基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于輪胎動(dòng)力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法，將輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力分解為側(cè)偏側(cè)向力與側(cè)傾側(cè)向力的非線(xiàn)性疊加，建立輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力模型，通過(guò)輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試得到的輪胎側(cè)傾側(cè)偏側(cè)向力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)辨識(shí)得到所建輪胎模型的參數(shù)，該模型具有精度高、參數(shù)物理意義明確、滿(mǎn)足理論邊界條件及預(yù)測(cè)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可用于高精度的汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輪胎動(dòng)力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè) 偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法，通過(guò)輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試得到的輪胎側(cè)傾側(cè)偏試驗(yàn)數(shù) 據(jù)，采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)辨識(shí)輪胎模型的參數(shù)，得到輪胎側(cè)傾側(cè)偏側(cè)向力穩(wěn)態(tài)模型，用于汽車(chē) 動(dòng)力學(xué)仿真。

【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎是汽車(chē)上的重要部件，整車(chē)與地面間的作用力都通過(guò)輪胎傳遞。輪胎力學(xué)特 性是汽車(chē)性能分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且對(duì)汽車(chē)的安全性、操作穩(wěn)定性、平順性等性能有著重 要的影響。
[0003]輪胎模型是建立輪胎運(yùn)動(dòng)參數(shù)與輪胎六分力之間的關(guān)系，即輪胎在特定工作條件 下，可實(shí)現(xiàn)輪胎的各種運(yùn)行工況仿真。由于輪胎在行駛過(guò)程中的受力非常復(fù)雜，根據(jù)路面性 質(zhì)、車(chē)速、垂直載荷、摩擦產(chǎn)生的溫度以及輪胎的形式等因素的變化而不同，因此輪胎模型 的建立一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研宄討論的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0004] 輪胎模型對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展及仿真計(jì)算結(jié)果有很大影響，輪胎模型的 精度必須與車(chē)輛模型精度相匹配，因此選用精確的輪胎模型是至關(guān)重要的。由于輪胎具有 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和力學(xué)性能的非線(xiàn)性，選擇符合實(shí)際又便于使用的輪胎模型是建立虛擬樣車(chē) 豐吳型的關(guān)鍵。
[0005] 本發(fā)明專(zhuān)利涉及操穩(wěn)輪胎模型，目前的操穩(wěn)輪胎模型主要有魔術(shù)公式、UniTire、Fiala、UA、ADAMS/5. 2. 1模型和TM-easy輪胎模型等，以上輪胎模型在表達(dá)輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn) 態(tài)側(cè)向力特性時(shí)或者采用簡(jiǎn)化理論表達(dá)式、或者采用純經(jīng)驗(yàn)公式，導(dǎo)致模型參數(shù)物理意義 不明確、模型預(yù)測(cè)能力不高等問(wèn)題。本發(fā)明專(zhuān)利是根據(jù)輪胎側(cè)傾側(cè)偏刷子模型分析得到，采 用側(cè)偏側(cè)向力與側(cè)傾側(cè)向力非線(xiàn)性疊加的方法來(lái)表達(dá)輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性，模型 中參數(shù)有明確的物理意義，模型精度高且預(yù)測(cè)能力強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè) 偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法，將輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力分解為側(cè)偏側(cè)向力與側(cè)傾側(cè)向力 的非線(xiàn)性疊加，建立輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力模型，通過(guò)輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試得到的 輪胎側(cè)傾側(cè)偏側(cè)向力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)辨識(shí)得到所建輪胎模型的參數(shù)，用于汽 車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)特性的側(cè)向力分解為側(cè)偏側(cè)向 力與側(cè)傾側(cè)向力的非線(xiàn)性疊加Fy =Fyα +Fyγ。
[0008]I、側(cè)偏側(cè)向力模型
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法，其特征在于：將輪胎側(cè) 傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力Fy分解為側(cè)偏側(cè)向力Fya與側(cè)傾側(cè)向力非線(xiàn)性疊加。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法， 其特征在于：用有效側(cè)偏角a6代替輪胎側(cè)偏角a來(lái)計(jì)算側(cè)偏側(cè)向力Fya，有效側(cè)偏角ae 在輪胎與路面之間小滑移及大滑移時(shí)都趨近輪胎側(cè)偏角a，正側(cè)傾角且正側(cè)偏角時(shí)，有效 側(cè)偏角a6大于輪胎側(cè)偏角a，正側(cè)傾角且負(fù)側(cè)偏角時(shí)，有效側(cè)偏角ae的絕對(duì)值小于輪胎 側(cè)偏角a的絕對(duì)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法， 其特征在于：所述的側(cè)傾側(cè)向力Fyy與有效側(cè)偏角ae有關(guān)，a6為〇時(shí)Fyy最大，隨著有效 偵_角a6絕對(duì)值的增大FyY減少到0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法， 其特征在于：所述的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力Fy的模型為：
其中，、S2、S3、S4、s5、s6、s7、s8、s9、S1(l、Sn、s12、s13、Sg、s15、s16為型{寸^1爭(zhēng)識(shí)參數(shù)，垂 直載荷Fz、標(biāo)稱(chēng)載荷Fz(l、輪胎滾動(dòng)速度I、輪胎側(cè)偏角a、輪胎側(cè)傾角Y為模型的輸入量， 輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力Fy為模型的輸出量，其余參數(shù)為模型中間變量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法， 其特征在于：具體包括以下步驟： 第一步：將需要建立側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力模型的輪胎按測(cè)試要求安裝在輪胎力學(xué)特性 試驗(yàn)臺(tái)上，完成輪胎側(cè)傾側(cè)偏工況下穩(wěn)態(tài)力學(xué)特性測(cè)試，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)至少包括 輪胎側(cè)傾角y、側(cè)偏角a、垂直載荷Fz、輪胎滾動(dòng)速度t及側(cè)向力Fy，標(biāo)稱(chēng)載荷Fz(l按0. 8 倍的載荷指數(shù)確定，載荷指數(shù)可從輪胎的規(guī)格型號(hào)中獲得； 第二步：從第一步獲得的不同垂直載荷下輪胎側(cè)傾角為〇時(shí)的側(cè)向力與側(cè)偏角關(guān)系的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，截取正負(fù)1度側(cè)偏角范圍內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用直線(xiàn)擬合方法辨識(shí)得到參數(shù)s1; 第三步：從第一步獲得的不同垂直載荷及不同輪胎側(cè)傾角下的側(cè)向力與側(cè)偏角關(guān)系的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，截取正負(fù)1度側(cè)偏角范圍內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)辨識(shí)得到參數(shù)s3、 S4、S5、Sg; 第四步：采用曲線(xiàn)擬合技術(shù)從第一步獲得的輪胎側(cè)傾角、側(cè)偏角、垂直載荷、輪胎滾動(dòng) 速度及側(cè)向力試驗(yàn)數(shù)據(jù)中辨識(shí)得到S2、s7、s8、s9、s1(l、sn、s12、s13、s14、s15、s16，建立起該輪胎 的側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性模型。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于非線(xiàn)性疊加的輪胎側(cè)傾側(cè)偏穩(wěn)態(tài)側(cè)向力特性建模方法 的步驟，其特征在于：所述曲線(xiàn)擬合技術(shù)可以采用最小二乘法、遺傳算法等。
【文檔編號(hào)】G01M17/02GK104483145SQ201410840738
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】盧蕩, 張海濤, 劉兵 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)