非穩態條件下輪胎與路面相互作用動力學研究

《非穩態條件下輪胎與路面相互作用動力學研究》是依託石家莊鐵道大學，由路永婕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非穩態條件下輪胎與路面相互作用動力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：路永婕
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

輪胎是除空氣外唯一連線車輛與路面的部件，具有支撐車體負荷、緩衝路面衝擊和傳遞制動力、驅動了、轉向力到路面的雙重作用。在車輛的非穩態行駛條件下，輪胎與路面間的摩擦特性、載荷分布特徵非常複雜，對車輛的行駛性能和路面結構的使用性、耐久性有更重要的影響。本項目擬考慮輪胎在粘著區、滑移區的非線性動態摩擦因素，提出非穩態條件下輪胎-路面相互作用動力學模型，探索輪胎與路面非均勻載荷的描述方法。通過實驗測試輪胎和懸架關鍵部件的遲滯特性，由實驗結果擬合各部件的非線性參數，研究此類遲滯部件對車輛系統回響的影響規律。將提出的非穩態輪胎力學模型聯立到含遲滯部件的整車系統中，描述車輛-輪胎-路面之間動態相互作用過程。研究懸架非線性參數、輪胎與道路表面接觸特徵對車輛性能和道路友好性的影響規律，通過正交實驗原理最佳化車輛懸架結構。本項目研究成果將為車輛操縱穩定性、舒適性的提高和更新路面設計方法提供理論依據。

結題摘要

在車輛非穩態行駛條件下，輪胎與路面間的摩擦特性、載荷分布特徵非常複雜，對車輛的行駛性能和路面結構的使用性、耐久性有重要的影響。本項目考慮了輪胎在粘著區、滑移區的非線性動態摩擦因素，提出了輪胎與路面非均勻載荷的描述方法。減振器與鋼板彈簧是重載汽車懸架上關鍵的兩個部件，其阻尼特性與剛度特性直接影響著車輛平順性和道路友好性。在減振器實驗中，通過對減振器進行穩態正弦位移激振和隨機激振實驗，得到在不同頻率和不同行程下的阻尼特性曲線；在鋼板彈簧實驗中，通過逐級載入和卸載的方式得到鋼板彈簧的剛度特性曲線。依據實驗數據，分別建立了減振器與鋼板彈簧的非線性動力學模型。建立了具有平衡懸架的三軸重載汽車模型，計及懸架上減振器與鋼板彈簧的非線性特性，同時結合具有包容特性輪胎模型，提出車輛—輪胎—路面耦合模型。套用試驗設計方法，提出正交最佳化的方案，研究車輛懸架參數對車輛平順性和道路友好性的影響。通過多組樣機虛擬實驗和極差分析，找出最重要的影響因素，確定其取值範圍，形成車輛懸架參數的最佳匹配方案。本項目研究成果將為車輛操縱穩定性、舒適性的提高和更新路面設計方法提供理論依據。