吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (5): 1516-1524.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230858

• 车辆工程·机械工程 • 上一篇    下一篇

基于无量纲格式的轮胎侧倾侧偏力学特性预测

卢荡(),索艳茹,孙宇航,吴海东()   

  1. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
  • 收稿日期:2023-08-14 出版日期:2025-05-01 发布日期:2025-07-18
  • 通讯作者: 吴海东 E-mail:ludang@jlu.edu.cn;wuhd@jlu.edu.cn
  • 作者简介:卢荡(1972-)男,教授,博士. 研究方向:轮胎动力学,车辆动力学,先进底盘控制.E-mail: ludang@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    科技部国家重点研发计划项目(2022YFB3206602)

Estimation of tire camber and sideslip combined mechanical characteristics based on dimensionless expression

Dang LU(),Yan-ru SUO,Yu-hang SUN,Hai-dong WU()   

  1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control,Jilin University,Changchun 130022,China
  • Received:2023-08-14 Online:2025-05-01 Published:2025-07-18
  • Contact: Hai-dong WU E-mail:ludang@jlu.edu.cn;wuhd@jlu.edu.cn

摘要:

为提高轮胎虚拟送样的效率,缩短整车开发周期,本文将侧倾侧偏复合时的侧向变形进行解耦,提出了将侧倾等效为载荷的方法,建立了纯侧偏的无量纲格式,实现了基于无量纲格式的轮胎侧倾侧偏预测。该预测方法的主要优点为实现了侧倾侧偏力学特性表达的降维,利用纯侧倾及纯侧偏输入获取两者复合的力学特性。最后,将无量纲预测流程用于UniTire模型,对预测效果进行了验证。

关键词: 车辆工程, 轮胎, UniTire预测模型, 侧倾, 侧偏, 无量纲

Abstract:

In order to improve the efficiency of tire virtual optimizing and shorten the vehicle development cycle, this paper decouples the lateral deformation of the tire camber and sideslip combined situation, and proposes a method of equating the camber as a load function. A dimensionless expression format for pure sideslip is established, and the estimation of tire camber and sideslip combined mechanical characteristics is achieved. The main advantage of this estimation method is that it realizes the dimensionality reduction in the expression of the camber and sideslip combined situation, and uses the input of the pure camber and pure sideslip to obtain the coupled mechanical characteristics of the two. Finally, the dimensionless estimation process is used in the UniTire model to verify its effect.

Key words: vehicle engineering, tire, UniTire estimation model, camber, sideslip, dimensionless

中图分类号: 

  • U461.1

图1

基于刷子模型的侧倾侧偏侧向变形"

图2

预测方法侧向变形组成"

表1

模型输入参数"

Fz/Na/mmkty/(N·m-2μ
6 0001222 890 0001.0

图3

考虑动摩擦的侧倾等效载荷计算"

图4

动摩擦因数预测结果"

图5

接地压力分布"

图6

常见接地压力分布函数下预测结果"

图7

修正后的回正力臂和回正力矩"

图8

纯侧倾力学特性输入参数计算"

图9

侧向力预测结果"

图10

回正力矩预测结果"

图11

预测精度"

表2

MF模型侧倾侧偏建模工况"

载荷/N侧偏角/(°)侧倾角/(°)
1 650,4 950,8 250,11 550,14 850-24~24-6
-4
4
6

表3

UniTire侧倾侧偏预测模型建模工况"

