轮胎翻倾力矩特性的理论及试验研究
轮胎力和力矩建模、试验与仿真
中心 面前进 方 向为正 。Ｙ轴定 义 为车 轮旋 转轴 在 地 平面 上 的投影 线 ， 定 车 轮前 进 方 向的 右方 为 规
正 。 轴 为地平 面 的垂线 ， 定 向下 为 正 ， 而保 规 从
证 坐标 系符合 右手 坐标 系原 则 。
中图分类号： ＴＱ３ ６ ． ； ４ ． ２ ３ ．１ １ Ｑ２ １ ８ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ６ ８ ７ （ ０ ２ ０ — ２ ３０ １ ０ — １ １ ２ １ ） ５０ ６ — ８
轮胎 是 汽车 的 重 要部 件 ， 轮胎 在 接 地 区域 内 产生 的力 和力 矩 是 使 汽 车产 生 驱 动 、 动 和 转 向 制 等运 动 的根本 原 因 。力 和力 矩作 为轮胎 重要 的外 特性 直接 影 响车辆 的操 纵 稳 定 性 、 坐 舒适 性 以 乘 及 制 动 （ 动 ） 性 能 。对 整 车多体 动力 学分 析 而 驱 等 言， 轮胎 力 和力矩 是 系统仿 真 中 的重 要输 入 ， 得到 精 确 的轮胎 力和 力矩 数值 是保证 车 辆动力 学 分析 可靠 的前提 。明确轮胎 力 和力矩 的产生 和作用 机
、 Ｌ
驶 方 向
确计 算 ， 对轮 胎及 车辆 的结 构 设计 和性 能 优 化 都
有极 其重 要 的意义 。 １ 轮 胎 力和 力矩描 述和 定义 对 轮胎 力 和力矩 的描 述一 般在 标 准坐标 系 中 进行 ， 在此 介 绍 最 为 常 用 的 美 国 Ｓ ＡＥ 轮 胎 坐 标 系 ， 图 １ 示 。 由于轮 胎力 和力矩 来 源于地 面 ， 如 所
设 备 和测 试 方 法 并 分 析 侧 向 力 、 正 力矩 等外 特 性 曲线 特 征 。基 于混 合 拉 格 朗 日一 拉 有 限元 理 论 （ Ｅ） 提 出 一 种 回 欧 ＭＬ ，
轮胎磨损颗粒物排放特性研究现状综述
1 导言
新世纪以来，我国机动车保有量快速增 加，尤其是新能源汽车得到快速发展，而机 动车相关排放则直接影响群众健康。汽车排 放分为尾气排放和非尾气排放：尾气排放， 有着长期的深入研究基础和立法管理，已被 大众多熟知；非尾气排放，主要包括轮胎和 制动衬片的磨损颗粒排放，在一定意义上属 于新研究领域，国内外研究相对较少 [1,3]。据 研究表面，轮胎磨损、衬片磨损、道路扬尘 等非尾气的排放在一定条件下能够占到空气 中 PM 的 50%[2]。轮胎磨损颗粒物（TWPs）， 是车辆行驶时轮胎与地面摩擦后产生的微小 颗粒，是非尾气排放的重要组成部分，也是 大气中颗粒物的重要来源。对新能源汽车来 说，车辆自身尾气排放明显减少，甚至为 0（纯 电动汽车），非尾气排放显的尤为重要 [4]。本 为以轮胎磨损颗粒为对象，结合 UN WP29 GRPE PMP（联合国世界车辆法规协调论坛 污染和能源工作组 颗粒测量程序非正式工作 组，以下简称“PMP 工作组”）中轮胎磨损 颗粒排放工作开展情况，简要介绍国内外轮 胎磨损颗粒排放特性研究现状。
趾口钢丝
轮胎磨损后，以颗粒物形式释放到空气、 道路路面、土壤或河流中。图 3、图 4 为颗粒 物物理特征图。据 PMP 工作组研究 [9]：轮胎
张 静 [4] 通 过 实 验 室 台 架 模 拟 技 术 对 轮 胎磨损颗粒物开展研究：对数量粒径分布， 轮胎磨损颗粒的数量主要为超细颗粒物，浓 度 峰 值 多 出 现 在 100nm 以 下； 对 质 量 粒 径 分 布， 轮 胎 磨 损 颗 粒 的 质 量 主 要 是 细 颗 粒 物和粗颗粒物，浓度峰值多出现在 0.5μm
标准名称
Determination of the mass concentration of tire and road wear particles （TRWP）—Pyrolysis-GC-MS method
Giti轮胎力学特性试验
