刚柔耦合环轮胎模型及其对电动轮汽车平顺性的影响

发布时间：2020-11-13 07:28

　　 轮胎力学特性是汽车动力学研究和分析的基础,故建立更加精确的轮胎模型对于车辆动力学研究和整车控制起到了至关重要的作用。车辆在高速行驶的过程中,由于不平路面激励、轮胎的不均匀性、轴高变化等因素的影响下,轮胎往往表现为中高频瞬态特性,对于该部分特性的轮胎建模还存在一些问题待解决:目前对于刚性环轮胎模型与路面的接触部分采用纯经验方法建模,会导致辨识难度和成本过高。同时轮胎中高频特性对于电动轮汽车平顺性的影响研究尚不充分,为此,本文通过轮胎与路面间的接触机理研究,以刚性环模型为框架,采用柔性环模型对路面接触表达的思路,建立可以表达不平路面机理下的轮胎中高频力学特性模型,并将其应用于电动轮汽车平顺性的研究中,揭示轮胎中高频力学特性对电动轮汽车平顺性的影响。为实现上述研究目标,首先基于柔性环模型的建模思路,引入了轮胎的弯曲变形,提出了由无质量可变形的圆形弹性梁和一系列径向弹簧组成的柔性梁接触模型概念,推导出了受已知分布压力作用下柔性梁径向变形量的表达公式,同时通过在柔性梁外围引入接地分布弹簧,建立不平路面高度、刚性环垂向相对位移量、接地弹簧变形以及柔性梁径向变形之间的关系,给出了刚柔耦合环模型不平路面下印迹内压力分布的求解算法,同时以刚性环胎体模型为框架,通过引入刚性环与柔性梁之间的耦合条件,得到完整的刚柔耦合环轮胎中高频模型。然后根据轮胎接地印迹试验、轮胎稳态试验和轮胎动态过凸块试验数据,采用分层辨识的思路,给出了模型参数辨识方法和辨识结果,同时将辨识得到的模型参数带入刚柔耦合环轮胎模型中进行仿真,与轮胎动态力学特性试验数据进行对比,发现试验数据与仿真结果具有很好的一致性,通过功率谱密度曲线分析了不同速度下轮心垂向力响应的差异,根据仿真分析,得到不平路面激励造成的滚动速度变化对于纵向力的影响,验证了理论模型的准确性。最后将所建立的刚柔耦合环轮胎模型和简单的质量弹簧轮胎模型分别嵌入进四分之一车辆模型中,根据车辆平顺性评价指标和评价体系,通过改变非簧载质量来研究轮胎中高频特性对电动轮汽车平顺性的影响,得到了以下结论:将四分之一车辆模型用于电动轮汽车平顺性研究中,仅仅将轮胎简化为质量弹簧系统存在比较大的误差,它不能反映轮胎的中高频特性以及对路面的包容特性,其中这两种特性会对脉冲路面激励下的电动轮汽车车身垂向最大加速度曲线带来较明显的差别,对随机路面激励下的车身垂向加权加速度均方根值影响不大。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U461.4
【部分图文】：

图 1.1 SWIFT 轮胎模型源于 1990 年荷兰代尔夫特理工大学的研究项目BMW、Ford、Goodyear 等在内的知名汽车厂和究一种可以模拟不平路面激励下的操纵稳定性轮P 系统的开发[15]，在 Pacejka 教授的指导下，19论文中研究并验证了可以反映平面内100Hz以型，紧接着在 2000 年 Maurice[23]在其博士论文了可以反映平面外 60Hz 以内的刚性环轮胎他们的研究基础上提出了前后椭圆凸轮经验方法于任意三维不平路面激励的轮胎动力学仿真研 部分构成：Magic Formula、地面接触模型、刚Formula 在稳态范畴内揭示轮胎的非线性特性；表达；刚性环胎体用于描述轮胎的中高频力学特

吉林大学硕士学位论文变化的三个方向的弹簧和阻尼，仿真频率高达 200Hz。FTire 轮胎模型由四部组成，包括磨损模型、热模型、胎面模型和结构模型。其中，结构模型描述轮的结构刚度、阻尼和惯性特性，胎面模型描述路面高度、胎面变形和路面摩擦数，并计算地面压力和接地印迹。同时德州理工大学的 Bin Li，Xiaobo Yang学者也对柔性环模型进行了研究，对直线行驶工况下的车辆行驶平顺性和制动动特性进行了研究，并提出了三维柔性环模型的概念[34-35]。

力学性能的研究和建模的难度非常大。目学特性，针对研究目的的需要和适用工模型来分析轮胎的物理参数、几何参数基础的理论知识和轮胎建模中所需要考实基础。首先介绍了本文研究建模所用模中所需的一些力学特性参数，包括轮轮胎负载半径等，接着对简单的轮胎刷考虑轮胎胎面对纵向力的松弛特性，建立论模型。2.1 模型研究所用轮胎本论文中研究轮胎动态特性所用轮所示。型号为 235/50 R18 97W，其中
【参考文献】

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本文编号：2881920