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(yàn)?zāi)Ｐ秃桶虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谲囕v動(dòng)力學(xué)仿真中得到不同程度的應(yīng)用。而各種模型的建立都要依靠輪胎試驗(yàn)數(shù)據(jù)，輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)受諸多因素的影響，如輪胎類型、縱向滑移率、側(cè)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(yàn)，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)周期長，成本高，這在輪胎模型的應(yīng)用上是很不現(xiàn)實(shí)的。而具有預(yù)測(cè)能力的輪胎模型能以盡可能少的試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得對(duì)輪胎力學(xué)特性全面的描述，達(dá)到降低試驗(yàn)成本，縮短汽車開發(fā)周期的目的。
輪胎力學(xué)特性是車輛動(dòng)力學(xué)分析和研究的基礎(chǔ)，包括側(cè)偏、側(cè)傾以及縱滑的全復(fù)合工況下的輪胎特性對(duì)于車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性有重大影響。目前，對(duì)于實(shí)際輪胎大載荷時(shí)常出現(xiàn)的強(qiáng)各向異性剛度下的側(cè)偏縱滑禍合特性，以及進(jìn)一步包括大側(cè)傾影響的全復(fù)合工況的輪胎力學(xué)特性的研究和建模還很不充分;另外，復(fù)合工況力學(xué)特性試驗(yàn)難度大、周期長、成本高，開發(fā)不再需要復(fù)合工況數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)模型具有重要的意義，是當(dāng)前輪胎模型發(fā)展的研究熱點(diǎn)。
首先，建立了不考慮胎體彈性的側(cè)偏縱滑復(fù)合工況刷子簡化理論模型，并引入側(cè)傾的影響，建立了考慮側(cè)傾的輪胎側(cè)偏特性簡化理論模型。重點(diǎn)分析在無量綱空間內(nèi)，復(fù)合工況下總切力和回正力臂的變化趨勢(shì)，以及側(cè)傾對(duì)側(cè)向力和回正力臂的影響。揭示了側(cè)偏縱滑工況下無量綱總切力和回正力臂是相對(duì)綜合滑移率的單變量函數(shù)，與純工況具有統(tǒng)一的表達(dá)，而當(dāng)包含側(cè)傾時(shí)，這種單變量函數(shù)關(guān)系被破壞，傳統(tǒng)的僅僅依靠將側(cè)傾等效為側(cè)偏角(側(cè)向滑移率)的方法不足以表達(dá)側(cè)傾對(duì)力和力矩特性的影響。側(cè)傾對(duì)于無量綱側(cè)向力和回正力臂過渡階段的影響必須要引起關(guān)注。簡化理論模型的意義在于定性把握力學(xué)特性的宏觀特性，表達(dá)簡潔，更為關(guān)鍵的是能夠表達(dá)成無量綱的函數(shù)關(guān)系。
其次，考慮胎體的彈性，對(duì)各向異性剛度條件下總切力方向的變化機(jī)理進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合胎體的復(fù)雜變形、輪胎與地面間的任意壓力分布以及動(dòng)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(yīng)性的包括側(cè)傾、側(cè)偏以及縱滑的全復(fù)合工況精細(xì)理論模型。對(duì)各工況下的輪胎力學(xué)特性進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明，該模型能夠合理解釋試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種細(xì)節(jié)的力學(xué)現(xiàn)象，對(duì)于各向異性剛度以及大側(cè)傾角影響下的側(cè)偏、側(cè)傾和縱滑的禍合特性能夠進(jìn)行很好的表達(dá)。

最后，引入“綜合滑移率圓”的概念，對(duì)同一綜合滑移率下的輪胎力學(xué)特性進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合各向異性剛度下復(fù)合工況總切力方向的變化機(jī)理，提出了“狀態(tài)剛度法”預(yù)測(cè)側(cè)偏縱滑復(fù)合工況下的輪胎力學(xué)特性，能夠很好地解決各向異性剛度條件下復(fù)合工況的預(yù)測(cè)問題。


關(guān)鍵詞:輪胎模型；復(fù)合工況；各向異性輪胎剛度；側(cè)傾；預(yù)測(cè)模型；