汽车建模过程中轮胎力矩的估算.doc

汽车建模过程中轮胎力矩的估算

2.1万字 38页 原创作品，已通过查重系统


摘要 各种各样的轮胎理论模型，经验模型和半经验模型在车辆动力学仿真中得到不同程度的应用。而各种模型的建立都要依靠轮胎试验数据，轮胎力学特性试验受诸多因素的影响，如轮胎类型、纵向滑移率、侧偏角、垂直载荷和轮胎速度等，如果考虑所有这些因素去做各种可能的试验，会导致试验周期长，成本高，这在轮胎模型的应用上是很不现实的。而具有预测能力的轮胎模型能以尽可能少的试验数据获得对轮胎力学特性全面的描述，达到降低试验成本，缩短汽车开发周期的目的。
轮胎力学特性是车辆动力学分析和研究的基础，包括侧偏、侧倾以及纵滑的全复合工况下的轮胎特性对于车辆的行驶稳定性和安全性有重大影响。目前，对于实际轮胎大载荷时常出现的强各向异性刚度下的侧偏纵滑祸合特性，以及进一步包括大侧倾影响的全复合工况的轮胎力学特性的研究和建模还很不充分;另外，复合工况力学特性试验难度大、周期长、成本高，开发不再需要复合工况数据的预测模型具有重要的意义，是当前轮胎模型发展的研究热点。
首先，建立了不考虑胎体弹性的侧偏纵滑复合工况刷子简化理论模型，并引入侧倾的影响，建立了考虑侧倾的轮胎侧偏特性简化理论模型。重点分析在无量纲空间内，复合工况下总切力和回正力臂的变化趋势，以及侧倾对侧向力和回正力臂的影响。揭示了侧偏纵滑工况下无量纲总切力和回正力臂是相对综合滑移率的单变量函数，与纯工况具有统一的表达，而当包含侧倾时，这种单变量函数关系被破坏，传统的仅仅依靠将侧倾等效为侧偏角(侧向滑移率)的方法不足以表达侧倾对力和力矩特性的影响。侧倾对于无量纲侧向力和回正力臂过渡阶段的影响必须要引起关注。简化理论模型的意义在于定性把握力学特性的宏观特性，表达简洁，更为关键的是能够表达成无量纲的函数关系。
其次，考虑胎体的弹性，对各向异性刚度条件下总切力方向的变化机理进行了分析，并在此基础上，结合胎体的复杂变形、轮胎与地面间的任意压力分布以及动态摩擦特性，分别建立了不考虑胎宽和考虑胎宽影响的具有普遍适应性的包括侧倾、侧偏以及纵滑的全复合工况精细理论模型。对各工况下的轮胎力学特性进行了仿真分析，结果表明，该模型能够合理解释试验中出现的各种细节的力学现象，对于各向异性刚度以及大侧倾角影响下的侧偏、侧倾和纵滑的祸合特性能够进行很好的表达。

最后，引入“综合滑移率圆”的概念，对同一综合滑移率下的轮胎力学特性进行了分析，在此基础上，结合各向异性刚度下复合工况总切力方向的变化机理，提出了“状态刚度法”预测侧偏纵滑复合工况下的轮胎力学特性，能够很好地解决各向异性刚度条件下复合工况的预测问题。


关键词:轮胎模型；复合工况；各向异性轮胎刚度；侧倾；预测模型；