胎模型。
• SWIFT模型（Short Wave Intermediate Frequency TIRE Model）
• 可用于研究一些复杂的工况, 例如:不平路面的侧偏和ABS 制动。在处理轮胎-地面的接触问题时, SWIFT采用了等效 路形的方法，所用的等效路形是由一个专门的包容模型算 出来的。所以, SWIFT模型要自带一个包容模型来提供等 效路形，这也是它的缺点之一。
• 适用范围：有效频率为60-100Hz，可用于短波不平路面。 • 注： SWIFT模型所用到的路面模型要有合适的采样间隔，
• 主要是针对乘坐舒适性（不平路面的制动、侧偏，不同速 度的越过障碍物以及4柱激励试验台）、耐久性以及操纵 性能（ABS制动时的制动距离，汽车的原地转向等）方面 的应用而设计的。此外，该模型的逼真度、细节和计算速 度之间提供了一个有效的折衷方法，在频域提供了有效地 分析结果，容易从轮胎的测量数据中获得模型参数。
• 二、ADAMS/TIRE
• 轮胎不是刚体也不是柔体，而是一组数学函数。由于轮胎结 构材料和力学性能的复杂性和非线性以及适用工况的多样性， 目前还没有一个轮胎模型可适用于所有工况的仿真，每个轮 胎模型都有优缺点和适用的范围。必须根据需要选择合适的 轮胎模型。
• ADAMS/TIRE分为两大类： • 一）.用于操稳分析的轮胎模型 • 魔术公式 • 是用三角函数的组合公式拟合轮胎试验数据，用一套形式相
nodes triangles file size memory amount file loading
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Triangulat ed Road
RGR
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性)。胎体沿圆周方向离散，也可在胎体宽度方向离散; 胎体 单元间用弹簧相连，在胎体单元上有一定数量的胎面单元; • (2)轮辋与轮胎用径、切、侧3个方向的分布弹簧相连。轮辋 可在面内平移和转动, 也可在面外运动。环与轮辋间采用了弹 簧并联一个串联的弹簧—阻尼单元的形式 • (3)轮胎自由半径和弹簧刚度随轮胎转速的变化而变化; • (4)采用了复杂非线性的摩擦模型描述胎面橡胶的摩擦特性, 即摩擦系数为压力和滑移速度的函数;