【摘要】：近幾十年來,隨著我國交通行業(yè)的跨越式發(fā)展,高速公路上車輛行駛速度越來越快,各類交通事故發(fā)生的概率也隨之增大,尤其是爆胎引發(fā)的事故。為此,本文提出針對路表特性對爆胎車輛運(yùn)動方式的影響進(jìn)行研究,分析不同路表特性下爆胎輪胎的瞬時(shí)特性及其對車輛運(yùn)動的影響,并據(jù)此進(jìn)行爆胎車輛控制策略研究。該研究對提高車輛的主動安全性,完善路面的服務(wù)功能具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。首先,本文總結(jié)了不同類型穩(wěn)態(tài)輪胎模型的優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上選擇了魔術(shù)公式模型進(jìn)行爆胎輪胎模型建模。根據(jù)室內(nèi)輪胎特性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)分析,確定了輪胎爆胎后其徑向剛度、縱向剛度、側(cè)偏剛度與側(cè)傾剛度分別降為原來的6.7%、25%、28%與66%,滾動阻力系數(shù)增大為原來的30倍,根據(jù)以上成果對穩(wěn)態(tài)輪胎模型側(cè)向力與縱向力公式進(jìn)行了爆胎修正,構(gòu)建爆胎輪胎模型。其次,對Car Sim的車輛與路面建模方法與所需參數(shù)進(jìn)行了研究。在Matlab/Simulink中完成了爆胎輪胎模型的建模工作,并驗(yàn)證了爆胎輪胎模型的可靠性。通過聯(lián)合仿真的形式實(shí)現(xiàn)對直線與曲線段車輛爆胎后運(yùn)動方式的仿真模擬,對其輪胎受力與車輛運(yùn)動特性進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)直線段前輪與彎道外側(cè)前輪爆胎是更危險(xiǎn)的工況。然后,根據(jù)車輛運(yùn)動受力特征總結(jié)出滾動阻力系數(shù)、附著系數(shù)、道路縱坡與橫坡以及圓曲線半徑影響爆胎車輛的運(yùn)動特性,對不同路面模型的爆胎車輛運(yùn)動方式進(jìn)行仿真模擬,發(fā)現(xiàn)附著力足夠滿足車輛行駛時(shí),附著系數(shù)的改變對爆胎車輛運(yùn)動基本不存在影響,而其余各參數(shù)影響爆胎車輛運(yùn)動特性并與爆胎車輛穩(wěn)定后的側(cè)向加速度呈線性關(guān)系。最后,在爆胎車輛運(yùn)動仿真模擬的基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行直線段與曲線段爆胎車輛的控制研究。對不同行駛車速直線段與曲線段爆胎的工況下分別給出了建議的方向盤轉(zhuǎn)角曲線與轉(zhuǎn)角范圍供駕駛員與自動駕駛設(shè)計(jì)參考;施加制動控制策略,由于駕駛員難以控制制動壓力大小因此建議車輛爆胎后輕踩剎車,設(shè)計(jì)自動駕駛時(shí)建議直線段施加3MPa、曲線段施加2MPa的制動壓力以減小爆胎車輛的側(cè)向偏移。
【圖文】：

