一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法技术

本发明专利技术涉及轮胎检测技术领域，尤其是一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其步骤为：(1)分析轮胎温度产生的过程和传递关系；(2)建立轮胎温度表达关系式，将各种热量关系通过数学表达式进行表示；(3)将温度表达式引入到轮胎魔术公式中，本发明专利技术能够考虑轮胎温度的影响，能够对轮胎模型的设计可靠性进一步提升。

A Magic Formula for Calculating Tire Model Considering Tire Temperature

【技术实现步骤摘要】
一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法
本专利技术涉及轮胎检测
，具体领域为一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法。
技术介绍
轮胎的非线性特性对车辆统的操纵稳定性具有重要的影响，分析轮胎特性对设计车辆零部件以及先进控制系统都非常有必要。轮胎特性的数学模型通常被应用于车辆仿真模型中，魔术公式轮胎模型是一种半经验轮胎模型，它可以非常准确的描述轮胎的非线性力学特性。魔术公式轮胎模型以试验数据为基础，通过试验数据辨识出模型参数，所有参数组成了对应的魔术公式轮胎模型，进而可以计算轮胎在其他各种工况下的受力情况。由于魔术公式具有非线性、多参数的特点，因此如何从试验数据中准确辨识出其对应的参数是非常困难的。魔术公式轮胎模型在计算中并没有考虑到温度带来的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，以解决现有技术中温度对轮胎各项力影响的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其步骤为：(1)分析轮胎温度产生的过程和传递关系；(2)建立轮胎温度表达关系式，将各种热量关系通过数学表达式进行表示；(3)将温度表达式引入到轮胎魔术公式中。优选的，根据步骤(1)分析轮胎温度的传递，其传递的热量分为轮胎迟滞损失产生的热量、摩擦产生的热量、轮胎与空气热传递、轮胎与路面之间的热交换。优选的，根据步骤(1)热量传递之间的各种分析得到各种热量之间的传递关系为：轮胎每单元滚动一周所损耗的能量为：其中公式(1)中：σ为应变力；ε为应变值，其求解公式为：优选的，其特征在于：根据公式(1)和(2)得到：优选的，根据步骤(1)的公式，得出滚动所产生的热量与速度和时间的关系为：优选的，根据步骤(1)中摩擦产生的热量其关系为：优选的，根据步骤(1)中轮胎与路面热交换关系为：优选的，根据步骤(1)中轮胎与空气热传递关系为：优选的，根据公式(1)-(7)得出汽车轮胎热量传递总方程为：优选的，公式(8)中εn为应变幅值；T为变形周期；t为橡胶变形时间；δ为橡胶变形损耗角；ε0为轮胎应变最大值；为弹性损失量，E’为储存弹性量；D为轮胎直径；V为车辆行驶速度；t为车辆行驶时间；Fslide为滑移区域摩擦力；Ssilde为滑移区域面积；Vg为滑移速度产生热量由轮胎与路面共同吸收；Ts表示轮胎表面温度；Tair为空气温度；为雷诺系数；Pr为普朗特系数，D为轮胎直径；eg为橡胶储热系数；esol为路面储热系数；Ts为外表温度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：解决了温度对轮胎各项力的影响，本专利技术在轮胎魔术公式的基础上添加了温度因子，通过改变温度因子来计算出温度对各项力的影响。本专利技术首先先通过轮胎温度的产生传递等分析出轮胎受热传递情况，总结出一个温度变化公式。其次在魔术公式中引入温度因子在对其进行分析计算。附图说明图1为本专利技术的汽车能量转换图；图2为本专利技术的轮胎温度对纵向力的影响；图3为本专利技术的轮胎温度与侧向力之间的关系；图4为本专利技术的胎温度与回正力矩之间的关系。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至4，本专利技术提供一种技术方案：一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其步骤为：(1)分析轮胎温度产生的过程和传递关系；(2)建立轮胎温度表达关系式，将各种热量关系通过数学表达式进行表示；(3)将温度表达式引入到轮胎魔术公式中。根据步骤(1)分析轮胎温度的传递，其传递的热量分为轮胎迟滞损失产生的热量、摩擦产生的热量、轮胎与空气热传递、轮胎与路面之间的热交换。