一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法技术

本发明专利技术公开了一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，属于轮胎动力学特性试验研究领域。本发明专利技术的一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法是用轮胎滚动阻力为零状态时的有效滚动半径控制试验过程的滑移率，实现轮胎纵滑特性的纵向力与滑移率关系曲线通过(0，0)点，利用无纵向力偏移的试验数据建立轮胎经验或半经验纵向力模型时，不必在模型中考虑水平偏移和垂直偏移，减少模型参数进而简化轮胎建模，同时也有利于试验数据的分析研究。

【技术实现步骤摘要】
一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法
本专利技术属于轮胎动力学特性试验研究领域，具体涉及一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法。
技术介绍
轮胎作为连接汽车与路面的唯一部件，对汽车的操作稳定性和平顺性有着重要的影响。建立简单而又精度高的轮胎模型对整车的动力学研究有着重大的意义，用于整车动力学研究的轮胎模型主要有理论模型、半经验模型和经验模型，目前应用的主流是半经验和经验模型，然而建立轮胎半经验及经验模型所需的数据要通过轮胎的试验才能获得。滚动轮胎胎体橡胶具有粘弹性迟滞现象，接地印迹内处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于回弹过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fz相对于法线前移一个距离a，即轮胎滚动时有滚动阻力矩Tf＝Fza阻碍车轮滚动，它随弹性迟滞损失的增大而变大。由于试验轮胎滚动阻力矩的存在，导致轮胎纵滑特性的纵向力Fx——滑移率Sx关系曲线不过原点，如图1所示，因此，利用这些试验数据建立轮胎模型时会增加模型的参数，同时使轮胎模型的形式更复杂，难以建立简单且高精度的轮胎模型，例如国际车辆动力学领域知名的MagicFormula轮胎模型(简称MF模型)中的纵向力计算公式Fx0＝Dxsin[Cxarctan{Bxkx-Ex(Bxkx-arctan(Bxkx))}]+SVx，其中kx为纵向力组合自变量：kx＝k+SHx，k为纵向滑移率，SHx为曲线的水平方向偏移：SHx＝(pHx1+pHx2dfz)λHx，SVx为曲线的垂直方向偏移：SVx＝Fz(pVx1+pVx2dfz)λVxλμx，pHx1、pHx2、pVx1、pVx2就是描述纵向力偏移特性的参数。为了便于试验数据分析以及建立简单且精确的轮胎半经验或经验模型，需要提供一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，使试验得到的轮胎纵滑特性的纵向力Fx——滑移率Sx关系曲线过原点，如图2所示。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，该试验法可使轮胎纵滑特性的纵向力Fx——滑移率Sx关系曲线过坐标原点，便于轮胎建模和试验数据的分析。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：为了实现轮胎纵滑特性的纵向力Fx——滑移率Sx关系曲线通过坐标原点，引入“轮胎滚动阻力为零状态”，即试验中在轮心处对轮胎施加一个与轮胎滚动阻力矩大小相等、方向相反的驱动力矩，使轮胎处于接地印迹内滚动阻力为零的状态，该状态有别于在轮心处施加推力使轮胎滚动的轮胎自由滚动状态，轮胎自由滚动状态下接地印迹内有滚动阻力，将轮胎滚动阻力为零状态的滚动命名为轮胎“中性滚动”。车轮自由滚动时，若车轮的纵向速度为Vx，车轮的滚动速度为ω，则车轮的有效滚动半径为轮胎“中性滚动”时，若车轮的纵向速度为Vx′，车轮的滚动速度为ω′，则轮胎的有效滚动半径为记作轮胎滚动阻力为零状态有效滚动半径，即轮胎滚动阻力为零状态的车轮纵向速度与车轮滚动速度的比值，与轮胎自由滚动状态有效滚动半径Re不相等。轮胎的滑移率有两种表现形式：理论滑移率和实用滑移率，理论滑移率为实用滑移率为ω为车轮滚动速度，Vx为车轮的纵向速度，R为轮胎滚动阻力为零状态有效滚动半径或轮胎自由滚动状态有效滚动半径。所述的一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，包括以下步骤：a)将符合测试要求规格、胎压的被测试轮胎安装在轮胎力学特性试验台上；b)调整轮胎力学特性试验台的侧倾角定位机构，使轮胎侧倾角达到试验要求的侧倾角γ，锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；c)调整轮胎力学特性试验台的侧偏角定位机构，使轮胎侧偏角达到试验要求的侧偏角α，锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；d)启动模拟路面运动系统，在轮胎完成预热滚动后调整轮胎力学特性试验台的垂直加载机构，使轮胎垂直载荷达到试验要求的垂直载荷，并保持后续试验过程垂直载荷恒定；e)调整模拟路面运动系统使其达到试验要求的速度Vxb，并保持后续试验过程速度Vxb不变，不施加驱动或制动力矩，轮胎处于自由滚动状态；f)记录轮胎自由滚动状态时的纵向力(即为滚动阻力)Frr值，并利用试验台的驱动制动系统在轮心处对轮胎施加一个较小的驱动力矩My-drive，以保证轮胎的纵向力为零，此时轮胎处于“中性滚动”状态；g)测量此时轮胎的角速度ω，并采用计算公式求得轮胎“中性滚动”状态时的有效滚动半径Re0；h)依据理论滑移率计算公式或实用滑移率计算公式通过试验台的驱动制动系统控制轮胎的角速度ω，使轮胎滑移率达到试验要求的滑移率，保持轮胎的角速度ω不变；i)采集记录试验数据，所述的试验数据包括侧倾角、侧偏角、垂直载荷、纵向力、侧向力、回正力矩及翻倾力矩；j)重复步骤h-i，直至所有试验要求滑移率的测试完成；k)停止驱动制动系统，使轮胎再次处于自由滚动状态，调整垂直加载机构使轮胎达到下一个试验要求的垂直载荷，并保持后续试验过程垂直载荷恒定；l)重复步骤e-k，直至所有试验要求垂直载荷的测试完成；m)解锁侧偏角定位机构，调整该机构使轮胎达到下一个试验要求的侧偏角，再次锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；n)重复步骤d-m，直至所有试验要求侧偏角的测试完成；o)解锁侧倾角定位机构，调整该机构使轮胎达到下一个试验要求的侧倾角，再次锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；p)重复步骤c-o，直至所有试验要求侧倾角的测试完成；q)将上述每个工况下采集的纵向力作为纵坐标、滑移率作为横坐标，画出通过(0,0)的纵向力--滑移率曲线，即得到消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验结果。本专利技术具有以下优点和技术效果：本专利技术用轮胎滚动阻力为零状态时的有效滚动半径控制试验过程的滑移率，实现轮胎纵滑特性的纵向力与滑移率关系曲线通过(0，0)点，利用无纵向力偏移的试验数据便于建立简单精确的轮胎经验和半经验模型；同时该试验方法有利于试验数据的分析研究；本专利技术提出的试验方法形式简单、易于理解应用，适用于各种室内轮胎试验台，如转鼓式轮胎试验台、平板式轮胎试验台及平带式轮胎试验台等。附图说明图1是本专利技术有纵向力偏移的轮胎纵滑特性试验数据：轮胎纵滑特性的纵向力Fx与基于轮胎自由滚动状态有效滚动半径计算出的滑移率Sx关系曲线；图2是本专利技术无纵向力偏移的轮胎纵滑特性试验数据：轮胎纵滑特性的纵向力Fx′与基于轮胎滚动阻力为零状态有效滚动半径计算出的滑移率Sx′关系曲线；图3是本专利技术一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法流程图；具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术的技术方案做进一步说明。图1是轮胎自由滚动状态下的纵向力Fx——滑移率Sx关系曲线示意图，轮胎自由滚动时，由于滚动阻力矩的存在，导致纵向力Fx——滑移率Sx曲线不过原点，此时轮胎的有效滚动半径为其中Vx为车轮的纵向速度，ω为车轮的滚动速度，如图1中的B点。图2是轮胎“中性滚动”状态下的纵向力Fx′——滑移率Sx′关系曲线示意图，车轮“中性滚动”时，轮胎的滚动阻力为零状态有效滚动半径为其中Vx′、ω′分别为轮胎滚动阻力为零状态的纵向速度和滚动速度，如图2中的O点。轮胎的滑移率有两种表现形式：理论滑移率和实用滑移率，理论滑移率为实用滑移率为ω为车轮滚动速度，Vx为车轮的纵向速度，R为轮胎滚动阻力为零状态有效滚动半径或轮胎自由滚动状态有效滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，其特征在于，用轮胎滚动阻力为零状态时的有效滚动半径控制试验过程的滑移率，实现轮胎纵滑特性的纵向力与滑移率关系曲线通过(0，0)点，利用无纵向力偏移的试验数据建立轮胎经验或半经验纵向力模型时，不必在模型中考虑水平偏移和垂直偏移，减少模型参数进而简化轮胎建模，同时也有利于试验数据的分析研究。

