基于复合滑移理论的轮胎抓地状态建模与验证.pdfVIP

第 30 卷 第 16 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.16 68 2014 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2014 基于复合滑移理论的轮胎抓地状态建模与验证 ※ 李 波，赵又群 ，臧利国，王 健，张明杰 （南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016 ） 摘 要：为了精确地估计轮胎抓地状态，该文针对影响汽车行驶稳定性和安全性的轮胎和地面之间的相互作用模 型进行了深入研究。采用轮胎刷子模型，同时考虑纵向滑移和侧向滑移情况，提出了改进的复合滑移轮胎刷子模 型。利用抓地力和最大滚动摩擦系数确定轮胎抓地状态。通过定义复合滑移系数建立了一个关于抓地状态的一元 三次方程式，讨论模型中参数对抓地状态的影响，为了提高模型适应性，同时考虑了速度与最大滚动摩擦系数的 变化关系。选用 225/60R18 轮胎的某车型进行 3 次重复双移线试验，结果显示：在转向时间段内（1.8～2 ，3.2～ 3.4，4.4～4.6 s ）抓地状态分别为0.54、0.79 和 0.39，与估计值极限误差分别为4% 、5.4%和 5.2%，而在直线行驶 时测量值与估计值误差小于2% ，说明此解析模型可为预测轮胎滑移状态提供一种新的方法。该文对汽车操纵稳定 性的研究具有一定的指导意义。 关键词：轮胎；模型；优化；刷子模型；复合滑移理论；抓地状态；操纵稳定性 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.16.010 中图分类号：U463.341 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-16-0068-07 李 波，赵又群，臧利国，等. 基于复合滑移理论的轮胎抓地状态建模与验证[J]. 农业工程学报，2014，30(16)： 68－74. Li Bo, Zhao Youqun, Zang Liguo, et al. Construction and verification of tire grip state based on combined-slip theory[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(16): 68 －74. (in Chinese with English abstract) 为复杂，而且数值求解结果不全面，应用范围也不 0 引 言 明确。Osamu Nishihara 等[10]利用刷子模型进行地面 轮胎的抓地能力是车辆驱动、制动和转向等行 摩擦系数估计，并用 Carsin 软件进行了仿真验证， 驶性能的关键影响因素[1-2]，抓地力来自于轮胎与地 但没有考虑附着区与滑移区静摩擦和摩擦的区别， 面之间的水平摩擦力。为了提高汽车安全和驱动性 模型有待于完善。因此上述理论和试验的积累使得 能，各种不同的主动控制技术相继被提出，并应用 精确实时的轮胎抓地状态模型的建立成为可能。 到商用车的主动安全系统[3-5] 。一些专家提出了用于 刷子模型是一种用来预测轮胎与地面作用力 [6] [12-16] 极限工况的保护函数，并应用于主动操纵控制器 ，