载荷/N侧偏角/(°)侧倾角/(°)
1 650,4 950,8 250,11 550,14 850-24~240
0-6~6
[1] 中国汽车报, 中国汽车工业协会, 巨量引擎, 等. 2022中国新能源汽车发展趋势白皮书[R/OL]. [2023-08-12].
[2] 中国信息通信研究院. 车联网白皮书[R/OL]. [2023-08-12].
[3] Cvetkov P, Elena Z, Anton Z. Development of virtual benches for testing the digital twin of a vehicle[J]. E3S Web of Conferences, 2021, 284: 28406006.
[4] Frizziero L, Galletti L, Magnani L, et al. Blitz vision: development of a new full-electric sports sedan using qfd, sde and virtual prototyping[J]. Inventions, 2022, 7(2): 070241.
[5] 李显生, 霍娜, 田静姝, 等. 空气悬架系统关键承载构件动载荷仿真及疲劳寿命计算[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2011, 41(1): 12-17.
Li Xian-sheng, Huo Na, Tian Jing-shu, et al. Dynamic load simulation and fatigue life calculation of pivotal load carrying structure of air suspension system[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2011, 41(1): 12-17.
[6] 余志生. 汽车理论[M]. 北京: 机械工业出版社, 2022.
[7] Nakajima Y. Advanced tire mechanics[C]∥Proceedings of the 26th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics, Gothenburg, Sweden, 2020: 1242-1251.
[8] Wong J Y. Theory of Ground vehicles[M]. Hoboken: John Wiley & Sons, 2022.
[9] 李兵. 计及复杂胎面花纹的子午线轮胎结构有限元分析[D]. 合肥:中国科学技术大学工程学院, 2008.
Li Bing. Finite element structure analysis for radial tires with complex tread patterns considered[D]. Hefei: School of Engineering Science, University of Science and Technology of China, 2008.
[10] Bakker E, Nyborg L, Pacejka H B. Tyre modelling for use in vehicle dynamics studies[J]. SAE Transactions, 1987, 1: 190-204.
[11] Calabrese F, Bäcker M, Gallrein A, et al. Virtual tire design/assessment in the early vehicle development process[C]∥The IAVSD International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks, Gothenburg, Sweden,2019: 1350-1359.
[12] 郭孔辉, 王裕民, 刘蕴博,等. 轮胎侧偏特性的半经验模型[J]. 汽车工程, 1986(2): 44-54.
Guo Kong-hui, Wang Yu-min, Liu Yun-bo, et al. Semi-empirical model of tire sideslip[J]. Automotive Engineering, 1986(2): 44-54.
[13] Kalker J J. Survey of wheel—rail rolling contact theory[J]. Vehicle System Dynamics, 1979, 8(4): 317-358.
[14] 许男. 复合工况下轮胎稳态模型研究[D]. 长春:长春:吉林大学汽车工程学院,2012.
Xu Nan. Study on the steady state tire model under combined conditions[D]. Changchun: College of Automotive Engineering, Jilin University, 2012.
[15] 郭孔辉. 汽车轮胎动力学[M]. 北京: 科学出版社, 2018.
[16] 卢荡. 轮胎动载侧偏特性建模及对汽车操纵稳定性影响[D].长春: 吉林大学汽车工程学院, 2003.
Lu Dang. Modeling of tire cornering properties under transient vertical load and its effect on vehicle handling[D]. Changchun: College of Automotive Engineering, Jilin University, 2003.
[17] 任雷. 复杂工况下的轮胎非稳态侧偏特性研究[D].长春: 吉林大学汽车工程学院, 2000.
Ren Lei. Research on tire unsteady-state sideslip characteristics under complex working conditions[D]. Changchun: College of Automotive Engineering, Jilin University,2000.
[18] 卢荡, 索艳茹. 基于曲线拟合的轮胎PRAT计算方法分析[J]. 轮胎工业, 2016, 36(4): 195-198.
Lu Dang, Suo Yan-ru, Analysis on calculation method of tire ply steer residual aligning torque based on curve fitting[J]. Tire Industry, 2016, 36(4): 195-198.
[19] Besselink I J M. Tire characteristics and modeling[J]. Vehicle Dynamics of Modern Passenger Cars, 2019, 5: 47-108.
[1] 李伟东,马草原,史浩,曹衡. 基于分层强化学习的自动驾驶决策控制算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(5): 1798-1805.
[2] 张涛,林黄达,余中军. 混合动力车辆换挡的实时滚动优化控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1215-1224.
[3] 高镇海,郑程元,赵睿. 真实与虚拟场景下自动驾驶车辆的主动安全性验证与确认综述[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1142-1162.
[4] 卢荡,王晓凡,吴海东. TWEEL轮胎接地压力均布特性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(3): 811-819.
[5] 曲俊龙,史文库,玄圣夷,陈志勇. 面向汽车传动系统多挡共振的多级吸振器参数设计方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(2): 444-455.
[6] 朱冰,范天昕,赵文博,李伟男,张培兴. 自动驾驶汽车连续测试场景复杂度评估方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(2): 456-467.
[7] 陈鑫,张祥源,武子涛,于贵申,杨立飞. 工艺顺序对车用铝薄板胶-PFSSW接头拉剪性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(2): 468-475.
[8] 王军年,曹宇靖,罗智仁,李凯旋,赵文伯,孟盈邑. 基于双目视觉的道路水深在线检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(1): 175-184.
[9] 谭草,任浩鑫,葛文庆,宋亚东,陆佳瑜. 直驱阀控液压振动平台改进自抗扰控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(1): 84-92.
[10] 胡宏宇,张争光,曲优,蔡沐雨,高菲,高镇海. 基于双分支和可变形卷积网络的驾驶员行为识别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(1): 93-104.
[11] 李寿涛,杨路,屈如意,孙鹏鹏,于丁力. 基于模型预测控制的滑移率控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(9): 2687-2696.
[12] 吴量,顾义凡,邢彪,马芳武,倪利伟,贾微微. 基于线性二次型调节器的四轮转向与分布式集成控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(9): 2414-2422.
[13] 王玉海,李晓之,李兴坤. 面向高速工况的混合动力卡车预见性节能算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(8): 2121-2129.
[14] 常胜,刘宏飞,邹乃威. 汽车变曲率路径循迹H回路成形鲁棒控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(8): 2141-2148.
[15] 刘建泽,柳江,李敏,章新杰. 基于最小二乘的车速解耦路面辨识方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(7): 1821-1830.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李世武,杨志发,王云鹏,王羽,隗海林,于卓 . 高等级公路路侧景观对交通安全影响的综合评价方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 777 -781 .
[2] 奚家熹,方朝曦,王宗欣 . MIMO系统中发射端信道信息不准确时的TH预编码器的设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(01): 229 -232 .
[3] 罗德林, 沈春林, 吴文海, 李玉峰. 基于遗传算法的飞行器追踪拦截模糊导引律优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2005, 35(04): 415 -419 .
[4] 王强,刘耀辉,宋雨来,张大伟,于思荣 . 基于固体培养基(SCM)的镁合金的微生物腐蚀[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(03): 604 -0607 .
[5] 于化龙1,2,顾国昌1,赵靖1,刘海波1,沈晶1. 基于DNA微阵列数据的特征子空间集成分类[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(4): 1071 -1076 .
[6] 李霞1,高利1,刘玉国2. 基于交叉分层Logit的轨道站点周边居住地和出行方式联合选择模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(6): 1614 -1617 .
[7] 李明涛, 郑建华, 于锡峥, 高东. 平动点卫星的脉冲轨道保持策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(05): 1407 -1412 .
[8] 董博, 刘克平, 李元春. 动态约束下可重构模块机器人分散强化学习最优控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(5): 1375 -1384 .
[9] 孙宝凤, 高坤, 申琇秀, 梁婷. 基于能力平衡和变覆盖半径的加油站网络扩充选址模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 704 -711 .
[10] 刘洋,姜守达 . 阶比谱分析瞬时频率的多模式曲线拟合方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(05): 1165 -1169 .