考虑印迹内橡胶动摩擦分布的轮胎侧偏纵滑特性研究

发布时间：2017-10-14 22:14

  本文关键词：考虑印迹内橡胶动摩擦分布的轮胎侧偏纵滑特性研究

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【摘要】：轮胎力学特性是研究车辆动力学的基础。高速工况下的轮胎表现出许多与低速不同的现象,比如大滑移率下轮胎力下降、反向回正力矩、轮胎出现异常磨损甚至爆胎等,这些都与轮胎的动摩擦特性有关;而且车辆使用过程中经常同时处于转向、制动等复杂工况,因此复合工况下的轮胎动摩擦特性也成为人们关注的焦点。由于轮胎复杂的物理结构和橡胶材料属性,轮胎印迹内胎面单元的滑移速度分布及摩擦力分布十分复杂,因此本文从研究胎面橡胶摩擦特性出发,结合轮胎建模理论及试验分析,研究复合工况下轮胎印迹内摩擦分布规律及其对轮胎侧偏纵滑特性的影响。本文主要开展了以下研究工作:首先,进行橡胶材料动摩擦特性的试验研究。针对不同速度、压力和路面下的橡胶材料进行动摩擦试验,建立了考虑垂直载荷和速度的修正Savkoor动摩擦模型,并进行试验数据的辨识。其次,建立考虑动态摩擦特性的侧偏复杂理论模型。在侧偏刷子模型的基础上引入胎体弹性,根据胎体和胎面的变形推导了不考虑胎面滑移时的轮胎力公式,而后对滑移区的滑移速度进行分析并给出了计算方法,得到了考虑滑移区动摩擦特性的理论模型。该模型可以反映出大侧偏角时侧向力下降和回正力矩向负向增大的趋势,同时也指导了轮胎半经验模型建模。然后,建立考虑动摩擦分布的侧偏纵滑离散仿真模型。为解决侧偏纵滑复合工况下,考虑动摩擦分布而引起的理论解析模型过于复杂、无法求解的问题,采用离散仿真模型将轮胎接地印迹离散化,逐点计算印迹内胎面单元的滑移速度及摩擦力。在侧偏纵滑离散仿真模型中,推导滑移区滑移速度表达式,分析了复合工况下滑移区的微元切向力方向,通过迭代算法获取轮胎的力和力矩。离散仿真模型可以描述印迹内的速度分布和动摩擦分布的变化,揭示了动摩擦分布对复合工况轮胎力的影响,实现了对总切力方向变化的表达。这些结论对复合工况下半经验模型的建立具有重要的指导意义。最后,对考虑速度和动摩擦特性影响的复合工况半经验模型进行研究。通过对试验数据和理论模型仿真结果的分析,建立了侧偏、纵滑刚度和回正力臂参数与速度和动摩擦特性的关系,并考虑复合工况下的侧偏刚度和总切力方向变化,增强了Uni Tire模型复合工况下的速度表达能力。对不同速度下的试验数据辨识结果表明,建立的半经验模型可以准确地表达复合工况下的轮胎力学特性。
【关键词】：动摩擦分布 橡胶动摩擦 侧偏纵滑 轮胎模型 半经验模型
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景及意义10-11
• 1.2 轮胎力学特性的研究历史和现状11-15
• 1.2.1 轮胎模型的发展历史11-13
• 1.2.2 轮胎动态摩擦特性的研究13-15
• 1.3 论文的技术路线和研究内容15-18
• 1.3.1 论文的技术路线15-16
• 1.3.2 论文的研究内容16-18
• 第2章 橡胶材料动摩擦特性试验研究18-26
• 2.1 橡胶的动摩擦特性18-19
• 2.2 橡胶材料动摩擦试验19-24
• 2.2.1 橡胶摩擦试验台介绍19-21
• 2.2.2 试验数据与处理21-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第3章 考虑动摩擦特性的侧偏复杂理论模型26-46
• 3.1 轮胎建模基础理论26-32
• 3.1.1 轮胎坐标系与滑移率的定义26-27
• 3.1.2 轮胎接地印迹内压力分布27-30
• 3.1.3 复杂胎体变形30-32
• 3.2 侧偏刷子模型32-35
• 3.2.1 不考虑滑移时的力和力矩33-34
• 3.2.2 考虑滑移时的力和力矩34-35
• 3.3 侧偏复杂理论模型35-44
• 3.3.1 不考虑滑移时的力和力矩36-37
• 3.3.2 滑移区的动态摩擦系数37-38
• 3.3.3 考虑滑移时的力和力矩38-40
• 3.3.4 求解方法及仿真结果40-42
• 3.3.5 动摩擦特性的影响42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 考虑动摩擦分布的侧偏纵滑离散仿真模型46-62
• 4.1 建模思路与假设46-47
• 4.2 建模过程47-55
• 4.2.1 不考虑接地印迹内的滑移47-49
• 4.2.3 胎面速度的计算49-51
• 4.2.4 滑移区微元力的方向51-52
• 4.2.5 考虑接地印迹内的滑移52-53
• 4.2.6 模型的求解流程53-55
• 4.3 模型仿真结果与分析55-60
• 4.3.1 仿真结果55-56
• 4.3.2 印迹内刷毛的变形56-58
• 4.3.3 印迹内的动摩擦特性分布58-59
• 4.3.4 轮胎总切力的方向59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 考虑速度的复合工况半经验模型研究62-76
• 5.1 半经验模型的边界条件与基本公式62-63
• 5.2 考虑动摩擦影响的复合工况下的力和力矩63-70
• 5.2.1 速度对侧偏刚度、纵滑刚度的影响63-64
• 5.2.2 复合工况下的侧向力64-66
• 5.2.3 复合工况下的总切力方向66-68
• 5.2.4 速度对回正力臂的影响68-69
• 5.2.5 复合工况的回正力矩69-70
• 5.3 试验数据及半经验模型辨识70-74
• 5.3.1 轮胎试验数据及残差计算方法70-71
• 5.3.2 纯侧偏试验数据辨识71-72
• 5.3.3 纯纵滑试验数据辨识72
• 5.3.4 复合工况试验数据辨识72-74
• 5.4 本章小结74-76
• 第6章 全文总结与展望76-80
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 研究展望77-80
• 参考文献80-83
• 致谢83

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本文编号：1033463