非满载液罐半挂汽车列车侧向耦合动力学模型

为方便液罐半挂汽车列车（Tractor Semi-trailer Tank Vehicle,TSTTV）罐-车整体的优化设计匹配,综合提高整车的侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性,基于Lagrange方法和椭圆规摆等效机械液体晃动模型建立TSTTV的整车侧向耦合动力学模型,其典型特征是实现罐内液体侧向晃动与车辆横摆运动、侧向运动、悬挂质量的侧倾运动及非线性侧向轮胎力的集成一体化建模,贯通液体晃动动力学与车辆侧向动力学稳定性之间的联系。通过开环正弦停滞转向输入操作响应对所建立的模型进行分析评价,考察车辆横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角、侧向载荷转移率及液体晃动角等状态量在2种充液比（F_L=40%,80%）及2种罐体椭圆率（Δ=1.0,1.3）下的响应。研究结果表明：所建立的TSTTV模型可以实现液体侧向晃动作用下的车辆侧向耦合动力学仿真分析,能够反映充液比、罐体截面椭圆率等运输条件和罐体几何参数对整车侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性的影响;基于该模型可以针对液体介质、充液比及道路环境等运输条件因素的影响,研究以提高整车侧向动力学稳定性为目标的TSTTV灌-车整体的优化设计匹配问题,这对提升液罐车的设计性能、提高行驶的安全性和运输效率具有重要意义。     

车路环境耦合作用下侧向动力学模型可靠性估计

车辆侧向动力学旨在研究车辆主动安全的预测和控制。根据道路环境激励载荷对车辆侧向动力学的影响,建立车路环境耦合动力学模型,综合考虑车辆动态参数、道路和外部环境参数建立车辆危险状态极限方程。在此基础上,根据激励载荷作用下的参数摄动分布函数,求解车辆动态系统的可靠性,进而采用蒙特卡洛方法对模型求解进行验证。结果显示该模型具有良好的准确度。最后,实例分析了在道路环境激励载荷作用下车辆侧向动力学响应特性。     

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。     

Magic Formula轮胎模型动力学性能研究

进一步研究Magic Formula轮胎模型的动力学性能。在Adams软件中建立Magic Formula轮胎模型,并进行纯制动、纯转向和制动转向联合三种工况下的仿真。仿真得到纵向力与纵向滑移率、侧向力与侧偏角、侧向力与纵向力和回正力矩与滑移率等关系曲线,并进行分析。结果表明,Adams软件完成了Magic Formula轮胎模型多种工况下的仿真工作,Magic Formula轮胎模型可以较好地模拟轮胎动力学特性。     

虚拟试车场动力学轮胎模型技术研究

以P205/55R16轮胎为对象,建立了虚拟试车场动力学轮胎模型,进行了轮胎径向刚度、扭转特性和侧偏特性的仿真分析。通过与相同工况下的轮胎试验台架测试结果对比可知,所建立的虚拟试车场动力学轮胎模型有效,可以满足虚拟试车场仿真需要。     

基于MATLAB/Simulink的TBM边滚刀动力学模型及振动分析

为解决TBM设备在硬岩地层施工过程中单刃边滚刀失效较严重的问题，对边滚刀在破岩过程中的振动特性进行研究。首先，基于对破岩时边滚刀的受力分析，将其所受载荷简化为垂向力、轴向力以及倾覆力矩，建立滚刀动力学模型。然后，运用MATLAB/Simulink建立边滚刀动力学仿真模型，由ANSYS/Ls-dyna仿真得到的边滚刀破岩载荷历程作为该动力学模型的输入激励，仿真得到边滚刀各部件振动位移响应曲线。最后，通过改变模型中滚刀各部件的刚度大小,研究其对滚刀振动的影响。研究发现： 1）对于安装角为45°的边滚刀，在花岗岩地层中破岩时，其刀圈侧向振动幅度比垂向振动幅度大22%左右，侧向摆角最大可达到0.406°。2）刀圈与轴承的刚度是影响滚刀振动和侧向摆动的重要因素，增大1倍刀圈刚度，滚刀垂向、侧向振幅和摆动振幅分别降低26.6%、31.5%、31.0%；增大1倍轴承刚度，滚刀垂向、侧向振幅和摆动振幅分别降低19.5%、14.1%、21.7%。     

电驱动系统再生制动工况动力学特性研究

为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证.分析了轮胎扭转特性和再生制动转矩对电驱动系统动力学的影响.结果表明:轮胎扭转特性为电驱动系统引入了1阶新的模态,改变了系统1...     

用于动力学模拟的STI轮胎模型分析

介绍了用于汽车驾驶模拟器动力学模拟的STI（Systems Technologies Inc）轮胎半经验模型,建立了该轮胎模型的复合滑移率、横向刚度和纵向刚度以及横向力和纵向力的计算方程,并利用Vc＋＋6．0编程计算得到的理论值与实验值对比,对该模型进行了分析和验证。分析结果表明,该轮胎模型用于车辆动力学模拟时有较好的精度。     

基于HSRI模型的参数自适应质心侧偏角观测器的设计

首先对全维车速观测器进行降维处理,以减少观测器的在线计算量,并设计了非线性级联车速观测器.接着,对路面附着系数和轮胎侧偏刚度进行参数自适应估计,以提高质心侧偏角的估计精度,并基于HSRI轮胎模型设计了参数自适应非线性质心侧偏角观测器.在估算轮胎侧偏刚度时采用无侧向车速的车辆模型,以避免车辆动力学模型与侧向车速观测器的耦合作用,并引入带双重遗忘因子的递推最小二乘法,以保持算法的修正能力和解除不同估计参数之间误差的耦合作用.最后采用Simulink与Carsim动力学仿真软件进行联合仿真验证,结果表明所设计的参数自适应非线性质心侧偏角观测器是有效的,估计精度满足ESC控制的工程要求.     