10.16638/ki.1671-7988.2020.22.041Giti轮胎力学特性试验杨飞1，蒋传宇1，付兴超2,杨钧浩3(1.成都浩野云教育科技有限公司，四川成都610100；2•会东县职业技术学校，四川凉山615200；3•四川建安工业有限责任公司，四川成都610100)摘要：文章对Giti comfort228_205/55R1691H轮胎进行轮胎力学特性试验，定制轮胎力学特性的试验方法，数据处理方法及指标，共完成的轮胎力学特性试验如下：纯侧偏、纯侧倾、侧偏侧倾复合工况试验、纯纵滑、有效滚动半径、径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度。
关键词：轮胎力学特性；轮胎试验；Giti中图分类号：U463.341文献标识码：A文章编号：1671-7988(2020)22-119-03Giti tire mechanical properties testYang Fei1,Jiang Chuanyu1,Fu Xingchao2,Yang Junhao3(1.Chengdu Haoyeyun Education Technology Co.,Ltd.,Sichuan Chengdu610100;2.Huidong County Vocational and Technical School,Sichuan Liangshan615200;3.Sichuan Jian'an Industry Co.,Ltd.,Sichuan Chengdu610100)Abstract:In this paper,Giti comfort228_205/55R1691H tires are tested for tire mechanical properties,customized tire mechanical properties test methods,data processing methods and indicators.The tire mechanical properties tests completed are as follows:pure side slip,pure roll,side roll Composite working condition test,pure longitudinal slip,effective rolling radius,radial stiffness,lateral stiffness,longitudinal stiffness,torsional stiffness.Keywords:Tire mechanical properties;Tire test;GitiCLC NO.:U463.341Document Code:A Article ID:1671-7988(2020)22-119-03____1—刖言轮胎作为汽车与路面之间唯一的接触部件，需要承受整车的重力以及与路面间的各种作用载荷，轮胎的力学特性直接决定着汽车的各种特性，所以对轮胎的试验验证是非常重要的［1］。
汽车轮胎六分力特性预测研究进展
汽车轮胎六分力特性预测研究进展卢 荡，夏丹华*（吉林大学 汽车工程学院，吉林 长春 130025）摘要：回顾汽车轮胎六分力测试技术和汽车轮胎模型及预测研究的发展，介绍和评述了轮胎六分力的建模方法和预测机理，总结了轮胎六分力特性预测的核心问题和发展方向。
不同负荷条件下的轮胎纯侧偏或纯纵滑六分力特性预测，以及基于纯工况试验数据预测复合滑移特性已经取得一些研究成果，但模型预测范围和精度均有待提升；具有预测能力的轮胎模型可减少试验量，在产品开发效率和成本控制上均具有应用前景；高精度、高计算效率和低成本、短周期，以及可反映设计参数变化的轮胎模型研究是模型发展的重要方向。
关键词：汽车轮胎；六分力；测试技术；模型；预测中图分类号：TQ336.1 文章编号：1006-8171（2021）03-0185-05文献标志码：A DOI ：10.12135/j.issn.1006-8171.2021.03.01851888年，邓禄普发明了充气轮胎。
