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1、1提纲提纲n轮胎模型简介轮胎模型简介n操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用n耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用n轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备21. 轮胎模型简介轮胎模型简介轮胎模型在车辆仿真中的地位与作用轮胎模型在车辆仿真中的地位与作用3轮向轮向轮向轮向油门油门油门油门制动制动制动制动离合器离合器离合器离合器变速杆变速杆变速杆变速杆汽车汽车汽车汽车mm个个个个刚体刚体刚体刚体弹性耦合弹性耦合弹性耦合弹性耦合几何耦合几何耦合几何耦合几何耦合气动气动气动气动反馈反馈反馈反馈n n个个个个轮胎轮胎轮胎轮胎操纵操纵指令指令 6n个个轮胎运动轮胎运动轮胎轮胎附加附加运动运动6n个个 轮轮
2、胎胎 力力空气六分力空气六分力风扰风扰 6m个个运动参数运动参数1. 轮胎模型简介轮胎模型简介4轮胎模型分类：（1）操纵性分析用轮胎模型： Handling Tire Model, 0.51Hz以下。（2）乘适性分析用轮胎模型： Ride & Comfort Tire Model, 815Hz以下。（3）耐久性分析用轮胎模型： Durability Tire Model, 15Hz以上。1. 轮胎模型简介轮胎模型简介51. 轮胎模型简介轮胎模型简介ADAMS中的轮胎模型中的轮胎模型61. 轮胎模型简介轮胎模型简介7提纲提纲n轮胎模型简介轮胎模型简介n操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用n耐
3、久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用n轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备82. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nUniTire轮胎模型轮胎模型nMagic Formula轮胎模型（轮胎模型（PAC89）9轮胎轮胎ISO-C和和ISO-W坐标系坐标系 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型10自由半径自由半径 负载半径负载半径 滚动半径滚动半径 纯滚动时：纯滚动时： 2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用112.1 UniTire轮胎模型轮胎模型2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用统一
4、滑移率定义：统一滑移率定义： 无量纲滑移率定义：无量纲滑移率定义： 无量纲轮胎力定义：无量纲轮胎力定义： 1211 0 2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用13Dx 2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用14两个基本关系式两个基本关系式之一：之一： 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型稳态纵滑稳态纵滑-侧偏轮胎模型侧偏轮胎模型15摩擦圆概念摩擦圆概念 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型16:纯侧偏时滑移率
5、为零时的回正力臂纯侧偏时滑移率为零时的回正力臂 :纯侧偏时滑移率为无穷大时的回正力臂纯侧偏时滑移率为无穷大时的回正力臂 :轮胎在纯侧偏时的无量纲侧向滑移率轮胎在纯侧偏时的无量纲侧向滑移率 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型17纵滑纵滑-侧偏联合工况下回正力矩的计算侧偏联合工况下回正力矩的计算 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型18轮胎纯侧倾工况示意图轮胎纯侧倾工况示意图 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型考虑侧倾的修正考虑侧倾的修正19侧倾滑移率
6、侧倾滑移率 ：由侧倾引起的侧向附加滑移率：由侧倾引起的侧向附加滑移率： ：轮胎的侧倾刚度：轮胎的侧倾刚度 考虑到侧倾后的总的侧向滑移率：考虑到侧倾后的总的侧向滑移率： 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型20无量纲侧倾附加回正力矩：无量纲侧倾附加回正力矩： ：侧倾回正刚度：侧倾回正刚度 路面所能提供的最大侧倾附加回正力矩：路面所能提供的最大侧倾附加回正力矩： 侧倾引起的附加回正力矩侧倾引起的附加回正力矩 ：2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型21轮胎转偏与侧倾的关系轮胎转偏与侧倾的关系 2. 操纵性
7、轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型考虑转偏时的修正考虑转偏时的修正22定义转偏率：定义转偏率： 由转偏引起的滑移率：由转偏引起的滑移率： 考虑到转偏后总的侧向滑移率：考虑到转偏后总的侧向滑移率： 定义转偏回正刚度定义转偏回正刚度 考虑转偏时的修正考虑转偏时的修正2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用23轮胎严重滑移时总切力方向的变化轮胎严重滑移时总切力方向的变化 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型极限下的修正极限下的修正24 当轮胎严重滑移时，轮胎所受当轮胎严重
8、滑移时，轮胎所受总切力的方向不再与轮胎的刚度有总切力的方向不再与轮胎的刚度有关，而是与滑移速度方向一致。关，而是与滑移速度方向一致。 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型极限下的修正极限下的修正25考虑非稳态特性考虑非稳态特性轮胎纵向和侧向松弛特性示意图轮胎纵向和侧向松弛特性示意图 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型26考虑非稳态特性考虑非稳态特性2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型27 不仅纵向力与侧向力存在松弛，不仅纵向力与侧向力存在松弛，回正力
