子午线轮胎直行和侧滑滚动过程的热力耦合动态分析

轮胎在路面上直行和侧滑滚动是复杂的热力耦合过程,对于深入了解轮胎的力学性能,优化轮胎的承载能力,提高车辆乘坐舒适性等方面都有着重要作用.本文采用有限元分析软件A baqus/Exp lic it对235/65R 14越野车子午线轮胎行驶过程的热力场进行了三维动态耦合分析,得到了轮胎的应力、温度分布以及侧滑力、回正力矩随侧滑角的变化曲线,为轮胎设计提供了参考依据.     

基于AMESim的DCT车辆起步与换挡过程仿真分析

分析了DCT的结构和工作原理,建立DCT传动系统及整车行驶系统的动力学模型;基于AMESim仿真平台,分别建立了发动机模型、离合器液压系统模型、机械齿轮传动系统模型和轮胎-悬架-车身模型,最终建立了DCT车辆的整车动态仿真模型。基于DCT动力学模型及AMESim仿真模型对DCT车辆的起步和动力换挡过程进行仿真分析,得到了DCT车辆行驶过程中离合器油压变化曲线、动力传动系统转矩和转速的变化曲线以及汽车车速和加速度曲线,为进一步深入研究DCT提供了参考。仿真结果表明:所建立的模型基本符合实际情况。     

高速公路平曲线路段半挂汽车列车的横向稳定性

为提升半挂汽车列车在高速公路平曲线路段行驶的安全性,采用TruckSim软件构建车辆动力学仿真系统,选取车轮临界横向附着系数和横向载荷转移比作为车辆横向稳定性评价指标,通过单因素分析和多因素方差分析,确定了高速公路平曲线路段的几何线形、车速和车辆总质量对横向稳定性指标的影响.运用SPSS软件建立了半挂汽车列车的横向稳定性参数模型,并对半挂汽车列车在雨雪路面的运行安全进行评价.研究结果表明:总质量48 t的半挂汽车列车以任何速度在结冰路面上行驶都会发生侧滑;在积雪路面上均可保证低速安全运行;在积雨路面上,半挂汽车列车可以保证以90 km/h的车速安全运行.研究成果量化了平曲线几何线形、车速和车辆总质量对半挂汽车列车横向稳定性的影响,所建立的车辆横向稳定性模型可以为构建高速公路行车安全保障体系提供理论依据.     

泥泞路面汽车轮胎附着力三维有限元计算

汽车高速行驶在淤泥路面上时,轮胎附着力会随着车速的增加而下降,对于车辆牵引力、操纵性及安全性产生不利影响.建立轮胎、淤泥和土壤三维有限元模型,利用有限元软件M SC.D ytran采用流固耦合算法,计算模拟了越野车在泥泞路面行驶过程,分析了轮胎对地面附着力随车速的变化,为设计适应淤泥路面行驶的轮胎提供了参考依据.     

金属橡胶与弹簧组合型隔振器建模及分析方法

金属橡胶与弹簧组合型隔振器在工程中有广泛的应用.为了描述金属橡胶与弹簧组合型隔振器的变形过程,建立了金属橡胶与弹簧组合型隔振器弹性迟滞回线的数学模型.通过对最初加载曲线及一个循环周期的弹性迟滞回线进行变换,可以得到隔振器的任意加载和卸载过程的弹性迟滞回线,进而可以利用迟滞回线对隔振器的性能进行分析,减少了大量的实验研究工作.理论数据与实验测试结果对照表明,实验数据与理论模型具有良好的吻合性.     

铰接式车辆行驶稳定性的理论分析与数值计算

为了获得车辆稳定行驶的临界车速,对铰接式车辆沿直线或大曲率半径曲线行驶时的稳定性进行了研究。将铰接式车辆简化为前、后两车节组成的系统,考虑了轮胎侧偏特性和液压转向机构的弹性,建立了铰接式车辆行驶稳定性线性动力学方程。给出了铰接式车辆行驶稳定性的两种判别方法:特征值方法和时不变输入下稳态响应方法。给出了稳定性因数表达式和临界车速计算方法和公式。指出了铰接式车辆的两种失稳形式:由于轮胎侧偏导致的失稳和由于转向机构缺陷导致的失稳。初步讨论了铰接式车辆侧向运动的频率响应特性。给出了两种铰接式车辆的临界车速动力修改灵敏度分析方法:基于时不变输入下稳态响应方法的直接求导法和基于复特征值分析的特征值法。以ZL10装载机为例进行了实例数值计算,得到了该车的临界车速。     

