基于位移法的多轴汽车轮胎载荷计算方法的研究

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1、万方数据2012年(第34卷)第l期汽车工程AutomotiVeEn舀neering2012(VoL34)No．12012015基于位移法的多轴汽车轮胎载荷计算方法的研究木刚宪约1’2”，王登峰1，苏学军3，朱江苏2(1_吉林大学汽车工程学院，长春130012；2．山东理工大学交通与车辆工程学院，淄博255049；3．中通客车控股股份有限公司，聊城252000)[摘要】针对多轴汽车轮胎载荷计算的超静定问题的求解复杂性，基于位移法、刚体车身假设和车身刚体位移与轮胎等效变形之间的关系，以车身位移为未知母建立

2、了车身的平衡方程；考虑整车重力、纵横向惯性力和转弯工况质心侧向位移引起的侧倾力矩的作用，建立了多轴汽车在弯曲、扭转、起动／制动和转弯等工况下轮胎载荷的矩阵方程，只需简单的线性代数计算即可方便地求得各种工况下的轮胎载荷。关键词：多轴汽车；轮胎载荷；超静定问题；位移法．AStudyontheTireLoadCalculationforMulti—axleVehiclesBasedonDisplacementMethodGangXian”e1·2r，WaIlgDen咖n91，SuXuej岫3＆ZhuJiang

3、辄21．C砒学矿

4、4叻脚6如E嚼n酗咄g，五轨‰ft们咖，伽，螂叭130012；2．＆拓oZ矿暾n谢蹦池西涮n∞一昭，5k以Mg讹如挪时口厂死砘n咖y，Zf60255049；3．踟咿增鼬删咖cD．，玩，厶刊咖252000[Abstract]Inviewofthesolvingcomplexj够ofhyperstaticpmblemincalculatingtireloadsofmulti—axle、他-hicle，thebalanceequationsfbrvehiclebodyareestablish

5、edbasedondisplacementmethod，theassumptionofvehi—clebDdyasri西dbody袖dtherelationshipbem’eenrigidVehiclebodydisplacementandequivalenttiredef0珊ation，讲t

6、lbodydisplacementasunknownquantity．ThenconsidedngtheeⅡ_ectsofvehick黟a“t)r，theinertiaforcesalonglongitudina

7、landtmnsversedirectionsandtherollingmomentcausedbytheof＆etofmasscenter，tllematrixequa-tion8《tireloadsundert}Ieconditionsofbending，torsion，starting／braking锄dcomeringofmulti-a】【levehiclea弛setup，withwhicht量1etireloadsindif!f-erentconditionscaIlbeobtainedsim

8、plyonlybylinearalgebracalculation．Keywords：mlllti-a姐eVe垴de；tireload；hyperstaticproblem；displ觚ementmethod前言在汽车设计阶段准确地计算汽车轮胎载荷，不但是轮胎选型或设计的需要，还是车桥、车架和车身强度校核的必要步骤，而且不同工况下轮胎载荷的变化还会影响到制动力的分配⋯和对路面的破坏作用。多于3个车桥的汽车，轮胎载荷不但与整车质量和质心位置有关，还与悬架和轮胎的变形有关，属于典型的超静定问题。特别是对于多

9、轴重型车辆和专用车辆，该问题是高次超静定的，建立变形协调条件和求解相关方程组非常繁杂12。3J。目前文献中对多轴轴荷计算方法的研究大多是针对汽车处于水平静止状态的情况，没有考虑路面不平、加减速、转弯和质心偏离对称面等对轴荷或轮胎载荷的影响。位移法由于平衡方程个数与未知量个数相等，无须构造额外的变形协调方程，已经在结构有限元分析中获得了成熟的应用。基于位移法，也可方便地建立不同工况下轮胎载荷的求解方法。考虑到车身变形对于整车的质心位置和质量分布影响不大，'

10、山东省博士后创新项目(20090102)和山东省

11、自然科学基金(zR20lOEL003，zR2010AL008)资助。原稿收到日期为2011年3月23日，修改稿收到日期为2011年4月22日。万方数据2012(V01．34)No．1刚宪约，等：基于位移法的多轴汽车轮胎载荷计算方法的研究·73·悬架和轮胎变形往往远大于车身变形，在分析中将车身视为刚体，用轮胎等效刚度来代表由悬架、轮胎构成的串联弹簧系统的刚度。本文中整车坐标系的定义：以汽车质心在水平地面上的投影为坐标原点D，向前为z轴正向，向