轮胎模型刚度对前部偏置碰撞结果的影响

建立了整车碰撞模型中的轮胎模型后,通过调整模型参数,使模拟的轮胎刚度特性曲线近似于试验的轮胎刚度特性曲线,并应用于整车前部偏置碰撞模拟中,分析轮胎刚度对偏置碰撞结果的影响.结果表明,轮胎刚度对碰撞过程整车加速度、截面力、防火墙侵入量等均有一定的影响.     

轮胎力滞后对分布式驱动电动汽车瞬态响应的影响

分布式驱动电动汽车具有的电机直驱和工况响应快速的特点，会进一步激发轮胎瞬态特性。为了简要分析轮胎力滞后对分布式驱动电动汽车侧向、横摆瞬态响应的影响规律，进而优化其控制器模型，本文首先通过轮胎力学建模和高速轮胎试验台验证，得到轮胎力滞后的实用表达；其次，建立考虑轮胎侧-纵向力滞后的车辆动力学模型，通过频域、时域图分析，揭示轮胎力滞后对汽车横摆瞬态响应的影响规律；最后，通过Simulink仿真验证，将四个车轮互异&时变轮胎力滞后以状态空间形式写进控制器模型，可用于提高控制器模型的预测精度。     

面向越野汽车通过性虚拟试验的有限元轮胎模型研究

分析了胎压与粘弹性对轮胎模型的影响,提出利用系数修正胎压对刚度和有效接地面积的影响来提高精度的方法。推导了三参数标准线性粘弹性模型的本构关系,得到了四节点等参单元有限元的刚度矩阵,建立了轮胎平面应力状态下的有限元模型。以轮胎六分力传感器为核心构建了轮胎模型的标定和验证系统,标定并验证了该轮胎模型的正确性。     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

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。     

轿车多体系统动力学的CAE分析模型构建技术及应用

应用多体动力学软件ADAMS/CAR建立了某新型轿车整车性能仿真分析模型,将其分解为多个子系统分别建模并验证.通过实测和有限元计算方法确定了轿车悬架、动力总成、轮胎等子系统的惯性参数和橡胶元件的力学特性参数;对轿车扭梁式后悬架采用振动模态综合方法建立了柔性体动力学模型;对重要的子系统模型和整车模型分别进行了运动学和动力学特性预分析,验证了所建立的整车动力学模型的有效性.     

一种新的四连杆悬架刚柔耦合模型

在动力学仿真软件Adams/View模块中建立了四连杆后悬架模型,该模型考虑了轮胎的特性对悬架定位参数的影响.分析了四连杆后悬架的结构及杆件刚度对悬架定位参数的影响,并求出纵拖臂的自由模态,生成纵拖臂柔性体模型后替换原来的刚性杆件,建立悬架的刚柔耦合模型.     

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。     

基于闭环仿真试验的路面条件对行车安全影响分析

路面条件对行车安全影响很大,利用多体动力学仿真软件ADAMS/Car与ADAMS/Solve,建立了车辆模型、道路模型、驾驶员模型以及人-车-路耦合模型,通过改变路面摩擦因数,分别模拟了晴天、雨天、雪天和结冰等状况下的路面条件,进行了闭环仿真试验,得到了车辆模型的侧向位移、航向角以及轮胎侧向反力的响应输出,分析研究了不同路面条件对行车安全的影响。计算结果表明:随着路面条件的变差即路面摩擦因数的减小,驾驶员操纵方向盘的转动角速度突变增加;在结冰路面摩擦因数为0.18时,左右后轮侧向力均趋向于0,会导致车辆绕前轮旋转,甚至失去控制,发生事故。     

轮毂驱动电动汽车垂向特性与电机振动分析

鉴于轮毂电机驱动的电动车因非簧载质量增加导致车辆行驶平顺性恶化等问题,本文中应用1/4车辆动力学模型,基于响应均方根值和传递特性导出了车辆平顺性和电机垂向振动的若干评价指标。以某微型轮毂驱动电动车为对象,应用上述指标分析了车辆簧载与非簧载质量比、轮胎垂向刚度与悬架刚度比、悬架阻尼比和电机系统与车轮系统质量比等因素的影响,为匹配车辆参数提供了可选范围。     

悬架-轮胎-胎面自激振动系统建模与分析

为了研究轮胎不均匀磨损与悬架特性的关系,建立了悬架-轮胎-胎面自激振动系统理论模型。在对扭杆梁式后悬架进行力学分析等效的基础上,综合了轮胎-胎面摩擦系统,在ADAMS中建立了能够反映车轮定位参数（前束角、外倾角）和胎面侧向位移的系统模型。通过仿真分析得到了自激振动系统的振动特性,有利于进一步的整车动力学分析和轮胎不均匀磨损研究。