金属橡胶与弹簧组合型隔振器建模及分析方法

金属橡胶与弹簧组合型隔振器在工程中有广泛的应用。为了描述金属橡胶与弹簧组合型隔振器的变形过程，建立了金属橡胶与弹簧组合型隔振器弹性迟滞回线的数学模型。通过对最初加载曲线及一个循环周期的弹性迟滞回线进行变换，可以得到隔振器的任意加载和卸载过程的弹性迟滞回线，进而可以利用迟滞回线对隔振器的性能进行分析，减少了大量的实验研究工作。理论数据与实验测试结果对照表明，实验数据与理论模型具有良好的吻合性。     

轮胎滑水机理在钢带式高速轮胎试验台上的应用

将轮胎的动力滑水的机理应用在钢带式高速轮胎试验台,来实现试验台轮胎台架的水润滑止推平面轴承(简称水轴承)在高速滑移时的润滑。建立了包含Reynolds方程、膜厚方程、变形方程的线接触弹流方程,通过数值迭代计算的方法,仿真出轮胎接触的钢带与纯净水流固耦合的水膜厚度、压力分布曲线,并仿真出一定膜厚下完全滑水的临界车速与胎压的曲线。在临界速度以下,通过水轴承静压来实现水膜的形成。结果表明,与NASA轮胎滑水的速度压力曲线相比,高速轮胎试验台成功地在更低的速度下实现完全水滑。     

酒杯塔塔线耦合体系覆冰导线舞动分析

采用非线性有限元分析方法研究了塔线耦合体系覆冰导线舞动的规律及特点,以及输电线舞动对酒杯塔受力及变形的影响发现绝缘子的布置型式对覆冰导线舞动的幅值及规律有很大的影响;由于塔线耦合的作用,左右跨的各相导线在具有相同覆冰厚度、形状以及受相同气动载荷情况下,所形成的舞动幅值及相位存在差异,从而导致输电线作用在塔上的力沿各方向分力不平衡,导致输电塔产生沿导线方向侧弯变形、与导线垂直方向侧弯变形以及横担的扭转变形;在导线舞动过程中输电塔的最大应力交替出现在塔头刚度较弱的部位.     

基于ANSYS层单元的翻新轮胎有限元仿真分析

针对11R22.5载重车辆翻新轮胎在高速滚动过程中存在的磨损快、易脱层、撕裂等失效现象,基于ANSYS层单元结构对载重车辆翻新轮胎胎面层、缓冲层、胎体层复合材料变形特性进行了垂直载荷工况下的有限元分析,确定了翻新轮胎的材料参数,获得了翻新轮胎的变形特性规律,并进行了试验研究.仿真结果与试验结果吻合较好,修正了载重车辆翻新子午线轮胎的径向变形理论计算公式,为载重车辆翻新子午线轮胎的设计制造及性能研究提供了理论依据.     

Longitudinal speed control algorithm to improve the vehicle stability and mobility on a sharp curve

A new longitudinal speed control strategy is proposed. It used the lateral jerk information as the feedback to predict the longitudinal acceleration and deceleration, which is especially beneficial to a sharp curve turning at a high driving speed. The performance of the controller is validated with Matlab/Simulink. The simulation results indicate that compared with the traditional vehicle, the G-vector controller can reduce the turning radius and improve the vehicle stability and agility obviously. And the proposed longitudinal speed control strategy could trade-off the longitudinal and lateral acceleration by using the tire force during the turning.     

爆胎车辆轨迹控制的仿真

为了解决高速公路爆胎车辆出现偏航的问题,进行了爆胎车辆轨迹控制的仿真研究。首先确定了爆胎车辆轨迹控制的评价指标,然后讨论了静态比例、积分、微分( proportion integration differentiation, PID)控制器对高速公路爆胎车辆轨迹的控制效果。由于在某一行驶车速下建立的静态 PID 控制器不能很好地控制行驶在其他车速下的爆胎车辆,因此,采用了增益可变 PID 控制器处理爆胎车辆的轨迹控制问题,其中变增益 PID 控制器的参数是事先针对不同的爆胎车速标定获得的。仿真实验结果表明：变增益 PID 控制方案应用于爆胎车辆轨迹控制,可在保证车辆稳定行驶的同时控制车辆的行驶轨迹,使其在出现较小的偏移后回到原路径。     

Chassis integrated control for 4WIS distributed drive EVs with model predictive control based on the UKF observer

