汽車建模過程中輪胎力矩的估算

2.1萬字 38頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 各種各樣的輪胎理論模型，經(jīng)驗模型和半經(jīng)驗模型在車輛動力學仿真中得到不同程度的應用。而各種模型的建立都要依靠輪胎試驗數(shù)據(jù)，輪胎力學特性試驗受諸多因素的影響，如輪胎類型、縱向滑移率、側偏角、垂直載荷和輪胎速度等，如果考慮所有這些因素去做各種可能的試驗，會導致試驗周期長，成本高，這在輪胎模型的應用上是很不現(xiàn)實的。而具有預測能力的輪胎模型能以盡可能少的試驗數(shù)據(jù)獲得對輪胎力學特性全面的描述，達到降低試驗成本，縮短汽車開發(fā)周期的目的。
輪胎力學特性是車輛動力學分析和研究的基礎，包括側偏、側傾以及縱滑的全復合工況下的輪胎特性對于車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性有重大影響。目前，對于實際輪胎大載荷時常出現(xiàn)的強各向異性剛度下的側偏縱滑禍合特性，以及進一步包括大側傾影響的全復合工況的輪胎力學特性的研究和建模還很不充分;另外，復合工況力學特性試驗難度大、周期長、成本高，開發(fā)不再需要復合工況數(shù)據(jù)的預測模型具有重要的意義，是當前輪胎模型發(fā)展的研究熱點。
首先，建立了不考慮胎體彈性的側偏縱滑復合工況刷子簡化理論模型，并引入側傾的影響，建立了考慮側傾的輪胎側偏特性簡化理論模型。重點分析在無量綱空間內，復合工況下總切力和回正力臂的變化趨勢，以及側傾對側向力和回正力臂的影響。揭示了側偏縱滑工況下無量綱總切力和回正力臂是相對綜合滑移率的單變量函數(shù)，與純工況具有統(tǒng)一的表達，而當包含側傾時，這種單變量函數(shù)關系被破壞，傳統(tǒng)的僅僅依靠將側傾等效為側偏角(側向滑移率)的方法不足以表達側傾對力和力矩特性的影響。側傾對于無量綱側向力和回正力臂過渡階段的影響必須要引起關注。簡化理論模型的意義在于定性把握力學特性的宏觀特性，表達簡潔，更為關鍵的是能夠表達成無量綱的函數(shù)關系。
其次，考慮胎體的彈性，對各向異性剛度條件下總切力方向的變化機理進行了分析，并在此基礎上，結合胎體的復雜變形、輪胎與地面間的任意壓力分布以及動態(tài)摩擦特性，分別建立了不考慮胎寬和考慮胎寬影響的具有普遍適應性的包括側傾、側偏以及縱滑的全復合工況精細理論模型。對各工況下的輪胎力學特性進行了仿真分析，結果表明，該模型能夠合理解釋試驗中出現(xiàn)的各種細節(jié)的力學現(xiàn)象，對于各向異性剛度以及大側傾角影響下的側偏、側傾和縱滑的禍合特性能夠進行很好的表達。

最后，引入“綜合滑移率圓”的概念，對同一綜合滑移率下的輪胎力學特性進行了分析，在此基礎上，結合各向異性剛度下復合工況總切力方向的變化機理，提出了“狀態(tài)剛度法”預測側偏縱滑復合工況下的輪胎力學特性，能夠很好地解決各向異性剛度條件下復合工況的預測問題。


關鍵詞:輪胎模型；復合工況；各向異性輪胎剛度；側傾；預測模型；