第1讲-汽车轮胎动力学与建模方法ppt课件.ppt

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1、轮胎动力学及建模方法第一讲1.1轮胎的功能、结构及发展1.2轮胎模型1.3轮胎纵向力学特性1.4轮胎垂向力学特性1.5轮胎侧向力学特性1.1轮胎的功能及结构三种轮胎必备的基本功能：•1）支撑垂直负载，同时缓冲路面冲击•2）产生纵向的加速和制动力•3）产生供转向的侧向力轮胎基本结构•1）胎体—轮胎最重要的部分，其结构决定了轮胎的基本性能•2）胎圈—便于胎体从轮辋上装卸，需有一定刚度，以保证与轮辋紧密贴合•3）胎面—包括胎冠、胎肩和胎侧轮胎结构实例图1-1斜交胎和子午胎的结构实例1.2轮胎模型轮胎运动坐标系

2、幂指数统一轮胎模型“魔术公式”轮胎模型（MagicFormulaTireModel）SWIFT轮胎模型轮胎运动坐标系图1-2轮胎的坐标系与地面作用于轮胎的力和力矩幂指数统一轮胎模型稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎的纵向力、侧向力与回正力矩的表达式：—无量纲总切向力，—相对总滑移率，—轮胎的侧向偏矩，—侧向刚度，式中均由试验数据拟合得到幂指数统一轮胎模型的特点：•1）采用了无量纲表达式，其优点在于由纯工况下的一次台架试验得到的试验数据可用于各种不同的路面•2）无论是纯工况还是联合工况，其表达式是统一的•3）可

3、表达各种垂向载荷下的轮胎特性•4）保证了可用较少的模型参数实现全域范围内的计算精度，参数拟合方便，计算量小•5）能拟合原点刚度“魔术公式”轮胎模型（MagicFormulaTireModel）“魔术公式”轮胎模型表达式：式中，y可以是纵向力侧向力或回正力矩，自变量x可以在不同的情况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向滑移率“魔术公式”轮胎模型的特点•1）统一性强，编程方便，需拟合参数较少，且各个参数都有明确的物理意义，容易确定其初值•2）拟合精度比较高•3）参数的拟合较困难，计算量大•4）c值的变化对拟合的误差

4、影响较大•5）不能很好地拟合小侧偏情况下轮胎的侧偏特性1.3轮胎纵向力学特性1）滚动阻力（Rollingresistance）•A）滚动阻力是如何形成的？•B）构成：•C）滚动阻力的影响因素：A）滚动阻力是如何形成的？弹性车轮在硬路面上的滚动从动轮在硬路面上滚动时的受力情况加载前后胎侧形状的变化轮胎径向压缩模式图由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力滚动阻力(波阻)示意图弹性车轮在硬路面上的滚动图1-3弹性车轮在硬路面上滚动从动轮在硬路面上滚动时的受力情况图1-4从动轮在硬路面上滚动时的受力情况滚动阻力

5、Fp1=Tf/r=Fz(a/r)令f=(a/r)而Fz=WFp1=Wff称为滚动阻力系数加载前后胎侧形状的变化图1-5加载前后胎侧形状的变化（载荷:4.448KN;气压:210KPa)轮胎径向压缩模式图图1-6轮胎径向压缩模式图由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力图1-7由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力滚动阻力(波阻)示意图不平路面造成的滚动阻力：车轮在不平路面上行驶时，它和车身也会有相对运动．车身阻尼和路面不平度一起，造成了平均值不为零的振荡的Fu和Fz．减振器压缩和伸长时做了功，这个功与汽车

6、行驶过的路程之比被看作滚动阻力（波阻），见图．图1-8滚动阻力(波阻)示意图B）构成：Thereareatleastsevenmechanismsresponsibleforrollingresistance:1)Energylessduetodeflectionofthetiresidewallnearthecontactarea.2)Energylossduetodeflectionofthetreadselements（外胎面）.3)Scrubbinginthecontactpatch.4)Tir

7、eslipinthelongitudinalandlateraldirections.5)Deflectionoftheroadsurface.6)Airdragontheinsideandoutsideofthetire.7)Energylossonbumps.C）滚动阻力的影响因素：（1）车速（2）轮胎气压（3）轮胎结构（4）路面（5）温度（6）转弯行驶（7）驱动力系数Rollingresistanceversusspeed.图1-9Rollingresistanceversusspeed滚动阻力系

8、数f的数值（不同路面）图1-10滚动阻力系数f的数值（不同路面）轿车轮胎的滚动阻力系数与车速.压力的关系曲线图1-11轿车轮胎的滚动阻力系数与车速.压力的关系曲线滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系图1-12滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系转弯时的滚动阻力与车速的关系图1-13转弯时的滚动阻力与车速的关系Relativetiretemperatureandrollingresistanceduringwarm-up图1-14Rela