Four-wheel independent steering(4 WIS) system and direct yaw moment control(DYC) have an important influence on vehicle lateral stability. However, DYC has a great effect on the longitudinal velocity, and the capability of 4 WIS is limited to stability.To decrease the influence on the longitudinal velocity and improve the stability of electrical vehicles, a chassis controller integrated with a 4 WIS system and a DYC system with model predictive control(MPC) is designed. The framework consists of an unscented Kalman filter(UKF) observer and an MPC that contains three blocks: supervisor blocks, upper blocks and lower blocks. First, the sideslip angle, longitudinal velocity and lateral tire forces are estimated by the UKF observer; second, a bicycle model is utilized in the supervisor to calculate the desired values; third, the upper blocks are designed with the MPC to optimize the target steering angles and longitudinal tire forces under the constraints of subsystems; to facilitate the design of the MPC, a nonlinear tire is simplified based on the Taylor expansion method; finally, the target steering angles and longitudinal tire forces are achieved by the lower blocks. The integrated controller is simulated on the co-simulation platform of MATLAB-Carsim. The results show that the proposed integrated controller has less impact on longitudinal velocity and could effectively improve vehicle stability.     

Map-based control method for vehicle stability enhancement

This work proposes a map-based control method to improve a vehicle's lateral stability, and the performance of the proposed method is compared with that of the conventional model-referenced control method. Model-referenced control uses the sliding mode method to determine the compensated yaw moment; in contrast, the proposed map-based control uses the compensated yaw moment map acquired by vehicle stability analysis. The vehicle stability region is calculated by a topological method based on the trajectory reversal method. A 2-DOF vehicle model and Pacejka's tire model are used to evaluate the proposed map-based control method. The properties of model-referenced control and map-based control are compared under various road conditions and driving inputs. Model-referenced control uses a control input to satisfy the linear reference model, and it generates unnecessary tire lateral forces that may lead to worse performance than an uncontrolled vehicle with step steering input on a road with a low friction coefficient. However, map-based control determines a compensated yaw moment to maintain the vehicle within the stability region,so the typical responses of vehicle enable to converge rapidly. The simulation results with sine and step steering show that map-based control provides better the tracking responsibility and control performance than model-referenced control.     

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。     

基于逆向工程的汽车轮胎挡泥罩温控形变检测技术研究

汽车轮胎挡泥罩结构复杂,曲面很多,采用传统方法无法检测其温度发生变化时的形变。通过对汽车轮胎挡泥罩的温控形变检测实验,提出将逆向工程技术运用在其检测技术方法中,采用三维激光扫描仪Handyscan3D获取轮胎挡泥罩点云数据,将轮胎挡泥罩点云数据进行预处理,进而利用NURBS方法在CATIA V5软件平台上重构轮胎挡泥罩三维模型。就逆向结果对比标准数据进行精度分析,获得符合精度要求的轮胎挡泥罩拟合精度,确立该检测技术的正确性及实用性,并在此基础上进行形变后的汽车轮胎挡泥罩检测以获取其温控形变参数。     

Direct adaptive control for lane keeping in intelligent vehicle systems

In this paper, with parametric uncertainties such as the mass of vehicle, the inertia of vehicle about vertical axis, and the tire cornering stiffness, we deal with the vehicle lateral control problem in intelligent vehicle systems. Based on the dynamical model of vehicle, by applying Lyapunov function method, the control problem for lane keeping in the presence of parametric uncertainty is studied, the direct adaptive algorithm to compensate for parametric variations is proposed and the terminal sliding mode variable structure control laws are designed with look-ahead references systems. The stability of the system is investigated from the zero dynamics analysis. Simulation results show that convergence rates of the lateral displacement error, yaw angle error and slip angle are fast.     

基于UKF的分布式驱动电动汽车轮胎侧向力估计

轮胎侧向力是影响车辆横向稳定性的关键因素,但难以对其进行直接检测。利用分布式驱动电动汽车轮胎纵向力可直接计算的特点,将轮胎纵向力作为输入量,基于UKF估计算法实现分布式驱动电动汽车前后轴轮胎侧向合力的估计。结合垂直载荷与轮胎侧向力的关系,实现前后轴左右侧轮胎侧向力的分配。通过CarSim和MATLAB/ Simulink联合仿真,分析了UKF估计算法和直接计算法的估计精度,验证了所提出方法的优越性。同时,分析了具有参数不确定性时估计算法的鲁棒性,证明质量参数的不确定性对估计精度影响较大。     

基于RBF网络的轮胎侧向力模型

RBF神经网络相对于其他网络的特点是计算量小,收敛速度快,具有良好的非线性映射效果.采用人工神经网络中的径向基函数(RBF)神经网络,对车辆操纵稳定性仿真分析中的轮胎侧偏特性进行研究,建立轮胎侧向力神经网络模型.并与用于学习的实验数据进行比较,以验证这种模型的准确性,并以求为车辆动力学仿真和控制提供更好的手段.     

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.