考虑轮胎非线性的横摆角速度计算与车辆稳定性控制

基于非线性轮胎模型提出横摆角速度的一种准确计算方法,并将其用于车辆稳定性控制。轮胎的非线性采用刷子模型进行表征,通过摄动分析得到等效稳定性因数,进而得到稳态横摆角速度的精确解析解。对解析解存在性的分析表明轮胎非线性会对车辆稳定性产生影响。实车试验和基于车辆模型的控制仿真表明,考虑轮胎非线性可有效提高作为目标参量的稳态横摆角速度的计算精度,提高车辆稳定性的控制效果。

基于复合滑移理论的轮胎抓地状态建模与验证

为了精确地估计轮胎抓地状态，该文针对影响汽车行驶稳定性和安全性的轮胎和地面之间的相互作用模型进行了深入研究。采用轮胎刷子模型，同时考虑纵向滑移和侧向滑移情况，提出了改进的复合滑移轮胎刷子模型。利用抓地力和最大滚动摩擦系数确定轮胎抓地状态。通过定义复合滑移系数建立了一个关于抓地状态的一元三次方程式，讨论模型中参数对抓地状态的影响，为了提高模型适应性，同时考虑了速度与最大滚动摩擦系数的变化关系。选用225/60R18轮胎的某车型进行3次重复双移线试验，结果显示：在转向时间段内（1.8～2，3.2～3.4，4.4～4.6 s）抓地状态分别为0.54、0.79和0.39，与估计值极限误差分别为4%、5.4%和5.2%，而在直线行驶时测量值与估计值误差小于2%，说明此解析模型可为预测轮胎滑移状态提供一种新的方法。该文对汽车操纵稳定性的研究具有一定的指导意义。

基于Kalman滤波器的车道保持辅助系统研究

以非线性车辆动力学模型作为系统被控对象,利用Matlab/Simulink软件设计一种基于Kalman滤波算法的车道保持驾驶辅助系统。运用Kalman算法估计车辆行驶状态信息,并利用"预瞄—跟随"驾驶员模型—车辆模型—控制器所组成的驾驶员模型在回路仿真的方式对所设计系统进行验证。结果显示所设计的车道保持辅助系统能有效提高车辆路径跟踪能力。

高速工况下间接式胎压监测的影响因素研究与优化

为解决间接式胎压监测在车辆高速工况下性能波动的问题,通过车辆行驶动力学分析发现波动的主要因素为空气阻力,基于刷子轮胎模型对轮胎纵向力和滑转率进行建模,建立了胎压监测参数随车速变化的轮速信号补偿方程。采用CarSim和Simulink进行联合仿真,通过实车采样数据求解补偿方程的待定系数并计算高速工况下的信号补偿量,同实测数据进行对比,实际预测效果满足要求,提出的方法可以对高速工况下间接式胎压监测完成补偿。

基于修正的轮胎刷子模型的轮胎纵向力分析

在轮胎结构简化的基础上,建立了修正的轮胎刷子模型,并推导了轮胎纵向力的表达式.分析轮胎与地面之间的接触情况,建立动摩擦椭圆与静摩擦椭圆,分别求解附着区纵向力和滑移区纵向力,并对两者的关系进行分析.根据轮胎胎面与胎肩刚度的不同,求解胎面纵向力和胎肩纵向力,同时考虑刚度对接地印迹长度的影响.当滑移率在0.0-0.2之间时,修正的轮胎刷子模型、魔术公式与实验所得纵向力的结果基本一致.文中方法有助于轮胎的优化设计.

基于弹性迟滞理论的轮胎滚动阻力解析模型构建

为了降低轮胎滚动能量损失,该文提出一种新型轮胎滚动阻力解析模型。分析轮胎滚动阻力产生的机理,考虑材料的弹性迟滞特点,定义非线性弹性力和非线性阻尼力构建轮胎垂向复合回复力公式,搭建特定试验进行模型参数辨识。根据刷子模型将轮胎接地部分化简为两部分：一部分为接地中心到刷毛单元开始接触地面的加载区域;另一部分为接地中心到刷毛单元离开地面的卸载区域。然后分别对参数辨识得到的加载和卸载曲线在相应区域内积分并求和,获得轮胎滚动阻力矩解析模型。根据ISO 28580标准对轮胎滚动阻力进行测试,结果表明：轮胎滚动阻力随速度（10~120 km/h）和垂向负载（6~25 kN）的增大而增大;试验结果与解析值在相同的工况条件下变化趋势基本一致,从而验证了模型的有效性。新型滚动阻力模型的提出有助于轮胎的结构优化。

