第-3-章-充气轮胎动力学概要优秀PPT.ppt

《第-3-章-充气轮胎动力学概要优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第-3-章-充气轮胎动力学概要优秀PPT.ppt（34页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、汽车系统动力学汽车系统动力学第三章第三章 充气轮胎动力学充气轮胎动力学汽车系统动力学第一节第一节 概概 述述o轮胎是车辆重要的组成部分，干脆与地面接触。其作用轮胎是车辆重要的组成部分，干脆与地面接触。其作用包括：包括：o1.支撑整车质量，与悬架共同缓冲激励，以保证车辆具支撑整车质量，与悬架共同缓冲激励，以保证车辆具有良好的乘坐舒适性与行驶平顺性。有良好的乘坐舒适性与行驶平顺性。o2.保证车辆与路面具有良好的附着性，以提高车辆驱动保证车辆与路面具有良好的附着性，以提高车辆驱动性、制动性和通过性，并为车辆供应足够的转向力。性、制动性和通过性，并为车辆供应足够的转向力。oo由于现代轮胎是一个困难的粘

2、弹性结构，具有明显的非由于现代轮胎是一个困难的粘弹性结构，具有明显的非由于现代轮胎是一个困难的粘弹性结构，具有明显的非由于现代轮胎是一个困难的粘弹性结构，具有明显的非线性特性，同时轮胎动力学特性对车辆动力学有重要影线性特性，同时轮胎动力学特性对车辆动力学有重要影线性特性，同时轮胎动力学特性对车辆动力学有重要影线性特性，同时轮胎动力学特性对车辆动力学有重要影响，因此在探讨整车动力性之前，我们先介绍轮胎结构、响，因此在探讨整车动力性之前，我们先介绍轮胎结构、响，因此在探讨整车动力性之前，我们先介绍轮胎结构、响，因此在探讨整车动力性之前，我们先介绍轮胎结构、轮胎模型及力学特性。轮胎模型及力学特性。轮

3、胎模型及力学特性。轮胎模型及力学特性。汽车系统动力学1、轮胎运动坐标系、轮胎运动坐标系OO点：点：点：点：轮胎接地印迹轮胎接地印迹轮胎接地印迹轮胎接地印迹中心；中心；中心；中心；X X轴：轴：轴：轴：车轮平面与地车轮平面与地车轮平面与地车轮平面与地面的交线，前进方向面的交线，前进方向面的交线，前进方向面的交线，前进方向为正；为正；为正；为正；Y Y轴：轴：轴：轴：指车轮旋转轴指车轮旋转轴指车轮旋转轴指车轮旋转轴线在地面上的投影线，线在地面上的投影线，线在地面上的投影线，线在地面上的投影线，向右为正；向右为正；向右为正；向右为正；Z Z轴：轴：轴：轴：与地面垂直，与地面垂直，与地面垂直，与地面垂

4、直，向下为正。向下为正。向下为正。向下为正。汽车系统动力学2、车轮运动参数、车轮运动参数1 1）滑动率）滑动率）滑动率）滑动率 s s车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。考虑为驱动与被驱动两种状况。考虑为驱动与被驱动两种状况。考虑为驱动与被驱动两种状况。考虑为驱动与被驱动两种状况。滑转率滑转率滑转率滑转率-驱动工况

5、驱动工况驱动工况驱动工况 滑移率滑移率滑移率滑移率-被驱动工况被驱动工况被驱动工况被驱动工况车轮的滑动率车轮的滑动率汽车系统动力学oo若车轮滚动半径为若车轮滚动半径为若车轮滚动半径为若车轮滚动半径为 ，轮心前进速度（等于车辆，轮心前进速度（等于车辆，轮心前进速度（等于车辆，轮心前进速度（等于车辆行驶速度）为行驶速度）为行驶速度）为行驶速度）为 ，车轮角速度为，车轮角速度为，车轮角速度为，车轮角速度为 ，则车轮滑动，则车轮滑动，则车轮滑动，则车轮滑动率率率率 定义如下：定义如下：定义如下：定义如下：oo 驱动时：驱动时：驱动时：驱动时：oo 制动时：制动时：制动时：制动时：oo车轮的滑动率数值在