之后，汽车的发明使充气轮胎得到广泛的应用与发展。
当汽车成为轮胎的目标市场后，从起初的安全性到轮胎力对于汽车操纵稳定性及平顺性的重要性，汽车轮胎的相关研究逐渐受到重视[1-6]。
美国Smithers 公司Potting 教授明确提出：“轮胎六分力[7]测试是打开通往车辆动力学研究大门的钥匙”。
2012年前后，中国自主品牌汽车及轮胎行业意识到正向开发过程中轮胎力学特性的重要性，中策橡胶集团有限公司和安微佳通轮胎有限公司率先引进了美国MTS Flat -trac CT 型六分力测试设备，之后中国汽车技术研究中心、中国第一汽车集团有限公司等又陆续引进了10余台。
据调研，国内部分轮胎企业甚至购置了两台六分力试验机。
这说明轮胎六分力对于汽车及轮胎开发具有重要的意义，但同时说明了轮胎模型过于依赖大量的六分力试验数据。
现阶段，轮胎六分力测试及建模主要存在如下问题。
（1）经验或半经验轮胎模型对试验数据需求量大，试验开发任务量大，试验周期长、成本高。
小型滚动轮胎摩擦特性和刚度特性的试验与数值研究
图 ６ α 为 ０ 时Ｆ ° ±１ ０ ° ｘ 与 α 的关系
出了平均 Ｆｘ 和测量 上 界 及 下 界 。 从 图 ７ 可 以 看 出： 将测量结果与数值结果进行比较 ， 采用粘弹性 模型的数值结果 的 定 性 符 合 良 好 ； 无论模型还是 试验 ， 滚动阻力随负荷增大而增加 ， 这说明阻尼是 模型的主要部分 ， 因此比较两种摩擦模型时采用 粘弹性材料 模 型 。 两 种 模 型 与 试 验 定 性 吻 合 ， 准 侧滑角附近的三角形 。 确预测 ０ °
第９期
小型滚动轮胎摩擦特性和刚度特性的试验与数值研究 Ｒ． ｖ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｎ等 ．
５ ６ ７
如 图 ３ 所 示） 取在轮胎 Ａ ｂ ａ ｕ ｓ坐 标 系 原 点 位 置 （ ｑ 中心 ， ｘ 轴为周向 ， ｙ 轴为侧向 。 摩擦盘中心为 侧 偏角函数 ， 计算如下 ： （ ） ｘ ｉ ｎ ｒ α ｄ ＝－ｓ （ ） ｏ ｓ ｒ α ｙ ｄ ＝ｃ 。 间距 （ １ ６ ５ｍｍ） （ ） １ （ ） ２
５ ６ ６
轮 胎 工 业 ２ ０ １ ２ 年第 ３ ２卷
试验过程中利用伺服控制加载油缸 ４ ０～１ ４ ０Ｎ， 保持试验负 荷 恒 定 。 摩 擦 盘 转 动 方 向 为 顺 时 针 ， 试验速度 （ 为 ０． ｖ） ０ ０ ２ ～１ ０ ０ｋ ｍ·ｈ 。 除 了 磨 在更低速 度 范 围 还 可 以 测 量 胶 料 在 不 同 耗试验 ，
表 １ 二维模型部件的几何数据
部 件 轮胎 隔离盘 侧盘片 内半径 １ ６． ５ １ ５． ０ ８ 外半径 ３ ９ １ ７． ５ ３ ０ 厚度 １ ８ １ ５． ０ ４
ｍｍ
隔离盘外直径略大于轮胎 从表 １ 可以 看 出 ， 内直径 ， 由隔离盘 与 侧 盘 片 一 同 作 用 对 轮 胎 施 加 预应力 ， 轮胎轴向变形试验测定值为０ ． ６ ｍｍ。 隔离盘和侧盘片 硬 度 均 比 胶 料 大 很 多 ， 因此将其 模拟为刚体 。 用线性混合四节点轴对称单元模拟 轮胎截面 。 基于试验得到的加载／卸载曲线 ， 采用 范德华应变能量函数描述胶料的超弹性行为 。 利 用材料模 型 将 线 性 粘 弹 性 项 与 长 期 超 弹 性 项 相 。 加， 引 入 阻 尼。 利 用 Ｐ ｒ ｏ ｎ ｂ ａ ｕ ｓ ｙ级数导入 Ａ ｑ ） 和损耗模量 Ｐ ｒ ｏ ｎ Ｇ ′ ｙ 级数 根 据 剪 切 储 能 模 量 （ （ ） 的试验谱数据拟合 。 初始步所有部件都按预 Ｇ ″ 定位置放置 ， 以致部件间产生搭界 。Ａ ｂ ａ ｕ ｓ 具有 ｑ 一项特殊功能 ， 可先解决超闭合问题 ， 再执行其他 仿真步骤 。 