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《汽车轮胎动力学模型的研究方法及发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、汽车轮胎动力学模型的研究摘要： 在我们研究汽车轮胎的动力学方面的问题时，对轮胎的动力学进行建模成为了至关重要的一部。本论文主要是对汽车动力学仿真中的轮胎数学模型现状进行了分析,简要说明了轮胎动力学建模的新方法并进行了展望。Abstract：Whenwestudiedthekineticaspectsoftheautomobiletire,thetiredynamicsmodelinghasbecomeacrucialpart.Inthisthesis,tiremathematicalmodelofvehicledynamicssimulationofthestatusquoanaly
2、sis,abriefdescriptionofthetiredynamicsmodelingandprospects.关键词:车辆 轮胎 动力学 动力学模型轮胎是汽车上最重要的组成部件之一，它支持车辆的全部重量，传送牵引和制动的扭力，保证车轮与路面的附着力，减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力，保证行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性。因此,轮胎动力学特性的研究,对研究车辆性能来说是非常必要的。车辆运动依赖于轮胎所受的力,如纵向制动力和驱动力、侧向力和侧倾力、回正力矩和侧翻力矩等。所有这些力都是滑转率、侧偏角、外倾角、垂直载荷、道路摩擦系数和车辆运动速度的函数,如何有效地表达
3、这种函数关系,即建立精确的轮胎动力学数学模型,一直是轮胎动力学研究人员所关心的问题。轮胎的动力学特性对车辆的动力学特性起着至关重要的作用,特别是对车辆的操纵稳定性、制动安全性、行驶平顺性具有重要的影响。1轮胎侧偏特性研究由于轮胎的结构十分复杂,在侧偏和纵滑时其受力和变形难于确定,另外,轮胎和路面之间的摩擦耦合特性也具有不稳定的多变性。在目前阶段,很难根据轮胎的物理特性和真实的边界条件来精确地计算轮胎的偏滑特性。因此,轮胎的理论模型只能是在对轮胎特性进行合理简化的基础上发展起来的。早期研究轮胎力学特性的工作是由通过飞机轮胎的侧向变形解释了稳态侧偏角与侧向力之间的关系。在研究中,把轮胎与
4、地面的接触区分成两个部份,即附着区和滑移区。这一处理技术是合理的,因而沿用至今。 首先对轮胎侧偏特性做理论研究的是Fiala,他做出了轮胎侧向位移只发生于接触区内的假设,并对自由滚动的轮胎建立了具有集中横向力作用和具有弹性支承的梁模型,得到了侧向力、回正力矩和固定侧偏角之间的关系。其中侧向力理论值同试验值趋于一致,但回正力矩的理论值同试验值还存在着相当的误差。60年代,Pacejka引入了带有胎冠微元的受拉伸弦模型,Boehm对带束轮胎建立了圆环模型。到目前为止,以上模型的工程应用均受到了较大限制,这是因为,尽管对垂直载荷和胎体变形规律都做了相当简化的假设,但它们所揭示规律的形式过
5、于繁杂,以至于很难抽出有指导意义的规律。Bergman首先对制动时轮胎的转向特性进行了理论研究,引入了“相互作用弹簧”的概念,将每个弹簧单元视为径向、纵向和侧向相互作用的三个基础弹簧,使得制动力成为侧向力的一个参数,制动力的变化可引起侧向力的变化。Nordeen和Cortese、Krempel以及Henker的研究也表明侧向力和回正力矩同制动力和驱动力有一定的关系。 Frank等人曾考虑了更为复杂的胎体变形,将胎体简化成弹性支承上的无限长的梁的一部份,并且考虑了胎体变形时的受拉以及受分布载荷作用而弯曲的特点,用数值计算的方法计算了胎体的变形。但因其模型过于复杂,很难在车辆操纵稳定性模
6、拟计算中应用。Livingston和Brown用图解的方式比较了在均匀、椭圆形和抛物线形接触压力分布时对轮胎侧偏特性的影响,并计算了纵向和侧向滑移联合工况下的驱动力和制动力,尤其是考虑了轮胎外倾对轮胎侧偏的影响。Dugoff将轮胎与道路间的摩擦系数表示成轮胎胎面滑移速度为零时的摩擦参数和摩擦降低因素的函数。郭孔辉和隋军研究了垂直载荷分布与侧向力模型及纵向力之间的关系,推导了轮胎载荷分布和侧向力模型之间的关系,并根据实测的斜交胎和子午线胎的载荷分布建立了各自的侧向力模型。通过试验方法研究了载荷分布特别是载荷分布的末端斜率随纵向力变化的定性和定量关系,对轮胎的理论模型和半经验模型的建立有
7、很好的指导意义。该具有理论意义的摩擦系数各向异性时的轮胎统一模型,为研究联合工况下轮胎切向力和回正力矩合理表达式提供了重要的基础,分析了纵向力和压力分布对侧偏刚度的影响。该模型也为研究经验和半经验模型奠定了基础。2 经验及半经验模型到目前为止,大多数的操纵稳定性仿真都主要使用一定条件下取得的试验数据。这种做法虽有其方便之处,但由于试验条件的限制和路面附着系数的多变性,不可能用有限的试验曲线来表达轮胎在各种路面和各种垂直载荷下的全面特性。如若在整车模拟时直接