輪胎力學(xué)性能，用物理性能接近的結(jié)構(gòu)（如彈簧）代替輪胎的結(jié)構(gòu)。要求在外力作用下所構(gòu)建的新結(jié)構(gòu)變形與輪胎變形相近。簡單的物理模型即使用彈簧阻尼代替輪胎，而復(fù)雜的物理模型還包括梁模型和弦模型。（3）有限元模型：有限元模型經(jīng)常用于輪胎設(shè)計(jì)中，在國內(nèi)根據(jù)有限元方法建立輪胎有限元模型，通過模型對輪胎的各種特性開展研究起步較晚。但隨著時(shí)間的推移，經(jīng)過從簡單到復(fù)雜、從薄膜理論到薄殼理論的發(fā)展過程模擬輪胎各部分結(jié)構(gòu)的理論實(shí)現(xiàn)了新的發(fā)展，包括輪胎的幾何、物理、接觸非線性和橡膠-簾線復(fù)合材料的模擬等[8]。蔡祥、王英麟、劉海貞[1][5][12]等學(xué)者在建立爆胎輪胎模型時(shí)均借鑒采用了 UniTir輪胎模型（經(jīng)驗(yàn)-半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停�。郭孔輝院士通過大量的仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究，建立發(fā)展并完善了該模型，形成了涉及輪胎縱滑、側(cè)偏、側(cè)傾聯(lián)合工況的非穩(wěn)態(tài)非線性的建模理論。UniTire 模型具有仿真精度高、運(yùn)算速度快、理論邊界好等特點(diǎn)，適合車輛動力學(xué)仿真。UniTire 輪胎模型采用了印記坐標(biāo)體系來統(tǒng)一表示輪胎側(cè)向和縱向滑移率，模型的輸入量是輪胎的運(yùn)動狀態(tài)，輸出量是輪胎接地印記上的六個(gè)力及力矩，簡稱輪胎的“六分力”。輪胎的運(yùn)動狀態(tài)量由輪胎的縱向運(yùn)動速度、側(cè)向運(yùn)動速度、輪胎滾動角速度、車輪側(cè)偏角速度、輪胎側(cè)傾角、輪胎徑向變形共同表示。

第一章 緒論陶峰[4]等學(xué)者選擇物理模型輔助爆胎輪胎模型建模，其物理模型基于胎體彈性的輪胎非穩(wěn)態(tài)特性建模方法。輪胎胎體包括胎側(cè)及帶束層，由橡膠簾線復(fù)合材料構(gòu)成，充氣后胎體具有彈性，在輪胎側(cè)向力、回正力矩及縱向力作用下，胎體產(chǎn)生變形且影響輪胎的力學(xué)特性。物理模型包含兩個(gè)部分胎面模型與胎體模型，胎面模型指輪胎穩(wěn)態(tài)模型，因輪胎穩(wěn)態(tài)特性描述的是胎體變形穩(wěn)定時(shí)路面與胎面間相互作用的特性，故稱之為胎面模型，反映輪胎力與滑移率間的非線性特性，滑移率又可以用滑移速度來表示，因此可以用阻尼器來替換輪胎力與滑移速度間的關(guān)系，，該線性阻尼器稱為胎面阻尼器。胎體模型描述胎體在輪胎力作用下的變形特征。采用了兩向拉壓彈簧對胎體建模，輪胎胎體的縱向及側(cè)向平移變形特征用該兩向拉壓彈簧表示，同時(shí)考慮胎體阻尼的作用。需要注意的是胎體的扭轉(zhuǎn)變形特性及彎曲變形特性對輪胎非穩(wěn)態(tài)特性的影響并未考慮在內(nèi)。仿真過程中，需要輸入輪心處的名義滑移率、輪胎壓力、垂直載荷，輸出包括輪胎的縱向力、側(cè)向力及回正力矩。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U491.31

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳東;武楠;石能芳;;爆胎車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與垂直載荷瞬態(tài)響應(yīng)特征[J];中國公路學(xué)報(bào);2014年08期

2 王菲;劉柏楠;郭洪艷;陳虹;;爆胎汽車的軌跡跟蹤與穩(wěn)定性控制[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2013年11期

3 張瑞靜;韓加蓬;;基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的爆胎預(yù)測模型[J];山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年05期

4 周景宇;文桂林;莊佳琪;;爆胎汽車建模與仿真分析[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2012年12期

5 鄭宏宇;宗長富;劉海貞;;汽車爆胎特性建模與主動制動控制策略[J];中國公路學(xué)報(bào);2012年04期

6 張彥會;;基于載荷轉(zhuǎn)移的爆胎汽車操縱動力學(xué)研究[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);2011年01期

7 欒廣海;蘇丁;;高速公路行車爆胎原因分析與對策[J];汽車運(yùn)用;2010年08期

8 黃江;郭孔輝;宋曉琳;劉巍;;爆胎汽車的穩(wěn)定性控制[J];中國機(jī)械工程;2009年16期

9 張展宏;;基于模擬器的駕駛員應(yīng)急狀態(tài)下剎車反應(yīng)時(shí)間的研究[J];華北科技學(xué)院學(xué)報(bào);2009年03期

10 臧孟炎;朱林培;應(yīng)卓凡;;3-D輪胎模型滑水仿真分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2009年11期

本文編號：2671629