一旦 解 决 搭 界 问 题 ， 即可改变摩擦属 性， 以避免实心轮胎和固定装置之间的滑动 。 从图 ２ 可以 看 出 ， 固定范围以外应力分布相 ， 。 等 简化模型近似良好 因此 ， 选用简化模型完全 避免了固定装置 的 三 维 接 触 ， 节省三维模型计算 时间 。 ２． ２ 三维模型 采用周向非均匀离散来离散三维模型 。 一般 三维八节点线性混合块单元组成 ７ 每 ０ 个扇形区 ， 个节点有 ３ 个有效平动自由度 。 扇形角度从接触 。 将二维模型计 算 区至轮胎顶部为 ０． ７ ５ ° ０． ５ ° ～１ 得到的应力和应 变 变 换 到 以 上 各 扇 形 区 ， 计算其 平衡 态 。 摩 擦 盘 以 平 面 解 析 刚 体 形 式 引 入 。
轮胎侧倾侧偏稳态回正力矩特性半经验建模方法
轮胎侧倾侧偏稳态回正力矩特性半经验建模方法
随着新能源汽车的发展，汽车行业对轮胎技术支持也有着越来越高的需求。
车轮侧倾耦合稳定性问题是影响汽车操纵性能和行车安全的重要因素，因此，研究轮胎侧倾侧偏稳态回正力矩特性半经验建模方法具有重要意义。
目前，关于轮胎侧倾侧偏稳态回正力矩特性半经验建模方法的研究主要分为两个方面：一是通过对车轮侧倾稳定性的直接测试告知，建立回正力矩模型；二是基于仿真平台，模拟不同外部因素，建立回正力矩模型。
首先，通过实验测试告知法将车轮侧倾稳定性测试结果建模，从而确定车轮侧倾稳定性的回正力矩范围。
其次，利用建立的模型可以快速预测车轮侧倾稳定性的变化，以及轮胎刚度参数和外部胁力等因素对车轮侧倾稳定性的影响，从而改善车轮侧倾的操纵性能。
从仿真平台的角度，将外部因素扰动模拟到车轮侧倾稳定性系统中，根据车轮侧倾稳定性测试结果建立稳定性回正力矩模型，使得对外部胁力和参数变化的预测更加精确准确。
总之，轮胎侧倾侧偏稳态回正力矩特性半经验建模方法的研究将在今后的研究中发挥重要作用，促进汽车技术的持续进步，从而提升汽车行业的可持续发展。
轮胎动态力学特性与操控性能研究
轮胎动态力学特性与操控性能研究引言：轮胎是汽车中最重要的组成部分之一，它不仅负责支撑车体，还直接影响汽车的操控性能。
因此，对轮胎的动态力学特性及其对操控性能的影响进行研究，对于提升汽车的安全性和行驶稳定性具有重要意义。
本文将探讨轮胎动态力学特性与操控性能之间的关系，并介绍近年来在这一领域的研究进展。
轮胎力学特性的基本概念：在研究轮胎动态力学特性之前，我们需要了解一些基本概念。
首先是轮胎的接地面积，它是指轮胎与地面接触的实际面积。
接地面积的大小直接影响轮胎与地面的摩擦力，从而影响车辆的牵引力和制动力。
另一个重要的概念是轮胎的侧向力，它是指轮胎在车辆转弯时产生的横向力。
侧向力的大小与轮胎的侧向摩擦力有关，而侧向摩擦力又与轮胎的纵向力和侧向变形有关。
影响轮胎动态力学特性的因素：轮胎的动态力学特性受到多种因素的影响，包括胎压、载荷、纵向力、轮胎结构等。
胎压的变化可以改变轮胎的接地面积，从而影响牵引力和制动力的大小。
载荷对轮胎的动态力学特性同样有重要影响，过重或过轻的载荷都会导致轮胎的变形过大，影响车辆的操控性能。
此外，轮胎的纵向力对车辆的加速和制动性能起到关键作用，通过调整纵向力的大小可以影响车辆的加速度和刹车距离。
轮胎操控性能的评价指标：要评价轮胎的操控性能，需要考虑多个指标，包括抓地力、刹车性能、转向灵敏度等。
抓地力是指轮胎和地面之间的接触力，它直接影响轮胎与地面的摩擦力，决定了车辆在转弯或行驶时的稳定性。
刹车性能是指车辆进行急刹车时制动力的大小和响应时间，它对于保证车辆的安全至关重要。
转向灵敏度则体现了轮胎对方向盘操控的响应程度，越灵敏的轮胎响应速度越快，车辆的操控性能也越好。
轮胎动态力学特性与操控性能的研究进展：近年来，随着汽车工业的快速发展，对轮胎动态力学特性与操控性能的研究也取得了显著进展。
一方面，采用先进的测试设备和技术，可以对轮胎进行力学特性的全面检测，例如通过测量轮胎的接地面积、侧向力和侧滑角等参数，来评估轮胎的动态性能。
