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《软、硬路面行驶车辆轮胎模型分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第2期 葛剑敏等1软(硬)路面行驶车辆轮胎模型分析 73软(硬)路面行驶车辆轮胎模型分析123葛剑敏,刘春辉,郑联珠[11同济大学声学所,上海 200092;21上海轮胎橡胶(集团)股份有限公司,上海 200072;31吉林工业 大学汽车工程学院,吉林长春 130025] 摘要:对车辆系统动力学研究中轮胎模型、软路面土壤模型和轮胎与土壤相互作用模型的简化与建立进行研究,分析了各模型的优点和不足之处,提出了建立合理的轮胎模型的方法。还分析了车辆在硬路面和软路面上行驶时轮胎模型振动特性的
2、区别,为轮胎的设计、轮胎与车辆系统配套的优化设计和汽车的动态模拟仿真计算等提供了理论依据。关键词:轮胎;动力学模型;软路面;硬路面中图分类号:U46114;TQ33611文献标识码:A文章编号:100628171(2001)0220073208 车辆是通过唯一部件———轮胎与路面发生1 轮胎动力学模型的类型及建立力的作用。可以说,在车辆动力学模型中输入轮胎动力学模型有点接触模型、刚性辊子的力全部为美国SAE定义的轮胎六分力,轮胎包容轮胎模型、固定印迹面接触模型、粘弹性模力学特性是决定或影响车辆动力学特性的重要型、变接地印迹面接触模型、
3、薄壳模型、弹性胎[1～3]力学特性之一。随着现代车辆速度的不体2弹性胎面刷子轮胎模型、轮胎的稳态与非稳断提高,车辆的主动安全性、行驶动力性和乘坐态侧偏模型、模态参数模型和有限元模型10种舒适性在车辆性能中占有越来越重要的位置。类型。而车辆性能的定量分析与研究,先进的底盘控111 点接触模型[4～6]制系统(如ABS,TCS,DSC,AF等)的设计开点接触动力学模型如图1所示,其数发,在很大程度上依赖于车辆动力学模型和轮学方程为:胎动力学模型的研究。国外的许多汽车厂家对2dzdzdqm2+c+kz=c+kq(1)轮胎与汽车的合理配套提出了
4、诸如包络特性、dtdtdt[1,2,4]式中 m———轮胎作用于地面的当量质量;操纵稳定性和牵引附着性等各种要求。c———轮胎的当量阻尼;因此,简化与建立合理的轮胎动力学模型,对轮k———轮胎的当量刚度;胎新产品的开发和汽车整车性能的分析都具有z———轮轴的垂直位移;重要意义。q———不平路面的垂直位移。本研究对轮胎模型、软路面土壤模型和轮该模型的优点是简单且易计算,适合于复胎与土壤相互作用模型的简化与建立进行研究,分析了各轮胎模型的优点和存在的不足之杂的整车系统,尤其是研究车辆的平顺性等垂处,提出了建立合理的轮胎模型的方法,并分析直振
5、动时多采用此模型;缺点是不适用于接地了车辆在硬路面和软路面上行驶时轮胎模型振印迹变化较大且轮胎包络效应对振动影响较大动特性的区别。的轮胎模型研究。112 刚性辊子包容轮胎模型基金项目:国家自然科学基金资助项目(59375190)刚性辊子包容轮胎模型类似于点接触模型作者简介:葛剑敏(19632),男,河南洛阳人,同济大学和上(见图2),采用了刚性轮的几何包络特性,使接海轮胎橡胶(集团)股份有限公司企业博士后,主要从事汽车系统动力学、轮胎噪声与振动等方面的研究。地点不总是在轮胎的正下方,而是随着路面变
6、 轮 胎 工 业 742001年第21卷[4,5,7]danoff提出,其示意图见图3,其中xi为轮胎接地印迹上任意点i与接地印迹中心的距离;y1(xi)为i点路面压实量;y2(xi)为i点轮胎变形量;l为接地印迹长度。该模型假定接地印迹长度不随车辆运动而变化,轮胎在接地印迹长度上为均匀垂直分布的刚度和阻尼元图1 点接触模型件,它适用于研究垂直振动,计算精度较点接触式模型有所提高,但计算工作量增加且模型复杂。该模型的最大优点是轮胎与地面为面接触。图2 刚性辊子包络模型[3,7]化可能在距轮胎正下方一定距离处。1
7、13 固定印迹面接触模型图3 固定印迹面接触模型固定印迹面接触模型由Kozin和Bog2该模型的数学方程为:l/2l/2l/2l/2m¨y+∫kiydx+∫ciÛydx=∫ci[Ûy1(xi)+Ûy2(xi)]dx+∫ki[y1(xi)+y2(xi)]dx-l/2-l/2-l/2-l/2(2)式中 y———轮轴的垂直位移;115 变接地印迹面接触模型Ûy———轮轴的垂直速度;变接地印迹面接触模型为驱动(或制动)型¨y———轮轴的垂直加速度;面接触(圆环)模型(见图5)。该模型是面接触Ûy1(xi)———xi点处路面的速度;模型中最好的,
8、可以很好地反应出接地面积在Ûy2(xi)———xi点处轮胎的速度;车轮滚动过程中的动态变化,且比较接近实际[2～4]ci———xi点处路面的当量阻尼;轮胎运动情况。图5(a)假设胎面的切向ki———xi点处