6、车轮的滑动率数值在车轮的滑动率数值在车轮的滑动率数值在0-10-1之间变更。当车轮作纯滚之间变更。当车轮作纯滚之间变更。当车轮作纯滚之间变更。当车轮作纯滚动时，即动时，即动时，即动时，即 ，此时，此时，此时，此时 ；当被驱动轮处；当被驱动轮处；当被驱动轮处；当被驱动轮处于纯滑动状态时，于纯滑动状态时，于纯滑动状态时，于纯滑动状态时，。汽车系统动力学2 2）轮胎侧偏角）轮胎侧偏角）轮胎侧偏角）轮胎侧偏角oo车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向 为正，用为正，

7、用为正，用为正，用 表示，表示，表示，表示，SAESAE标准轮胎运动坐标系中规定，标准轮胎运动坐标系中规定，标准轮胎运动坐标系中规定，标准轮胎运动坐标系中规定，分别用分别用分别用分别用 和和和和 表示车轮的前进速度与侧向速度，表示车轮的前进速度与侧向速度，表示车轮的前进速度与侧向速度，表示车轮的前进速度与侧向速度，则轮胎侧偏角可表示为：则轮胎侧偏角可表示为：则轮胎侧偏角可表示为：则轮胎侧偏角可表示为：oo在下图的标准轮胎运动坐标系中，负的侧偏角将产生在下图的标准轮胎运动坐标系中，负的侧偏角将产生在下图的标准轮胎运动坐标系中，负的侧偏角将产生在下图的标准轮胎运动坐标系中，负的侧偏角将产生正的轮胎

8、侧向力。正的轮胎侧向力。正的轮胎侧向力。正的轮胎侧向力。汽车系统动力学3 3）轮胎径向变形）轮胎径向变形）轮胎径向变形）轮胎径向变形oo轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度而使轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度而使轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度而使轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度而使轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时的轮轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时的轮轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时的轮轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时的轮胎半径胎半径胎半径胎半径 与负载时的轮胎半径与负载时的轮胎半径与负载时的轮胎半径与负载时的轮胎半

9、径 之差，表达式为：之差，表达式为：之差，表达式为：之差，表达式为：oo正的轮胎径向变形产生正的轮胎法向力正的轮胎径向变形产生正的轮胎法向力正的轮胎径向变形产生正的轮胎法向力正的轮胎径向变形产生正的轮胎法向力 。汽车系统动力学其次节其次节 轮胎功能、结构及发展轮胎功能、结构及发展1.轮胎的基本功能：轮胎的基本功能：传递垂向力：支撑车重，衰减振动与冲击；传递垂向力：支撑车重，衰减振动与冲击；传递纵向力：以实现驱动和制动；传递纵向力：以实现驱动和制动；传递侧向力：保证车辆转向和行驶稳定。传递侧向力：保证车辆转向和行驶稳定。2.轮胎的基本结构：轮胎的基本结构：任何充气轮胎必需具备以下结构：任何充气轮

10、胎必需具备以下结构：（1）胎体）胎体 （2）胎圈）胎圈 （3）胎面）胎面汽车系统动力学oo胎体：轮胎最重要的部分，其结构确定了轮胎的基胎体：轮胎最重要的部分，其结构确定了轮胎的基胎体：轮胎最重要的部分，其结构确定了轮胎的基胎体：轮胎最重要的部分，其结构确定了轮胎的基本性能。具有高弹性模量的帘线层内嵌于低弹性模本性能。具有高弹性模量的帘线层内嵌于低弹性模本性能。具有高弹性模量的帘线层内嵌于低弹性模本性能。具有高弹性模量的帘线层内嵌于低弹性模量的橡胶中，构成了轮胎的胎体。量的橡胶中，构成了轮胎的胎体。量的橡胶中，构成了轮胎的胎体。量的橡胶中，构成了轮胎的胎体。oo胎圈：保证胎体从轮辋上装卸，具有高

