基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

基于LuGre模型的轮胎原地转向模型

基于LuGre摩擦模型的轮胎原地转向模型可表达不同轮胎刚度和载荷、不同输入频率、不同摩擦特性等工况下的回正力矩随转动角的变化关系,适于进行轮胎模型相关实时仿真运算及控制系统研究.讨论了该模型的建立过程和模型参数对轮胎转向特性的影响,进行了参数的辨识及模型仿真计算与试验结果的对比,结果表明二者有较好的一致性.     

基于 MPC 的分布式驱动越野车辆原地转向控制研究

针对轮毂电机分布式驱动越野车辆在狭小空间快速机动的需求，设计了一种分层结构的原地转向控制策略。基于动力学原理分析了各轮载荷、附着条件对原地转向横摆速度的影响机理，并搭建原地转向运动学模型，上层采用模型预测控制算法设计原地转向理想轨迹以及期望的横摆角速度，开发基于 PI滑模控制的横摆运动跟踪算法，通过补偿转向横摆力矩以提高方向角控制的鲁棒性和稳定性，下层以最优轮胎利用率为目标，设计二次规划算法优化分配各轮附加横摆力矩。dSPACE 硬件在环测试结果表明，所提出的控制算法可在保证稳定性的前提下实现原地转向，大幅提高了车辆的转向机动性，在方向盘动态输入仿真中，车辆最大转弯半径为 0.157 m，转向中心的最大偏移量为 3.610 m；同时，驾驶员能对转向过程进行闭环控制，实现了原地转向过程中横摆速度的实时调节。     

汽车原地转向方向盘转向特性试验及数据分析

本论文研究不同类型的汽车在在水泥路、泥土路、石子路三种路面上,不同轮胎气压下的原地转向方向盘转向特性。通过对试验数据进行整理和分析、曲线拟合,求得试验车的方向盘力矩与方向盘转角的关系式,得出了汽车原地转向时方向盘力和力矩的平均值。最终得出不同汽车在相同条件下和相同车在不同条件下的汽车原地转向方向盘转向特性。     

基于边界分析的重载轮胎滚动过程接地角和印记非对称性分析与验证

基于解析弹性基础的柔性胎体模型,并考虑胎体圆环的径向变形与切向变形之间的耦合关系,为重载大扁平比轮胎建立了柔性环二维轮胎低频动力学模型。采用接地边界求解方法探究了轮胎的接地滚动过程中的接地角和接地印记的非对称特性,并进行了轮胎接地刚度和接地印记非线性实验验证。结果表明:采用接地边界求解可准确计算接地角和接地印记;基于胎内应变传感器的接地印记估计方法可间接测量轮胎滚动过程中的接地印记。     

基于LuGre模型的商用车转向盘操纵阻力矩研究

为研究商用车转向盘阻力矩,在商用车转向动力学分析中引入了LuGre模型,建立了轮胎回正力矩和转向摩擦阻力矩模型以及转向盘阻力矩模型。借助该模型对CA1045轻型货车转向盘操纵阻力矩与转向角、车速的关系进行了分析,仿真与实车试验结果对比表明,仿真与试验得到的转向阻力矩差异在5 N·m以内。     

整车不足转向特性影响因素研究

文章分析了悬架KC特性、轮胎力学特性对车辆不足转向特性的影响,其中悬架侧倾转向、侧向力转向、回正力矩转向及轮胎侧偏刚度对整车不足转向特性有重要贡献,而轮胎垂向载荷及复合工况下纵向滑移率则对轮胎侧偏刚度有明显影响,进而改变整车不足转向特性,为底盘开发提供了重要的理论依据。     

非稳态条件下轮胎结构参数对侧向力与回正力矩的影响

通过非稳态条件下小幅运动（即假设印迹内无滑移发生）时的轮胎侧偏特性在空间域内的仿真，分析了轮胎结构对侧向力与回正力矩的影响，并介绍了非稳态条件下轮胎侧偏特性的仿真表达式及纯转向运动时的仿真数值算法。     

分布驱动轮式车辆差动转向动力学特性研究

针对现有轮式车辆差动转向理论中未考虑胎体扭转特性和稳态差动转向动力学特性的问题,结合分布驱动轮式车辆结构特点,进行基于轮胎扭转和侧偏特性的轮式车辆差动转向动力学特性研究。通过建立单轴和双轴分布驱动轮式车辆动力学模型,分析轮胎与路面相互作用机理和稳态差动转向形成过程;讨论胎体扭转和横向变形引起的车轮回正力矩与侧偏力、侧向外力和车辆结构尺寸等对车辆稳态差动转向过程的影响。结果显示,轮胎扭转迟滞及其产生的回正力矩对稳态差动转向影响较大;双轴轮式车辆差动转向过程为侧偏与侧滑的耦合作用,其差动转向的必要条件为轮距大于轴距。     

体验固铂(Cooper)轮胎2XS与XTC

Cooper Zeon 2XS 是一款注重操控性能的轮胎。胎面采用单导向花纹设计,以增强接触面的排水功能。中部连续肋条花纹提供了快速而便捷的转向性能。但同时胎面花块采用了交错排列方式,有效抑制了噪声。为了产生更大的抓地力,2XS 胎面橡胶基于赛车轮胎的技术改进而来。Zeon XTC 的设计理念就是兼顾操控和舒适。胎面设计成非对称式,由内到外三部分花纹有着出色排水、精确导向、稳定转向的功能。     

双横臂独立悬架的前轮主销内倾角算法研究

针对前桥为双横臂独立悬架汽车，基于轮胎侧偏特性和计及外倾角的影响，建立前轮转向后回正力矩数学模型，根据转向轮回正力矩与回正阻力力矩平衡方程式，推导其前轮主销内倾角的算法。用样车做实例计算与试验，验证其正确性，为前轮定位参数中主销内倾角的设计提供理论参考。     

