UT轮胎稳态模型的速度预测能力

是垂直载荷的函数 ,
ys
/
y0
、 vsym /
y0
、 yh /
y0
与
垂直载荷无关, 可以表示如下:
第 5期
郭孔辉 , 等 : UniT ire 轮胎稳态模型的速度预测能力
459
ys
/ /
y0 y0 y0
= P = P = P
ys1
( 1+ P ( 1+ P
ys2 ym 2 yh2
) ) )
vsym /
and
3 速度对侧偏刚度的影响
从试验数据中发现, 侧偏刚度 K y 在车速 v ! 80 km /h 时 , 随着车速的增加有上升趋势 ; 当车速 v > 80 km / h 时 , 侧偏刚度 K y 下降。当侧倾角为 0 , 车速 v 在 0 ~ 100 km / h 变化时, 侧偏刚度 K y 与车速 v 的变化规律如图 6 所示。
第 35卷
第 5期
吉林大学学报 ( 工学版 )
Journa l o f Jilin U niversity ( Eng inee ring and T echno logy Ed ition)
V o. l 35 N o . 5 S ept . 2005
2005年 9 月
文章编号 : 1671- 5497( 2005) 05- 0457- 05
Abstract : T o reduce the experi m ental cond ition restrictions and th e cost of the h ig h speed tire tests, the ab ility of predict ing the high speed t ire force and mom ent character is tics from th e low speed tire tests w as stud ied by m eans o f the Un i T ire m odel using TNO lateral t ire test data under d ifferent speeds, in cluding the effects o f the speed on the dynam ic frictional coeffic ien, t on the lateral and lo ng itud in al stiffn ess , and on the pneum atic tra i. l It is proved by the test th at Un i T ire m ode l is characterized by high prec ision in pred ictin g the h ig h speed perfor m ances from the low speed tire tests . K ey w ord s : veh icle eng in eerin g ; tire tes; t Un i T ire m ode;l speed pred iction
)
3 2 /4 /6 - 18~ 18 - 20, - 15 , - 10 , - 5 , 0, 5 0 (纯滚动 )
20 2 /4 /6 - 18 ~ 18 - 5 , 0, 5 0( 纯滚动 )
60 2 /4 /6 - 18~ 18 - 20, - 15 , - 10 , - 5 , 0, 5 0 (纯滚动 )
[ 4]
1 轮胎试验工况
在荷兰 TNO Autom ob ile 公司制造的 De lft轮 胎试验拖 车上 进行了 Goodyear W rang ler ST 245 / 75 /R16 轮胎的干路面侧偏特性试验 , 试验工况见 表 1。
。所以本文 作者采用 由低
收稿日期 : 2005 05 24. 基金项目 : 国际科技合作重点项目计划项目 ( 2003AA501950); 国家自然科学基金资助项 目 ( 50175044); 美国通用汽 车公司北美研究与发展中心合作项目 . 作者简介 : 郭孔辉 ( 1935- ), 男 , 教授 , 博士生导师 , 中国工程院院士 . 研究方向 : 汽车动力 学、 人 车 闭环评价、 驾驶员 模拟和轮胎力学特性 . E m ai:l guo . konghu@ i asc.l jlu. edu . cn
y
相对无变化; 高
速时, y 变化很大。 如上所述, y 0是低速时的 侧向摩擦系数 , 可
图 1 侧向摩擦系数
y
与侧向滑移 速度 vsy的关系
从低速的轮胎试验数据辨识得到。经研究发现,
y0
F ig. 1 Re lat ion ship between latera l fr ictional coe ff icien t and la teral sliding ve locity