轮胎弹性试验和六分力试验
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.2轮胎侧向倾斜现象
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.3 Fiala模型---轮胎侧向力和回正力矩产生机理 1）Fiala弹性圆环模型: A相当于轮辋，视为刚体；B为等效弹簧，代表胎体部分的径向和侧向弹性；C 为圆环状梁，代表子午线轮胎的带束层，它作为D部分的基底；D相当于胎面橡 胶，它具有侧向弹性，但沿周向被视为不连续的。 受到侧向力时，轮胎的侧向变形由两部分组成，一是胎面基底的弯曲变形 （弹性基础梁模型），另一部分是胎面橡胶的侧向变形（在基底与路面之间的 剪切变形）。
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
3.6外倾角γ（Camber angle) 垂直平面（即X’ O Y’平面）与车轮平面的夹角。 3.7法向力、纵向力、侧向力或叫横向力（三个力） 法向力（Normal force)Fz---地面作用在轮胎上的力沿Z’轴方向的分量。 纵向力（Longitudinal force)Fx---- 地面作用在轮胎上的力沿X’轴方向的分量。 例如，驱动力（Driving Force）、制动力（Braking Force）、滚动 阻力（Rolling Resistance Force）等都是纵向力。 侧向力（Lateral Force）Fy---地面作用在轮胎上的力沿Y’轴方向的分量。 例如，Slip Angle Force、外倾力（Camber Force或 Camber Thrust）、角度效应（Plysteer）和锥度效应（Conicity）产 生的力都是侧向力。
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
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K2 = K21 + K22 FzN + K23 F2zN
(8)
M xR = M xR1 + M xR2 FzN + M xR3 F2zN
3 轮胎试验及模型参数的辨识
在美国通用汽车公司 TWS 实验室的平带式 轮胎试验台上进行了 P235/ 65R16 轮胎的侧偏特
卢 荡 讲师
Experimental and Theoretical Study on Tire Overturning Moment Property L u Dang Guo Konghui
J ilin University ,Changchun ,130025 Abstract :The causes of tire overt urning moment (abbreviated as TOM below) generation were first
表 2 模型参数的辨识结果
K11
K12
K13
K21
406. 04 - 6457. 3 4332. 2 41. 966
M xR1
M xR2
M xR3
1. 0023
5. 4005
- 1. 6551
K22
K23
71. 033 3. 7337
Kc0 4. 9403 ×105
4 结论
本文研究了轮胎翻倾力矩的产生机理 ,提出 了翻倾力矩形成的印迹偏离效应及胎体有效侧倾 效应 ,并基于此建立了轮胎翻倾力矩的理论模型 ,
参考文献 : [ 1 ] 郭孔辉. 汽车操纵动力学. 长春 :吉林科学技术出版
社 ,1991 [ 2 ] Guo K , Ren L ,Lu D. On t he Non - steady Compre2
