【摘要】：準(zhǔn)確的輪胎模型是實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)力學(xué)高精度仿真的必要前提。硬路面輪胎模型發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)、成熟度高,可應(yīng)用的商業(yè)模型較多。在松軟路面條件下,由于路面明顯變形,輪胎發(fā)生沉陷,加之復(fù)雜的土壤特性,輪胎力的產(chǎn)生和作用方式與硬路面相差很大,其建模思想也不相同。松軟路面的輪胎模型對(duì)于越野車、軍車和特種車的動(dòng)力學(xué)性能和電子電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證具有重要意義。本文基于硬路面剛性環(huán)輪胎動(dòng)力學(xué)模型的建模思想,在對(duì)比分析輪胎與地面相互作用模型的基礎(chǔ)上,建立了松軟路面三維剛性環(huán)輪胎動(dòng)力學(xué)模型,經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證,模型計(jì)算結(jié)果與國(guó)外公開(kāi)文獻(xiàn)試驗(yàn)和仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了模型的正確性。首先,深入分析了輪胎-地面相互作用半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。在保證模型精度的前提下,半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌驖M足實(shí)時(shí)仿真的要求。本文廣泛調(diào)研了承壓特性模型、剪切特性模型、滑移下陷模型和側(cè)向推土模型等輪胎-地面相互作用半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并對(duì)這些模型的建模方法和適用條件進(jìn)行對(duì)比分析,為選擇相應(yīng)模型計(jì)算輪胎力奠定基礎(chǔ)。其次,建立了三維剛性環(huán)輪胎動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)松軟路面情況下輪胎和路面的變形特點(diǎn),模型中假設(shè)胎面不發(fā)生變形,將車輪建模簡(jiǎn)化為三維輪輞、三維剛性環(huán)和六向彈簧阻尼三部分。在空間中輪輞和剛性環(huán)各有六個(gè)自由度,輪胎的質(zhì)量和慣量通過(guò)剛性環(huán)的質(zhì)量和慣量表示,輪輞與剛性環(huán)之間通過(guò)六向彈簧阻尼相連,用于描述充氣胎體的彈性。根據(jù)三維剛性環(huán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可準(zhǔn)確獲取的特點(diǎn),確定了剛性環(huán)與地面相互作用范圍和動(dòng)態(tài)剪切速度的計(jì)算方法;利用描述輪胎與松軟地面相互作用的半經(jīng)驗(yàn)方法,建立了作用于剛性環(huán)上的正應(yīng)力、縱向切應(yīng)力、側(cè)向切應(yīng)力和側(cè)向推土力模型,用于計(jì)算松軟路面對(duì)輪胎的作用力。按照多體動(dòng)力學(xué)理論,分別建立了輪輞和剛性環(huán)動(dòng)力學(xué)模型,完整描述輪輞和剛性環(huán)在空間的狀態(tài)。最后,對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和仿真分析。利用國(guó)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)輪胎和地面相互作用力模型進(jìn)行了驗(yàn)證,模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性較高。利用本文提出的輪胎模型對(duì)靜平衡加載工況和復(fù)合工況進(jìn)行了仿真分析,得到了剛性環(huán)表面的應(yīng)力分布特征以及輪胎的縱向力學(xué)、側(cè)向力學(xué)等輪胎力學(xué)特性。這些力學(xué)特性可以分析輪胎在松軟路面情況下的牽引性能、制動(dòng)性能以及轉(zhuǎn)向特性。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U461.51

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本文編號(hào)：2530106