11、弹性模量的胎圈：保证胎体从轮辋上装卸，具有高弹性模量的胎圈：保证胎体从轮辋上装卸，具有高弹性模量的胎圈：保证胎体从轮辋上装卸，具有高弹性模量的卷边胎圈包涵；胎圈内含胎圈芯，有多股高强度钢卷边胎圈包涵；胎圈内含胎圈芯，有多股高强度钢卷边胎圈包涵；胎圈内含胎圈芯，有多股高强度钢卷边胎圈包涵；胎圈内含胎圈芯，有多股高强度钢丝组成。胎圈须有确定刚度，以保证与轮辋紧密结丝组成。胎圈须有确定刚度，以保证与轮辋紧密结丝组成。胎圈须有确定刚度，以保证与轮辋紧密结丝组成。胎圈须有确定刚度，以保证与轮辋紧密结合。合。合。合。oo胎面：包括胎冠、胎肩和胎侧胎面：包括胎冠、胎肩和胎侧胎面：包括胎冠、胎肩和胎侧胎面：包

12、括胎冠、胎肩和胎侧oo 胎冠胎冠胎冠胎冠承受摩擦和冲击，爱护胎体和内胎；供应承受摩擦和冲击，爱护胎体和内胎；供应承受摩擦和冲击，爱护胎体和内胎；供应承受摩擦和冲击，爱护胎体和内胎；供应与路面的摩擦接触，以传递驱动力、制动力和转向与路面的摩擦接触，以传递驱动力、制动力和转向与路面的摩擦接触，以传递驱动力、制动力和转向与路面的摩擦接触，以传递驱动力、制动力和转向力；胎冠花纹能够排水、排污，以保证轮胎与路面力；胎冠花纹能够排水、排污，以保证轮胎与路面力；胎冠花纹能够排水、排污，以保证轮胎与路面力；胎冠花纹能够排水、排污，以保证轮胎与路面具有良好的附着力具有良好的附着力具有良好的附着力具有良好的附着力

13、oo 胎肩胎肩胎肩胎肩用于散热用于散热用于散热用于散热oo 胎侧胎侧胎侧胎侧用于帘布层侧壁，免受潮湿和机械损失用于帘布层侧壁，免受潮湿和机械损失用于帘布层侧壁，免受潮湿和机械损失用于帘布层侧壁，免受潮湿和机械损失汽车系统动力学3.常用充气轮胎种类：常用充气轮胎种类：两种两种两种两种oo斜交轮胎斜交轮胎斜交轮胎斜交轮胎oo子午线轮胎子午线轮胎子午线轮胎子午线轮胎oo帘线角：胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角帘线角：胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角帘线角：胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角帘线角：胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角oo子午线轮胎帘线角子午线轮胎帘线角子午线轮胎帘线角子午线

14、轮胎帘线角 oo斜交轮胎的帘线角斜交轮胎的帘线角斜交轮胎的帘线角斜交轮胎的帘线角 教材中列出了典型轮胎中各种材料所占的比例。教材中列出了典型轮胎中各种材料所占的比例。教材中列出了典型轮胎中各种材料所占的比例。教材中列出了典型轮胎中各种材料所占的比例。胎体帘线角度不同胎体帘线角度不同胎体帘线角度不同胎体帘线角度不同oo轮胎结构很大程度上影响了其物理特性，包括前进方向轮胎结构很大程度上影响了其物理特性，包括前进方向轮胎结构很大程度上影响了其物理特性，包括前进方向轮胎结构很大程度上影响了其物理特性，包括前进方向滚动阻力、车轮垂向减振与缓冲，车辆侧向转向力的实滚动阻力、车轮垂向减振与缓冲，车辆侧向转向

15、力的实滚动阻力、车轮垂向减振与缓冲，车辆侧向转向力的实滚动阻力、车轮垂向减振与缓冲，车辆侧向转向力的实力。现代车辆设计中对轮胎的要求很高。力。现代车辆设计中对轮胎的要求很高。力。现代车辆设计中对轮胎的要求很高。力。现代车辆设计中对轮胎的要求很高。汽车系统动力学第三节第三节 轮胎模型轮胎模型轮胎模型描述轮胎模型描述轮胎模型描述轮胎模型描述了轮胎六分力了轮胎六分力了轮胎六分力了轮胎六分力与车轮运动参与车轮运动参与车轮运动参与车轮运动参数之间的关系，数之间的关系，数之间的关系，数之间的关系，即轮胎在特定即轮胎在特定即轮胎在特定即轮胎在特定工作条件下的工作条件下的工作条件下的工作条件下的输入和输出之输

