轮胎结构不对称性对其力学特性建模的影响

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1、第34卷第2期吉林大学学报(工学版)Vol.34No.22004年4月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)Apr.2004文章编号:1671-5497(2004)02-0185-04轮胎结构不对称性对其力学特性建模的影响卢荡,郭孔辉(吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,吉林长春130022)摘要:轮胎因其结构不对称性导致的胎体锥度及帘布层转向效应,显著影响轮胎的力学特性。对于某一轮胎的试验数据,考虑胎体锥度及帘布层转向效应,

2、是建立正确的经验及半经验轮胎力学特性模型的关键。本文对胎体锥度及帘布层转向效应进行了深入分析,提出了胎体锥度及帘布层转向效应等效处理及相应的试验辨识方法。指出轮胎模型的有效输入,是研究轮胎结构不对称性对其力学特性建模影响的有效方法。关键词:轮胎模型;胎体锥度;帘布层转向中图分类号:U461文献标识码:AStructureunsymmetryeffectontiremechanicalbehaviormodelingLUDang,GUOKong2hui(StateKeyLaboratoryofAutom

3、obileDynamicSimulation,JilinUniversity,Changchun130022,China)Abstract:Tirestructureunsymmetryresultsinconicityandply2steering,andhassignificantinfluenceontiremechanicalbehavior.Takingthetireconicityandply2steeringintoaccountisveryimportanttodevelopetire

4、empiricalorsemi2empiricalmodelfromtireexperimentaldata.Inthispaper,theeffectsofconicityandply2steeringontireforceandmomentcharacteristicswereinvestigatedindetail,theconceptofequivalentslipandcamberangleswereintroduced,andcorrespondingidentificationproce

5、durewaspresented.Itisconcludedthatintroductionoftheeffectiveinputoftiremodelisthereasonableapproachtoconsiderstructureunsymmetryeffectontiremodeling.Keywords:tiremodel;tireconicity;ply2steering[1]研究轮胎的力学特性对汽车动力学的发展有重要意义。建立能精确描述轮胎力学特性的模型是汽车动力学仿真研究应首先解决的问

6、题。由于轮胎结构的不对称性导致的胎体锥度(Tireconicity)[2]及帘布层转向效应(Ply2steering),显著影响轮胎的力学特性,也是造成汽车在无外部扰动情况下直线[3]跑偏(TireorVehiclePull)的主要因素。在轮胎力学特性研究中,如何考虑胎体锥度及帘布层转向效应,是建立正确的基于试验数据的经验及半经验轮胎力学特性模型的关键。为此,作者对胎体锥度及帘布层转向效应进行了深入分析,提出了胎体锥度及帘布层转向效应等效处理及相应的试验辨识方法。收稿日期:2003209211.基金项

7、目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2003AA501950);国家自然科学基金资助项目(50175044).作者简介:卢荡(1972-),男,博士,讲师.E2mail:Lu.dang@ascl.jlu.edu.cn通讯联系人:郭孔辉(1935-),男,教授,博士生导师,中国工程院院士.E2mail:guo.konghui@ascl.jlu.edu.cn·186·吉林大学学报(工学版)第34卷1胎体锥度及帘布层转向轮胎与路面的接触区域称为轮胎的接地印迹。轮胎与路面正是在这个区域内相互作用,产生使

8、汽车实现各种运动(如转向、驱动、制动)的力,图1为轮胎ISO坐标系。图1轮胎ISO坐标系图2胎体锥度Fig.1TireISOCoordinatesSystemFig.2Tireconicity当轮胎以零度侧倾角直线行驶时(α=γ=0),轮胎的侧向力及回正力矩具有一定的初始值,这些初始的轮胎力就是由胎体锥度及帘布层转向形成的,是轮胎结构不对称的结果。试验研究证明,胎体锥度及帘布层转向对轮胎力学特性的影响是不同的。胎体锥度的形成与子午线轮胎胎体带束偏离中心位