图 7 气胎拖矩初始值 D x 0与车速 v 的关系 F ig. 7 Re lation sh ip between in itial pn euma tic trail 图 5 在 100 km /h下
y
与
的关 系
y
and veh icle veloc ity
F ig. 5 Re lation sh ip between at v= 100 km /h
4 速度对气胎拖矩的影响
气胎拖矩初始值 D x 0与 v 的变化规律如图 7 ,
图 4 在 60 km / h下
y
与
的关系
y
F ig. 4 Re lation sh ip between at v= 60 k m /h
and
= 0 时 , D x 0 的绝对 值随 v 的增加 有上升趋 势。 气胎拖矩的终值 D e 与 v 的变化规律如图 8 所示,
and
上的摩擦特性参数 ; vsy 为侧向滑移速度, 当 vsy = 0 时 , 侧向摩擦系数 加 , 侧向摩擦系数
y y0 y
0 处对 vsy 的导数为 0 。随着侧向滑移速度 vsy 的增
y
在峰值滑移速度 vsym 附近开
始下降 , 最后趋于饱和值 ys。 图 1 是从试验数据得到的侧向滑移速 度 vsy 与侧向摩擦系数 时 随侧偏角
随着高速汽车操纵稳定性和行驶安全性问题 的日益突出 , 对高速条件下轮胎力学特性建模精 度提出了更高的要求 半经验轮胎模 型
[ 3] [ 1, 2]
速轮胎试验数据辨识轮胎参数来预测高速条件下 的轮胎力学特性 , 达到降低试验成本的目的。
。郭孔辉教授提出了参
数少、 形式简洁、 满足高阶理论边界条件的 UnT ire 。半 经验模型 的参数主 要通 过试验数据辨识得到 , 但受试验条件的限制, 成本 较高。通过对不同速度下轮胎试验数据规律性的 研究发现: 速度对动摩擦系数、 侧偏和纵滑刚度以 及气胎拖矩有 影响
[ 6] [ 5]
: =
ys
y
+ (
y0
-
ys
) exp -
2 yh
lg
2
vsy + vsym
图 2 在 3 k m /h 下
y
exp 式中:
y0
vs y v sym
yh
与
的关系
y
,
ys
,
, vsym 为某一种轮胎在某一种路面 为最大值 , 并且 在 vsy =
F ig. 2 Re lation sh ip between at v= 3 km /h
F ig. 9 Re lation sh ip between pn eumatic trail and
图 10 在 20 km /h下 气胎拖矩 D x 与 at v = 20 km /h
的关系
Fig . 10 Re lation sh ip between pn eumat ic trail and
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吉林大学学报 ( 工学版 )
表 1 245 /75 /R16 轮胎的侧偏特性试验工况 (胎压 p t = 240 kPa) T ab le 1 L ateral tire test cond ition s of tire of 245 /75 /R16
第 35 卷
车速 v / ( km
h
- 1
yh
ym 1 yh1
( 1+ P
式中: P y s1、 P ys2、 P ym 1、 P ym 2、 P yh 1、 P yh 2可以 从某 种轮胎和路面的试验数据辨识得到。
图 6 侧偏刚度 K y 与车速 v 的关系 Fig . 6 R elationsh ip be t w een lateral stiffness and veh icle veloc ity
100 2 /4 /6 - 18 ~ 18 - 20 , - 15 , - 10, - 5 , 0 , 5 0( 纯滚动 )
3种垂直载荷 F z /kN 侧偏角 侧倾角 /( ) /( )
纵向滑移率 /%
2 速度对动摩擦系数的影响
轮胎与路面之间接地印迹上的摩擦系数与滑 移速度有直接的关系, 利用这种关系可以解释高 速和低速下轮胎力学特性的不同 。然而, 在半 经验模型建模的过程中, 为了获得更精确的侧偏 和纵滑刚度, 动 摩擦系数采用修正的 Savkoor 形 式
y
的关系。 为 0 变化时, vsy 也
图 2- 图 5 为 4 种速度下, 当侧倾角
y
的变化规律。当
图关系
y
F ig. 3 Re lation sh ip between at v= 20 k m /h
and
随着改变, 但是 v sy 的变化范围取决于车速 v。当 v 很小时 , vsy 的变化范围也很小 , 当 v 很大时 , vsy 的 变化范围也很大。所以低速时 ,