16、入和输出之输入和输出之输入和输出之间的关系，如间的关系，如间的关系，如间的关系，如左图所示：左图所示：左图所示：左图所示：汽车系统动力学依据车辆动力学的探讨内容，轮胎模型可分为：依据车辆动力学的探讨内容，轮胎模型可分为：依据车辆动力学的探讨内容，轮胎模型可分为：依据车辆动力学的探讨内容，轮胎模型可分为：轮胎纵滑模型轮胎纵滑模型轮胎纵滑模型轮胎纵滑模型轮胎侧偏模型和侧倾模型轮胎侧偏模型和侧倾模型轮胎侧偏模型和侧倾模型轮胎侧偏模型和侧倾模型轮胎垂向振动模型轮胎垂向振动模型轮胎垂向振动模型轮胎垂向振动模型此外，轮胎模型还可以分为阅历模型和物理模型此外，轮胎模型还可以分为阅历模型和物理模型此外，轮胎模

17、型还可以分为阅历模型和物理模型此外，轮胎模型还可以分为阅历模型和物理模型几种典型的常用的轮胎模型几种典型的常用的轮胎模型几种典型的常用的轮胎模型几种典型的常用的轮胎模型幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型“魔术公式魔术公式魔术公式魔术公式”轮胎模型轮胎模型轮胎模型轮胎模型(Magic Formula Tire Model)(Magic Formula Tire Model)SWIFTSWIFT轮胎模型轮胎模型轮胎模型轮胎模型汽车系统动力学1.幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型一种半阅历模型，由郭孔辉院士提出，用于一种半阅历模型，由郭孔辉院士提出，用于预料轮

18、胎的稳定特性。预料轮胎的稳定特性。在理论分析和试验探讨基础上提出的半阅历在理论分析和试验探讨基础上提出的半阅历“指数公式指数公式”轮胎模型，可用于轮胎的稳态侧轮胎模型，可用于轮胎的稳态侧偏、纵滑及纵滑侧偏联合工况。偏、纵滑及纵滑侧偏联合工况。在稳态纯纵滑、纯侧偏工况下，轮胎的纵向在稳态纯纵滑、纯侧偏工况下，轮胎的纵向力、侧向力及回正力矩分别表示如下：力、侧向力及回正力矩分别表示如下：汽车系统动力学1.幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型oo稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎的纵向力稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎的纵向力稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎的纵向力稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎的纵向力 、侧向力、

19、侧向力、侧向力、侧向力 与与与与回正力矩回正力矩回正力矩回正力矩 的表达式：的表达式：的表达式：的表达式：无量纲总切向力，无量纲总切向力，无量纲总切向力，无量纲总切向力，相对总滑移率，相对总滑移率，相对总滑移率，相对总滑移率，轮胎的侧向偏矩，轮胎的侧向偏矩，轮胎的侧向偏矩，轮胎的侧向偏矩，侧向刚度，侧向刚度，侧向刚度，侧向刚度，式中式中式中式中 均由试验数据拟合得到。均由试验数据拟合得到。均由试验数据拟合得到。均由试验数据拟合得到。汽车系统动力学幂指数统一轮胎模型的特点：幂指数统一轮胎模型的特点：oo无量纲表达式无量纲表达式无量纲表达式无量纲表达式，纯工况下的，纯工况下的，纯工况下的，纯工况下

20、的 1 1 次台架试验得到的数据次台架试验得到的数据次台架试验得到的数据次台架试验得到的数据可用于各种不同的路面；可用于各种不同的路面；可用于各种不同的路面；可用于各种不同的路面；oo无论是纯工况还是联合工况，其无论是纯工况还是联合工况，其无论是纯工况还是联合工况，其无论是纯工况还是联合工况，其表达式统一表达式统一表达式统一表达式统一；oo可表达各种可表达各种可表达各种可表达各种垂向垂向垂向垂向载荷下的载荷下的载荷下的载荷下的轮胎特性轮胎特性轮胎特性轮胎特性；oo可可可可较少参数建立全域模型较少参数建立全域模型较少参数建立全域模型较少参数建立全域模型，参数拟合计算量小；，参数拟合计算量小；，参