车辆轮胎动力学仿真模型分析

分析了各种常用轮胎模型的特点和利用范围,介绍了ADAMS中轮胎试验台(tiretesting)这一轮胎参数可视化工具,利用这一工具分析比较一种物理轮胎模型与一种经验-半经验轮胎模型间关于侧向力与纵向力、纵向力与纵向滑移率、回正力矩与纵向滑移率的力学特性,针对一种魔术公式轮胎模型验证了侧向力和纵向滑移率、纵向力和纵向滑移率在不同载荷下的力学关系特性。     

轮胎动力学特性仿真分析研究

分析了各种常用轮胎模型的特点与应用范围,根据汽车操纵动力学研究的需求,在Matlab环境下运用魔术公式建立了轮胎动力学模型,并对汽车轮胎力与纵向滑移率,纵向力、侧向力及回正力矩与纵向滑移率、侧偏角、外倾角、垂直载荷的关系等轮胎特性进行了仿真分析,实验结果表明,魔术公式轮胎动力学模型可以较好地模拟轮胎的动力学特性,适用于车辆动力学研究领域。     

轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型

本文以轮与路面之间的滑移速度为出发点，在稳态指数统一模型的基础上，建立了轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型。在实验研究中，发现了动态过程回正力臂和附加的回正力矩的滞后特性。仿真和试验结果对比表明，该模型足以反映轮胎非线性转向特性，可用于前轮及汽车操纵动力学仿真方面的研究。     

A 3D Brush-type Dynamic Tire Friction Model

The use of advanced dynamic friction models can improve the brush-type tire friction models. This paper presents a 3D dynamic brush model based on the LuGre friction model. The model describes the dynamics of longitudinal and lateral tire friction forces, as well as the self aligning torque dynamics. It has been originally derived in a distributed-parameter form, and then transformed to a simpler lumped-parameter form with only three internal states. Both uniform and non-uniform normal pressure distributions are considered. The model has analytical solution for steady-state conditions. The steady-state behavior is validated with respect to “magic” formula static model, which served as an “ideal” benchmark. The lumped model dynamic behavior is validated by comparing its time-responses with original distributed model responses. The model parameterization with respect to normal force and other tire/road parameters is considered as well.     

A 3D Brush-type Dynamic Tire Friction Model

The use of advanced dynamic friction models can improve the brush-type tire friction models. This paper presents a 3D dynamic brush model based on the LuGre friction model. The model describes the dynamics of longitudinal and lateral tire friction forces, as well as the self aligning torque dynamics. It has been originally derived in a distributed-parameter form, and then transformed to a simpler lumped-parameter form with only three internal states. Both uniform and non-uniform normal pressure distributions are considered. The model has analytical solution for steady-state conditions. The steady-state behavior is validated with respect to “magic” formula static model, which served as an “ideal” benchmark. The lumped model dynamic behavior is validated by comparing its time-responses with original distributed model responses. The model parameterization with respect to normal force and other tire/road parameters is considered as well.     

汽车轮胎侧偏特性影响因素的试验研究

应用轮胎静力学特性试验机，研究了低速条件下3种不同胎面花纹轮胎在干燥路面上的侧偏特性，主要分析了胎面花纹、轮胎负荷和轮胎气压等因素对轮胎侧偏特性的影响。结果表明：轮胎的Fy-α关系曲线形状与胎面花纹形式、轮胎负荷和胎压等均无关。而Mz-α关系曲线变化趋势与胎面花纹无关，却与轮胎负荷和气压有关；在相同试验条件下，顺向花纹轮胎具有更优异的附着性能和侧偏特性。     

轮胎／路面附着系数估算方法

为提高汽车主动安全系统自适应控制性能,需要对轮胎／路面附着系数进行精确的识别或估算。鉴于附着系数估计的复杂性,文章综述了目前路面附着系数估算中的汽车动力学建模和轮胎／路面摩擦模型建模,重点讨论了轮胎／路面附着系数识别算法中传感器的直接检测估计法,以及基于车辆动力学、回正力矩和状态观测器等动力学模型的估计算法,并对各估算方法存在的问题与发展趋势等进行了分析。对开发汽车主动安全电控系统和提高汽车产业核心竞争力具有重要意义。     

Two-Dimensional Contact Area of a Pneumatic Tire Subjected to a Lateral Force

A mathematical model of a two-dimensional contact patch of pneumatic tires rolling over a rigid flat road surface at arbitrary slip and camber angles has been developed. The model is simple in concept, contains few parameters and is applicable to any tire simulation models. In addition to tire geometric parameters and vertical deflection, the carcass camber angle is introduced in the model. This angle is alone responsible for the asymmetric shape of the tire contact patch when the tire undergoes a lateral force. The computed contact patches agree well with the measured patches of an automotive tire at different slip and camber angles. Lastly, the influence of the contact patch geometry on the tire cornering and aligning properties has been discussed through a computational example. It has been shown that the effect of tire contact patch geometry on the steady state behavior is rather remarkable.     

The Wheel Shimmy Problem: Its Relationship to Wheel and Road Irregularities

The equations of motion are derived for a single wheel steerable pneumatic tire system. Included in this system are a built-in wheel wobble and wheel-tire irregularities which produce oscillation of the normal load. Special emphasis is placed on the dynamic characterization of the tire cornering force and aligning torque. The results show that the built-in wheel wobble causes a steady shimmy which is large when the wheel rotation frequency is close to the natural shimmy frequency. The results also show that a normal load oscillation which has a frequency approximately twice the natural shimmy frequency causes a decrease in shimmy stability.