hensive Tire Model Associated wit h Lateral Slip Turn - slip and Camber. 5t h International Symposium on Advanced Vehicle Control , Ann Arbor , 2000 [3 ] Guo K H ,Lu Dang , Ren L . A Unified Non - steady Non - linear Tyre Model Under Complex Wheel Mo2 tion Inputs Including Extreme Operating Conditions. J SA E REV IEW , 2001 ,22 (4) :396～402 [4 ] 郭孔辉 ,卢荡. 轮胎稳态侧倾力学特性理论建模. 中国机械工程 ,2001 ,12 (5) :589～591
(b) 负载半径与侧偏角关系曲线 1. 载荷为 1400N 2. 载荷为 4200N 3. 载荷为 7000N
4. 载荷为 9000N 5. 载荷为 11200N 图 6 轮胎侧向力及负载半径试验结果
利用本文提出的轮胎翻倾力矩模型 ,对试验 数据进行了处理 ,辨识得到所有模型参数见表 2 , 模型的计算结果见图 7 。
倾效应的非线性关系 , 则胎体有效侧倾效应产生 的翻倾力矩可表示为
M x2 = K1γN + ( K2γN) 3
(4)
γN
=
γe FN
(5)
FN
=
Fz Fz0
(6)
式中 , K1 、K2 为刚度系数 , 表示为载荷的函数 , 由试验数
据辨识得到 ;γN 为名义胎体有效侧倾角 ; FN 为名义载荷 ;
轮胎翻倾力矩特性的理论及试验研究 ———卢 荡 郭孔辉
轮胎翻倾力矩特性的理论及试验研究
卢 荡 郭孔辉
吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室 ,长春 ,130025
摘要 :分析了轮胎翻倾力矩的产生机理 ;提出了导致翻倾力矩的印迹偏 离效应和胎体有效侧倾效应 ; 建立了轮胎翻倾力矩特性的理论模型 ; 基于 P235 / 65R16 轮胎试验数据 ,进行了模型参数的试验辨识并给出了模型仿 真计算结果 。研究结果对深入研究汽车系统动力学及轮胎力学特性理论有 一定意义 。 关键词 :轮胎 ;翻倾力矩 ;理论及试验研究 ;仿真 中图分类号 :U461 文章编号 :1004 - 132 Ⅹ(2004) 15 - 1317 - 03
(编辑 郭 伟)
作者简介 :卢 荡 ,男 ,1972 年生 。吉林大学汽车动态模拟国家 重点实验室讲师 、博士 。主要研究方向为轮胎力学特性的试验 、 建模及仿真 。发表论文 6 篇 。郭孔辉 ,男 ,1935 年生 。吉林大学 汽车动态模拟国家重点实验室主任 、教授 、博士研究生导师 ,中国 工程院院士 。
Key words :tire ;overt urning moment ;t heoretical and experimental st udy ;simulation
0 引言
轮胎作为汽车与路面接触的唯一部件 ,其力 学特性的深入研究对汽车动力学的发展有重要意 义[1 ] 。在以往的研究中 ,人们更多关注轮胎的侧 向力 、纵向力及回正力矩特性 ,而对轮胎翻倾力矩 (tire overt urning moment , TOM) 特性 的 研 究 较 少 。事 实 上 , 轮 胎 翻 倾 力 矩 特 性 对 汽 车 翻 倾 ( Rollover) 的研究有重要影响[2～4 ] ,因此为了研究 汽车在一些极限工况下的动力学特性及进一步完 善轮胎力学特性的理论建模 ,必须建立精确的轮 胎翻倾力矩特性模型 。
图 1 轮胎 ISO 坐标系
1 轮胎翻倾力矩产生机理
轮胎与路面的接触区域称为轮胎的接地印迹 (简称接地印迹) ,正是在这个区域内 ,轮胎与路面 相互作用 ,产生使汽车实现各种运动 (如转向 、驱 动 、制动) 的力 ,图 1 为轮胎 ISO 坐标系 。
理论分析轮胎翻倾力矩产生机理时 ,假设轮 胎结构完全对称 ,无胎体锥度及帘布层转向效应 , 且轮胎只侧偏滚动 。当轮胎直线行驶时 (α = 0) ,接地印迹内应力分布见图 2 , 垂直应力合力作 用在 xoz 平面 ,轮胎的翻倾力矩为零 。