21、数拟合计算量小；，参数拟合计算量小；oo幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型能拟合原点刚度能拟合原点刚度能拟合原点刚度能拟合原点刚度。汽车系统动力学2.“魔术公式魔术公式”轮胎模型轮胎模型 （Magic Formula Tire ModelMagic Formula Tire Model）oo“魔术公式魔术公式魔术公式魔术公式”轮胎模型表达式：轮胎模型表达式：轮胎模型表达式：轮胎模型表达式：oo 式中，式中，式中，式中，y y可以是纵向力侧向力或回正力矩，自变量可以是纵向力侧向力或回正力矩，自变量可以是纵向力侧向力或回正力矩，自变量可以是纵向力侧向力或回正力

22、矩，自变量x x可以在不同的状况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向可以在不同的状况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向可以在不同的状况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向可以在不同的状况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向滑移率滑移率滑移率滑移率汽车系统动力学“魔术公式魔术公式”轮胎模型的特点：轮胎模型的特点：oo统一性强，编程便利，需拟合参数较少，且各个统一性强，编程便利，需拟合参数较少，且各个统一性强，编程便利，需拟合参数较少，且各个统一性强，编程便利，需拟合参数较少，且各个参数都有明确的物理意义，简洁确定其初值；参数都有明确的物理意义，简洁确定其初值；参数都有明确的物理意义，简洁确定其初值；参数都有明确的物理意义，简

23、洁确定其初值；oo拟合精度比较高；拟合精度比较高；拟合精度比较高；拟合精度比较高；oo参数的拟合较困难，计算量大；参数的拟合较困难，计算量大；参数的拟合较困难，计算量大；参数的拟合较困难，计算量大；ooc c值的变更对拟合的误差影响较大；值的变更对拟合的误差影响较大；值的变更对拟合的误差影响较大；值的变更对拟合的误差影响较大；oo不能很好地拟合小侧偏状况下轮胎的侧偏特性。不能很好地拟合小侧偏状况下轮胎的侧偏特性。不能很好地拟合小侧偏状况下轮胎的侧偏特性。不能很好地拟合小侧偏状况下轮胎的侧偏特性。汽车系统动力学3.SWIFT轮胎模型轮胎模型oo荷兰荷兰荷兰荷兰DelftDelft工业高校提出，刚

24、性圈理论工业高校提出，刚性圈理论工业高校提出，刚性圈理论工业高校提出，刚性圈理论+“+“魔术公式魔术公式魔术公式魔术公式”；oo适用小波长、大滑移幅度的高频适用小波长、大滑移幅度的高频适用小波长、大滑移幅度的高频适用小波长、大滑移幅度的高频(=60Hz)(=60Hz)输入状况；输入状况；输入状况；输入状况；oo接受了胎体建模与接地区域分别的建模方法；接受了胎体建模与接地区域分别的建模方法；接受了胎体建模与接地区域分别的建模方法；接受了胎体建模与接地区域分别的建模方法；oo可精确描述小波长、大滑移时的轮胎特性；可精确描述小波长、大滑移时的轮胎特性；可精确描述小波长、大滑移时的轮胎特性；可精确描述

25、小波长、大滑移时的轮胎特性；oo可计算从瞬态到稳态连续变更的轮胎动力学行为。可计算从瞬态到稳态连续变更的轮胎动力学行为。可计算从瞬态到稳态连续变更的轮胎动力学行为。可计算从瞬态到稳态连续变更的轮胎动力学行为。汽车系统动力学SWIFT轮胎模型的特点：轮胎模型的特点：oo考虑带束层惯量，并假设在高频范围内带束层为一个考虑带束层惯量，并假设在高频范围内带束层为一个考虑带束层惯量，并假设在高频范围内带束层为一个考虑带束层惯量，并假设在高频范围内带束层为一个刚性圈刚性圈刚性圈刚性圈oo引入了接地区域和刚性圈间的残余刚度，在垂向、纵引入了接地区域和刚性圈间的残余刚度，在垂向、纵引入了接地区域和刚性圈间的残

26、余刚度，在垂向、纵引入了接地区域和刚性圈间的残余刚度，在垂向、纵向、侧向以及侧偏方向的刚度值分别等于各向轮胎静向、侧向以及侧偏方向的刚度值分别等于各向轮胎静向、侧向以及侧偏方向的刚度值分别等于各向轮胎静向、侧向以及侧偏方向的刚度值分别等于各向轮胎静刚度。考虑了胎体柔性、残余柔性和胎面柔性。刚度。考虑了胎体柔性、残余柔性和胎面柔性。刚度。考虑了胎体柔性、残余柔性和胎面柔性。刚度。考虑了胎体柔性、残余柔性和胎面柔性。oo考虑了接地印迹有效长度和宽度的影响。考虑了接地印迹有效长度和宽度的影响。考虑了接地印迹有效长度和宽度的影响。考虑了接地印迹有效长度和宽度的影响。oo通过有效的路面不平度、路面坡度和

