轮胎非稳态转向特性半经验模型.doc

轮胎非稳态转向特性半经验模型 气 兰 【 呈 I lq99年(第2t卷)第3期 汽车工程 AutomotiveEngineering1999(VoL21)No3 穹,2|8/珍,. 轮胎非稳态转向特性半经验模型 郭孔辉侯永平 (吉林工业大学) 99023 以; l摘要l在轮胎非稳志转向特性理论模型的基础上,本文提出了一种半经验模型经过试 验验证,在与汽车l甲面运动有关的低频范围内,试验值与理论值吻台得较好与已有的半绎骋模 型捕比,孩模型具有iI-i!g简单精度较高等优点,直接反映出轮胎模型参数与结构参数间的关 系.便于在汽车动力学仿真与轮胎特性改进中应用 叙词:轮胎非稳态转向特性半经验模型沟年 ASemi—empiricalTireModelofNon—steady StateCorneringCharacteristics GnoK0ngllamp;HouYongping JitinUniversitofTechnotooy Abstract Asemi—empiricaltiremodelofnonsteadystatecorneringcharacteristicsispres. ented,basedonatheoreticalnonsteadystatetiremode1.Thecomparisonbetweenmodel andtestdatashowsthatthemodelagreeswellwithtestdatainlowfrequencyregion Moreadvantagesofthemodelthanexistingmodelsarealsoshown.Thismodelcanbe appliedforvehiclesdynamicsstudiesandimprovementoftirecharacteristics. Keywords:TireNon—.steadystatecorneringcharacteristicsSemiempiricalmodel 1前言 轮胎力学特性在汽车动力学研究中具有至关重要的作用,其中轮胎的侧偏特性是影响汽 车操纵性,行驶稳定性,前轮摆振和侧向振动等的主要特性,所以建立精确的轮胎模型就 显得非常重要.国内外学者曾在这方面进行了大量的研究,但总括起来无非分两个方面, 一 方面是轮胎纯理论模型的研究;另一方面是轮胎半经验模型的研究由于_半经验模型表 达式一般比较简单,又是直接从试验数据中拟合而出,与试验数据符台得较好,所半经验 模型在实际中得到了广泛的应用 目前,【址界上应用较多的半经验模型是荷兰学者Pacejka提出的魔术公式,其表达如下: 国家自然科学基金资助项L原穑收到日期为1998年4月16El,修改稿收到日期为1998年6月5El 130汽车ll程1999年f第2【卷)第3期 Y=Dsin{Carctan[Bx-EBxffEarctan(Bx)111) 其:Y——输}{I鼍F或Mx——输入变量(车轮侧偏角)或K(纵向滑移率) B一一刚度因子C——形状因子D——峰值E——曲率因子 在稳忐情况下,魔术公式的理沧值与试验值符合得较好,对于非稳态小侧偏角情况,在 文献【41中是这样处理的:根据印迹前端点的变形关系(张紧弦模型),得到F面一阶微分方程: 1dv.v. =g-a~(2) 其中:v-——印迹前端的侧向位移V——印迹中点的速度 n——印迹半长度——转偏率——车轮侧偏角——侧偏松弛长度 印迹前端点的变形角如下: =tJI/o-(3) 在稳态情况F(口=0)::Ⅸ(4) 网汽车的操纵运动轨迹的波长均较大,路径曲率可以忽略,在此条件下,用代替Ⅸ 利用稳态公式米计算非稳态值Fy忸和M= 在小侧偏隋况下M.=D(D为回正力臂,常数)(5J M:和的频率特性是一致的,但这与许多试验结果不符.口本学者酒井秀男根据纯转角 输入侧偏频率特性试验曲线的变化规律,提出了如F半经验模型【: rF1 (了 ():Ⅳ + 堕+ ∞0∞ 1+f— 其中:f——侧偏松弛长度∞n——特征频率——阻尼系数(文献【5]中取∈=0) 这个模型的理论曲线与本文的试验结果比较如图1所示(j∞.足用试验数据辩泌 出来的),理论曲线与试验曲线基本吻合.但是这个模型的理论依据不够充分,模中的参 数和轮胎结构参数缺乏联系,难以分析轮胎结构参数对轮胎非稳态侧偏特性的影响为J解 决述问题,率文根据纯转角输入非稳态侧偏特性的理论模型_1_,提出了F面一种芈经验模 . 2非稳态半经验模型的理论基础及推导 2.1轮胎非稳态侧偏特性理论模型lj 假设:(1)考虑胎面弹性,胎体平移弹性(不考虑胎体弯曲变形和扭转变形)和胎宽 效应 (2)轮胎为线性定常连续系统,忽略轮胎质量和陀螺效应; (3)轮胎与路