图 3 轮胎小侧偏角小载荷时的翻倾力矩
图 4 轮胎大侧偏角较大载荷时的翻倾力矩
从图 5 所示的轮胎试验结果也可以得出上述
1. 载荷为 1400N 2. 载荷为 4200N 3. 载荷为 7000N 图 5 轮胎翻倾力矩的试验结果
结论 。在轮胎垂直载荷为 1400N 时 ,轮胎的胎体 有效侧倾效应大于印迹偏离效应 ,在正侧偏角时 形成正的翻倾力矩 ; 当轮胎垂直载荷为 4200N 时 ,在侧偏角约 ±5°范围内 ,轮胎的胎体有效侧倾 效应大于印迹偏离效应 ,在正侧偏角时形成正的 翻倾力矩 ,在此范围之外轮胎的胎体有效侧倾效 应小于印迹偏离效应 ,在正侧偏角时形成负的翻 倾力矩 ; 当轮胎垂直载荷为 7000N 时 ,轮胎的胎 体有效侧倾效应小于印迹偏离效应 ,在正侧偏角
·1318 ·
时形成负的翻倾力矩 。
2 轮胎翻倾力矩的建模
从上述轮胎翻倾力矩产生机理的分析可知 , 轮胎翻倾力矩的建模关键在于如何表达印迹偏离 效应及胎体有效侧倾效应 。印迹偏离效应与轮胎 所受侧向力 Fy 有关 , 若胎体的侧向平移刚度为 Kc0 ,则印迹偏离效应产生的翻倾力矩可表示为
M x1
=
·1317 ·
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
中国机械工程第 15 卷第 15 期 2004 年 8 月上半月
印迹内垂直压力分布 ,有产生正翻倾力矩的趋势 ———形成胎体有效侧倾效应 。这两种效应综合作 用的结果将导致轮胎小侧偏角 、小载荷滚动时产 生正的翻倾力矩 ,轮胎大侧偏角 、较大载荷滚动时 产生负的翻倾力矩 ,见图 3 、图 4 。
现代子午线轮胎 , 胎体带束层的侧向弯曲柔
度很小 ,在轮胎侧倾角为零时 ,可近似认为有效侧
倾角与胎体侧倾角 γc 相等 , 令 Rl 表示在轮胎旋
转中分平面内 ,轮心与轮胎接地印迹中心的距离 ,
即轮胎负载半径 ,如图 4 所示 ,则胎体在印迹内的
有效侧倾角可表示为
γe
=
Fy Kc0
1 Rl
(3)
考虑到印迹内胎体有效侧倾角与胎体有效侧
st udied , and effect s of Patch Shift & Carcass Effective Camber were presented. The t heoretical model of TOM was developed , and based on t he tire test data of P235 / 65R16 , t he parameters of t he model were i2 dentified , and t hen t he simulation result s wit h TOM model were presented. This paper has certain signifi2 cance for f urt her st udying vehicle dynamics and tire properties.
·1319 ·
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
收稿日期 :2003 - 12 - 08 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (50175044) ;国际科技 合作计划资助重点项目 (2003AA501950)
图 2 轮胎直线自由滚动时的翻倾力矩
当轮胎以正侧偏角滚动时 ,胎体在侧向力及 回正力矩的作用下产生侧向变形 ,使轮胎真实接 地印迹偏离理论印迹中心 , 导致产生负翻倾力矩 的趋势 ———形成印迹偏离效应 ;但同时因胎体在 印迹内的变形 ,也将使胎体在印迹内形成负的有 效侧倾角 (effective carcass camber , ECC) [2 ] ,影响