27、具有包涵特性的通过有效的路面不平度、路面坡度和具有包涵特性的通过有效的路面不平度、路面坡度和具有包涵特性的通过有效的路面不平度、路面坡度和具有包涵特性的轮胎有效滚动半径来描述路面特性，可实现轮胎在非轮胎有效滚动半径来描述路面特性，可实现轮胎在非轮胎有效滚动半径来描述路面特性，可实现轮胎在非轮胎有效滚动半径来描述路面特性，可实现轮胎在非水平路面及不平路面的仿真，并能保证轮胎动态滑移水平路面及不平路面的仿真，并能保证轮胎动态滑移水平路面及不平路面的仿真，并能保证轮胎动态滑移水平路面及不平路面的仿真，并能保证轮胎动态滑移和振动工况下的仿真精度和振动工况下的仿真精度和振动工况下的仿真精度和振动工况下的

28、仿真精度汽车系统动力学 第四节第四节 轮胎纵向力学特性轮胎纵向力学特性1.轮胎滚动阻力轮胎滚动阻力当充气轮胎在志向路面（通常指平坦的干、当充气轮胎在志向路面（通常指平坦的干、硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对称硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对称面与车轮滚动方向一样，所受到的与滚动面与车轮滚动方向一样，所受到的与滚动方向相反的阻力。方向相反的阻力。轮胎滚动阻力还可以进一步分解为弹性迟滞轮胎滚动阻力还可以进一步分解为弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力汽车系统动力学1 1）弹性迟滞阻力）弹性迟滞阻力）弹性迟滞阻力）弹性迟滞阻力oo轮胎等效系统模型：轮胎等效系统模型：轮

29、胎等效系统模型：轮胎等效系统模型：假定车假定车假定车假定车轮的外圆周与轮辋之间由一轮的外圆周与轮辋之间由一轮的外圆周与轮辋之间由一轮的外圆周与轮辋之间由一些径向布置的线性弹簧和阻些径向布置的线性弹簧和阻些径向布置的线性弹簧和阻些径向布置的线性弹簧和阻尼单元支撑；车轮胎面也假尼单元支撑；车轮胎面也假尼单元支撑；车轮胎面也假尼单元支撑；车轮胎面也假定有一系列切向排列的弹簧定有一系列切向排列的弹簧定有一系列切向排列的弹簧定有一系列切向排列的弹簧和阻尼单元构成。当这些单和阻尼单元构成。当这些单和阻尼单元构成。当这些单和阻尼单元构成。当这些单元进入轮胎与路面接触印迹元进入轮胎与路面接触印迹元进入轮胎与路

30、面接触印迹元进入轮胎与路面接触印迹时，其弹簧与阻尼就能充分时，其弹簧与阻尼就能充分时，其弹簧与阻尼就能充分时，其弹簧与阻尼就能充分作用，因而就生成附加的摩作用，因而就生成附加的摩作用，因而就生成附加的摩作用，因而就生成附加的摩擦效应，将它称之为弹性迟擦效应，将它称之为弹性迟擦效应，将它称之为弹性迟擦效应，将它称之为弹性迟滞阻力。滞阻力。滞阻力。滞阻力。汽车系统动力学oo驻波驻波驻波驻波oo通常，轮胎的阻尼随车轮转速的增加而减小，通常，轮胎的阻尼随车轮转速的增加而减小，通常，轮胎的阻尼随车轮转速的增加而减小，通常，轮胎的阻尼随车轮转速的增加而减小，驻波是由于高速状况下，离开接触区域的胎驻波是由于

