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车辆动力学 北京理工大学机械与车辆学院 第一章 轮胎模型 1.1轮胎特性基本概念 1.1轮胎特性基本概念 定义： 1.1轮胎特性基本概念 1）侧偏现象 2）侧偏特性 1.1轮胎特性基本概念 1.1轮胎特性基本概念 1.1轮胎特性基本概念 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 1.2轮胎纵滑和侧滑下的简化模型 * 思考：为什么要研究轮胎模型？ （一）轮胎坐标系 车轮平面 （二）纯滚动、滑转与滑移 思考：汽车上的主动轮与从动轮分别处于什么状态？ 车轮接近纯滚动 车轮边滚边滑 车轮抱死拖滑 纯滚动与制动滑移时轮胎接地印迹的变化 （三）轮胎的侧偏特性 FY 俯视图 车轮静止时的侧偏现象 FY 车轮滚动时的侧偏现象 α V 车轮滚动时 特点：总体呈非线性，但在小范围内接近线性关系 （四）回正力矩MZ 定义： 车轮静止时受到侧向力 车轮运动时受到侧向力 （侧向力较小） 车轮运动时受到侧向力 （侧向力较大） FY e FY e—轮胎拖距。 e FY 轮胎拖距变大 车轮运动时受到侧向力（侧向力很大） FY e 轮胎拖距反而变小 （四）回正力矩MZ 思考：当轮胎受到很大的侧向力时，轮胎拖距会怎么变化？ 滑移区 附着区 （四）回正力矩MZ 思考：当轮胎受到很大的侧向力时，轮胎拖距会怎么变化？ 试验结论： 回正力矩与载荷有关，载荷越大，回正力矩变化越大； 当侧偏角增大到一定值后，回正力矩将变为负值。 轮胎模型的定义： 1.2.1轮胎的简化物理模型 （一）简化模型的假设条件 行驶方向 附着区 滑移区 z 轮胎接地印迹变形图 1.2.1轮胎的简化物理模型 （二）简化模型的参数说明 行驶方向 附着区 滑移区 1）地面相对轮胎的速度V 2）侧偏角 对应原来的OZ轴 3）回正力矩的轴线位置 A B C 4）接触印迹上A点的运动轨迹? 5)yb的数值 1.2.2简化模型的推导 （一）任意点的变形应力方程 行驶方向 附着区 滑移区 A B C P H 对应原来的OZ轴 1）变形方程 2）应力方程 1.2.2简化模型的推导 （二）接地印迹无滑移的情况 行驶方向 附着区 A B C P H 对应原来的OZ轴 1）侧向力和纵向力 2）回正力矩 1.2.2简化模型的推导 （三）接地印迹存在滑移的情况 行驶方向 附着区 A B C P H 对应原来的OZ轴 滑移区 1）起滑点B的位置 2）侧向力和纵向力 1.2.2简化模型的推导 （三）接地印迹存在滑移的情况 行驶方向 3）回正力矩 附着区 A B C P H 对应原来的OZ轴 1.2.2简化模型的推导 （三）接地印迹存在滑移的情况 小结： 在存在滑移区时，需要在先确定了载荷分布函数之后，才能获得侧向力、纵向力以及侧向拖距和纵向拖距。 思考：理论模型的求解步骤？ 1.2.3两种特殊载荷分布函数下的轮胎模型 1）起滑点条件： 2）接地印迹无滑移的情况： （一）均匀分布载荷 3）接地印迹存在滑移的情况： 1.2.3两种特殊载荷分布函数下的轮胎模型 （一）均匀分布载荷 1）载荷函数： 2）起滑点条件： 或 3）接地印迹无滑移的情况： 表达式同上 1.2.3两种特殊载荷分布函数下的轮胎模型 （二）抛物线对称分布的载荷函数 4）接地印迹存在滑移的情况： 其中： 1.2.3两种特殊载荷分布函数下的轮胎模型 （二）抛物线对称分布的载荷函数 均布 抛物线 0 1.2.3两种特殊载荷分布函数下的轮胎模型 （三）两种载荷下的侧向力计算结果比较