【技术特征摘要】
1.一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，其特征在于，用轮胎滚动阻力为零状态时的有效滚动半径控制试验过程的滑移率，实现轮胎纵滑特性的纵向力与滑移率关系曲线通过(0，0)点，利用无纵向力偏移的试验数据建立轮胎经验或半经验纵向力模型时，不必在模型中考虑水平偏移和垂直偏移，减少模型参数进而简化轮胎建模，同时也有利于试验数据的分析研究；其中，所述“轮胎滚动阻力为零状态”是指试验中在轮心处对轮胎施加一个与轮胎滚动阻力矩大小相等方向相反的驱动力矩，使轮胎处于接地印迹内滚动阻力为零的状态，该状态有别于在轮心处施加推力使轮胎滚动的轮胎自由滚动状态，轮胎自由滚动状态下接地印迹内有滚动阻力，将轮胎滚动阻力为零状态的滚动命名为轮胎“中性滚动”，测量此时轮胎的角速度ω，并采用计算公式求得轮胎“中性滚动”状态时的有效滚动半径Re0,其中Vxb为轮胎的运动速度，α为轮胎侧偏角；依据理论滑移率计算公式或实用滑移率计算公式通过试验台的驱动制动系统控制轮胎的角速度ω，使轮胎滑移率达到试验要求的滑移率，保持轮胎的角速度ω不变即可。2.根据权利要求1所述的一种消除轮胎纵向力偏移的纵滑试验方法，其特征在于，具体包括以下步骤：a)将符合测试要求规格、胎压的被测试轮胎安装在轮胎力学特性试验台上；b)调整轮胎力学特性试验台的侧倾角定位机构，使轮胎侧倾角达到试验要求的侧倾角，锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；c)调整轮胎力学特性试验台的侧偏角定位机构，使轮胎侧偏角达到试验要求的侧偏角α，锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；d)启动模拟路面运动系统，在轮胎完成预热滚动后调整轮胎力学特性试验台的垂直加载机构，使轮胎垂直载荷达到试验要求的垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢荡，刘兵，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22