31、高速状况下，离开接触区域的胎驻波是由于高速状况下，离开接触区域的胎驻波是由于高速状况下，离开接触区域的胎面变形不能马上复原，这个残留导致了驻波面变形不能马上复原，这个残留导致了驻波面变形不能马上复原，这个残留导致了驻波面变形不能马上复原，这个残留导致了驻波的产生。的产生。的产生。的产生。oo驻波的形成过程取决于车速，在过程中会显驻波的形成过程取决于车速，在过程中会显驻波的形成过程取决于车速，在过程中会显驻波的形成过程取决于车速，在过程中会显著增加能量损失，产生大量的热，最终使轮著增加能量损失，产生大量的热，最终使轮著增加能量损失，产生大量的热，最终使轮著增加能量损失，产生大量的热，最终使轮胎破

32、坏。胎破坏。胎破坏。胎破坏。汽车系统动力学2 2）摩擦阻力）摩擦阻力）摩擦阻力）摩擦阻力oo在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在纵向及横向在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在纵向及横向在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在纵向及横向在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在纵向及横向将产生相对运动，即所谓的将产生相对运动，即所谓的将产生相对运动，即所谓的将产生相对运动，即所谓的“部分滑动部分滑动部分滑动部分滑动”。由于部分滑动。由于部分滑动。由于部分滑动。由于部分滑动引起轮胎磨损，其能量被转换成热，由此产生了车辆动力引起轮胎磨损，其能量被转换成热，由此产生了车辆动力引起轮胎磨损，其能量

33、被转换成热，由此产生了车辆动力引起轮胎磨损，其能量被转换成热，由此产生了车辆动力传动系统不得不克服的附加阻力。传动系统不得不克服的附加阻力。传动系统不得不克服的附加阻力。传动系统不得不克服的附加阻力。3 3）风扇效应阻力）风扇效应阻力）风扇效应阻力）风扇效应阻力4 4）滚动阻力系数）滚动阻力系数）滚动阻力系数）滚动阻力系数oo 为相应载荷下的滚动阻力，为相应载荷下的滚动阻力，为相应载荷下的滚动阻力，为相应载荷下的滚动阻力，为车轮垂直载荷为车轮垂直载荷为车轮垂直载荷为车轮垂直载荷汽车系统动力学图图图图1 1 滚动阻力系数滚动阻力系数滚动阻力系数滚动阻力系数 f f 的数值（不同路面）的数值（不同

34、路面）的数值（不同路面）的数值（不同路面）汽车系统动力学图图图图1-11 1-11 轿车轮胎的滚动阻力系数与车速轿车轮胎的滚动阻力系数与车速轿车轮胎的滚动阻力系数与车速轿车轮胎的滚动阻力系数与车速.压力的关系曲线压力的关系曲线压力的关系曲线压力的关系曲线汽车系统动力学图图图图1-12 1-12 滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系滚动阻力系数与充气压力、径向载荷的关系汽车系统动力学图图图图1-15 1-15 滚动阻力系数与驱动力系数的关系滚动阻力系数与驱动力系数的关系滚动阻力系数与驱动力系数的关系滚动阻力系数与驱动力

35、系数的关系(驱动力系数驱动力系数驱动力系数驱动力系数:驱动力与径向载荷之比驱动力与径向载荷之比驱动力与径向载荷之比驱动力与径向载荷之比)汽车系统动力学5 5）滚动阻力系数的测量）滚动阻力系数的测量）滚动阻力系数的测量）滚动阻力系数的测量oo整车道路测试；室内台架测试整车道路测试；室内台架测试整车道路测试；室内台架测试整车道路测试；室内台架测试2.道路阻力道路阻力oo不平路面；塑性路面；湿路面不平路面；塑性路面；湿路面不平路面；塑性路面；湿路面不平路面；塑性路面；湿路面3.轮胎侧偏阻力轮胎侧偏阻力4.总的车轮滚动阻力总的车轮滚动阻力5.轮胎纵向力与滑动率的关系轮胎纵向力与滑动率的关系汽车系统动力

36、学 第五节第五节 轮胎垂向力学特性轮胎垂向力学特性1.轮胎的垂向特性轮胎的垂向特性oo充气轮胎的一个基本功能是在不平路面行驶时起缓冲充气轮胎的一个基本功能是在不平路面行驶时起缓冲充气轮胎的一个基本功能是在不平路面行驶时起缓冲充气轮胎的一个基本功能是在不平路面行驶时起缓冲作用，该缓冲作用与充气轮胎的弹性有关，通常以轮作用，该缓冲作用与充气轮胎的弹性有关，通常以轮作用，该缓冲作用与充气轮胎的弹性有关，通常以轮作用，该缓冲作用与充气轮胎的弹性有关，通常以轮胎所受的载荷和变形的曲线来表示轮胎的刚度特性，胎所受的载荷和变形的曲线来表示轮胎的刚度特性，胎所受的载荷和变形的曲线来表示轮胎的刚度特性，胎所受的