冰面上轮胎稳态侧偏刷子模型

为了研究冰面上轮胎的稳态侧偏特性,介绍了胎面橡胶与冰面的摩擦机理。将接触面分为不同的区域分别进行传热分析,建立了橡胶与冰面的摩擦模型。采用高速摩擦试验台得到摩擦系数的试验数据,验证了模型的合理性。利用摩擦模型和轮胎的侧偏特性建立了冰面上轮胎的稳态侧偏刷子模型。研究了冰温、载荷、车速等对轮胎侧向力和回正力矩的影响。试验结果表明:冰面上轮胎的稳态侧偏特性有不同于干燥路面上的特殊规律。

机械弹性车轮纯外倾力学特性刷子理论建模

为研究机械弹性车轮的外倾特性,本文对机械弹性车轮的结构特征及承载特性进行分析,建立了不考虑0轮弹性的机械弹性车轮外倾力学特性刷子理论模型。推导出纯外倾时车轮的侧向力、回正力矩及翻转力矩表达式。利用ABAQUS建立包含橡胶材料超弹性及接触大变形等非线性特征的机械弹性车轮三维有限元模型,并通过垂向加载试验验证了仿真模型的可靠性。对机械弹性车轮外倾特性的仿真值、理论值进行对比分析,结果表明所建立的机械弹性车轮外倾特性刷子模型具有良好的精度。该研究为机械弹性车轮外倾纵滑及外倾侧偏等复合工况的力学特性建模提供了理论指导。

基于刷子模型的悬链式非充气车轮外倾侧偏特性分析

为研究外倾角对悬链式非充气车轮侧偏特性的影响,分析了悬链式非充气车轮的结构及承载机制,假定车轮所有弹性均集中在具有刷子变形特征的0轮胎面,建立了悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性刷子理论模型.利用轮胎动态特性试验台对悬链式非充气车轮外倾和侧偏特性进行了试验研究,并将试验数据和理论模型的理论值进行对比分析.结果表明:所建立的理论模型对车轮外倾和侧偏特性的表达具有良好的可靠性;当外倾角与侧偏角同号时,外倾角会使侧向力增大,回正力矩减小,而异号时则会减小侧向力,同时增大回正力矩.研究为悬链式非充气车轮结构的优化设计及复合工况下的理论建模提供了指导.

车辆直行爆胎过程的模糊PI控制

车辆的爆胎过程是一个非常复杂的非线性过程,轮胎的力学特性会发生非常快的变化,理论和实验研究都非常困难。根据对爆胎车辆运动特性的分析,建立了二自由度车辆理想运动模型,利用刷子模型模拟爆胎过程中轮胎力学特性的变化,并在Simulink中搭建了七自由度整车模型,仿真车辆在高速直行情况下前轮或后轮发生爆胎后的运动状态。以车辆的横摆角速度作为控制变量,并考虑质心侧偏角的影响,设计了模糊PI控制器,利用差别制动的方式对爆胎车辆进行控制仿真,仿真结果表明,模糊PI控制器能够很好地控制车辆爆胎过程的稳定性,并且能够缩短制动距离。

匹配机械弹性车轮的汽车稳定性分析

为深入研究匹配机械弹性车轮(MEW)的某越野车的横摆与侧翻稳定性,利用刷子理论模型,建立MEW纵滑与侧偏理论模型;利用平板式轮胎力学特性试验台分别对MEW和普通子午线充气轮胎进行了对比试验,验证了理论模型的正确性.以横摆角速度和预测载荷转移率(PLTR)分别作为横摆稳定性和侧翻稳定性的评价指标,并建立匹配MEW的整车非线性Carsim仿真模型,基于相平面分析方法研究MEW侧偏力学特性对汽车横摆与侧翻稳定性的具体影响规律.结果表明:MEW与子午线充气轮胎侧偏特性曲线的变化趋势基本一致,侧向力峰值基本相同,但MEW的侧偏刚度较大,匹配MEW的整车侧翻稳定性较好,横摆稳定性较差;增大MEW的侧向力峰值的同时适当减小侧偏刚度值,可以提高匹配MEW汽车的横摆与侧翻稳定性.研究结果可为车轮侧偏性能的改进及车轮结构优化提供相应的理论依据.

机械弹性车轮结构参数对汽车侧翻稳定性的影响

为深入研究机械弹性车轮(MEW)的结构参数对汽车侧翻稳定性的具体影响,利用刷子理论模型建立了MEW稳态侧偏简化理论模型,利用理论、试验以及数值仿真等方法,分析了结构参数(包括几何参数和材料参数)对MEW侧偏特性的具体影响。以改进的载荷转移率作为侧翻稳定性的评价指标建立了匹配MEW的整车非线性3-DOF侧翻预测模型,研究了车轮侧偏力学特性对侧翻稳定性的具体影响规律。结果表明:铰链组结构参数对侧偏特性影响较小,适当增大弹性环分布高度、减小輮轮断面高宽比和初始剪切模量可以增大车轮侧偏刚度和侧向力峰值,进而提高匹配机械弹性车轮汽车的侧翻稳定性。