根据步骤(1)热量传递之间的各种分析得到各种热量之间的传递关系为：轮胎每单元滚动一周所损耗的能量为：其中公式(1)中：σ为应变力；ε为应变值，其求解公式为：根据公式(1)和(2)得到：根据步骤(1)的公式，得出滚动所产生的热量与速度和时间的关系为：根据步骤(1)中摩擦产生的热量其关系为：根据步骤(1)中轮胎与路面热交换关系为：根据步骤(1)中轮胎与空气热传递关系为：根据公式(1)-(7)得出汽车轮胎热量传递总方程为：公式(8)中εn为应变幅值；T为变形周期；t为橡胶变形时间；δ为橡胶变形损耗角；ε0为轮胎应变最大值；为弹性损失量，E’为储存弹性量；D为轮胎直径；V为车辆行驶速度；t为车辆行驶时间；Fslide为滑移区域摩擦力；Ssilde为滑移区域面积；Vg为滑移速度产生热量由轮胎与路面共同吸收；Ts表示轮胎表面温度；Tair为空气温度；为雷诺系数；Pr为普朗特系数，D为轮胎直径；eg为橡胶储热系数；esol为路面储热系数；Ts为外表温度。通过本技术方案，第一步：轮胎热学模型建立。轮胎为中心对称结构，热物性参数为常数，不随温度改变而改变。轮胎尺寸胎压也不会随温度的变化而变化；第二步：上述各种热量的计算方法中有很多限制条件：第一个滚动所产生的热量中V和T不肯能无限大所以在计算过程中我们需要设置一个最大值。在轮胎与路面之间的热交换公式中hall是一个新的参数其这是为了在计算时方便计算引入的新参数。经过计算其影响可以忽略不计；第三步：确定魔术公式在几种工况下的表达式：(1)纯纵向工况，轮胎纵向力与滑移率之间的关系：Fx0(λ)＝Dxsin{Cxarctan[Bx(λ+Sh)-Ex(Bx(λ+Sh)-arctan(Bx(λ+Sh)))]}其中：λ为滑移率；Cx＝1.65；sh＝a9Fz+a10；(2)纯纵向工况，轮胎侧向力与侧偏角关系：Fy0(α)＝Dysin{Cyarctan[By(α+Sh)-Ey(By(α+Sh)-arctan(By(α+Sh)))]}+Sv其中：α为侧偏角；Cy＝1.3；sh＝b9Fz+b10+b8γ；Sv＝b11Fzγ+b12Fz+b13；(3)纯纵向工况，轮胎回正力矩与侧偏角关系：Fz0(α)＝Dzsin{Czarctan[Bz(α+Sh)-Ez(Bz(α+Sh)-arctan(Bz(α+Sh)))]}+Sv其中：α为侧偏角；Cz＝1.0；sh＝c11γ+c12Fz+c13以上是三种魔术公式用于计算轮胎各项力的基本公式，根据上述分析得出轮胎刚度与温度之间存在一定的关系，因此在以往的魔术公式基本公式上添加了温度因子。第四步：上述公式是魔术公式中引入温度因子的具体表达式，在引入之后与要进行分析仿真来验证轮胎温度对各项力之间的影响尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：其步骤为：(1)分析轮胎温度产生的过程和传递关系；(2)建立轮胎温度表达关系式，将各种热量关系通过数学表达式进行表示；(3)将温度表达式引入到轮胎魔术公式中。

【技术特征摘要】
1.一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：其步骤为：(1)分析轮胎温度产生的过程和传递关系；(2)建立轮胎温度表达关系式，将各种热量关系通过数学表达式进行表示；(3)将温度表达式引入到轮胎魔术公式中。2.根据权利要求1所述的一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：根据步骤(1)分析轮胎温度的传递，其传递的热量分为轮胎迟滞损失产生的热量、摩擦产生的热量、轮胎与空气热传递、轮胎与路面之间的热交换。3.根据权利要求2所述的一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：根据步骤(1)热量传递之间的各种分析得到各种热量之间的传递关系为：轮胎每单元滚动一周所损耗的能量为：其中公式(1)中：σ为应变力；ε为应变值，其求解公式为：4.根据权利要求3所述的一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：根据公式(1)和(2)得到：5.根据权利要求4所述的一种考虑轮胎温度的魔术公式轮胎模型计算方法，其特征在于：根据步骤(1)的公式，得出滚动所产生的热量与速度和时间的关系为：6.根据权利要求5所述的一种考虑轮胎温度的魔...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松飞，贝绍轶，李波，张宇，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32