37、载荷和变形的曲线来表示轮胎的刚度特性，它对车辆的行驶平顺性行驶稳定性和制动性均有重要它对车辆的行驶平顺性行驶稳定性和制动性均有重要它对车辆的行驶平顺性行驶稳定性和制动性均有重要它对车辆的行驶平顺性行驶稳定性和制动性均有重要影响。影响。影响。影响。汽车系统动力学 1 1）静刚度）静刚度）静刚度）静刚度图图图图1-23 16531-23 1653型子午线轿车轮胎的静载荷与变形的关系型子午线轿车轮胎的静载荷与变形的关系型子午线轿车轮胎的静载荷与变形的关系型子午线轿车轮胎的静载荷与变形的关系汽车系统动力学 2 2）非滚动动刚度）非滚动动刚度）非滚动动刚度）非滚动动刚度 3 3）滚动动刚度）滚动动刚度）

38、滚动动刚度）滚动动刚度图图图图1-24 1-24 车速对轿车滚车速对轿车滚车速对轿车滚车速对轿车滚动轮胎动刚度的影响动轮胎动刚度的影响动轮胎动刚度的影响动轮胎动刚度的影响2.轮胎噪声轮胎噪声 轮胎噪声产生的机理：轮胎噪声产生的机理：轮胎噪声产生的机理：轮胎噪声产生的机理：1 1）空气泵吸效应）空气泵吸效应）空气泵吸效应）空气泵吸效应 2 2）胎面单元振动）胎面单元振动）胎面单元振动）胎面单元振动汽车系统动力学3.一个轮胎垂向振动力学模型一个轮胎垂向振动力学模型图图图图1-25 1-25 点接触式线性弹簧点接触式线性弹簧点接触式线性弹簧点接触式线性弹簧粘性阻尼模型粘性阻尼模型粘性阻尼模型粘性阻尼

39、模型汽车系统动力学 第六节第六节 轮胎侧向力学特性轮胎侧向力学特性 1.纯转向工况纯转向工况相关举例见相关举例见p642.联合工况联合工况实际轮胎的垂向载荷、侧向力与纵向力之间实际轮胎的垂向载荷、侧向力与纵向力之间相互影响。相互影响。轮胎印迹内所产生的合力是确定的，举例见轮胎印迹内所产生的合力是确定的，举例见p65。汽车系统动力学3.整车建模中对轮胎模型的考虑整车建模中对轮胎模型的考虑在基本的线性操纵动力学模型中，轮胎只需产在基本的线性操纵动力学模型中，轮胎只需产生与垂直载荷和侧偏角呈线性关系的侧向力生与垂直载荷和侧偏角呈线性关系的侧向力（包括回正力矩）（包括回正力矩）假如车辆模型考虑了车轮载

40、荷重新安排的影响，假如车辆模型考虑了车轮载荷重新安排的影响，那么轮胎模型还必需包括侧向力与轮胎垂向那么轮胎模型还必需包括侧向力与轮胎垂向载荷的关系载荷的关系假如建模中还考虑了车身侧倾角与车轮外倾角假如建模中还考虑了车身侧倾角与车轮外倾角的关系，那么轮胎模型中必需包含车轮外倾的关系，那么轮胎模型中必需包含车轮外倾角对轮胎力的影响角对轮胎力的影响在非线性域分析中（即侧向加速度大于在非线性域分析中（即侧向加速度大于0.3g时）时），随着车辆模型困难程度和精度的进一步提，随着车辆模型困难程度和精度的进一步提高，轮胎模型必需能充分考虑大侧偏角状况高，轮胎模型必需能充分考虑大侧偏角状况下的受力状况，并对其进行精确计算。下的受力状况，并对其进行精确计算。假如车辆模型包括纵向自由度，那么轮胎模型假如车辆模型包括纵向自由度，那么轮胎模型必需能产生纵向力。必需能产生纵向力。