9、矩也存在松弛回正力矩也存在松弛 ：根据根据“高高阶近似近似”理理论 ：考虑非稳态特性考虑非稳态特性2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.1 UniTire轮胎模型轮胎模型28总的侧向无量纲滑移率统一表达式：总的侧向无量纲滑移率统一表达式： 定义转偏刚度：定义转偏刚度： 定义转偏滑移率：定义转偏滑移率： 附加回正力矩的统一表达式：附加回正力矩的统一表达式： 侧倾回正刚度侧倾回正刚度 ：转偏回正刚度：转偏回正刚度： UniTire Model 的统一表达的统一表达2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用292. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用302. 操纵性轮胎模型及应
10、用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model 的参数的参数312. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用322. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model 的参数的参数332. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用342. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model 的参数的参数352. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model 的参数的参数362. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model 的参数的参数372. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用UniTire Model
11、的参数的参数382. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.2 Magic Formula轮胎模型轮胎模型PAC89坐标系与单位制坐标系与单位制 39Variable name and abbreviation:Description:Normal loadFz (kN)Positive when the tire is penetrating the road.*Lateral forceFy (N)Positive in a right turn.Negative in a left turn.Longitudinal forceFx (N)Positive during tract
12、ion.Negative during braking.Self-aligning torqueMz (Nm)Positive in a left turn.Negative in a right turn.Inclination angle(deg)Positive when the top of the tire tilts to the right (when viewing the tire from the rear).*Sideslip angle(deg)Positive in a right turn.*Longitudinal slip(%)Negative in braki
13、ng (-100%: wheel lock).Positive in traction.* 带星号的变量的方向定义与标准带星号的变量的方向定义与标准SAE坐标系符号相反坐标系符号相反.注意：注意：PAC89轮胎模型中系数的单位（见本表）不随轮胎特性文件中轮胎模型中系数的单位（见本表）不随轮胎特性文件中UNITS 的定义而改变。的定义而改变。坐标系与单位制坐标系与单位制 2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用402. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的纯纵滑特性模型的纯纵滑特性 C - Shape FactorC=B0D - Peak FactorD=(B1*FZ
14、2+B2*FZ)BCDBCD=(B3*FZ2+B4*FZ)*EXP(-B5*FZ)B - Stiffness FactorB=BCD/(C*D)Horizontal ShiftSh=B9*FZ+B10Vertical ShiftSv=0.0CompositeX1=(Sx+Sh)E Curvature FactorE=(B6*FZ2+B7*FZ+B8)FX EquationFX=(D*SIN(C*ATAN(B*X1-E*(B*X1-ATAN(B*X1)+SvParameters:Description:B0Shape factorB1, B2Peak factorB3, B4, B5BCD ca
15、lculationB6, B,7 B8Curvature factorB9, B10Horizontal shift412. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的纯纵滑特性模型的纯纵滑特性 422. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的侧向力特性模型的侧向力特性 C - Shape FactorC=A0D - Peak FactorD=(A1*FZ2+A2*FZ)BCDBCD=A3*SIN(ATAN(FZ/A4)*2.0)*(1.0-A5*ABS(Gamma)B - Stiffness FactorB=BCD/(C*D)Horizontal Shif
16、tSh=A9*FZ+A10+A8*GammaVertical ShiftSv=A11*FZ*g+A12*FZ+A13CompositeX1=(Alfa+Sh)E - Curvature FactorE=(A6*FZ+A7)FY EquationFY=(D*SIN(C*ATAN(B*X1-E*(B*X1-ATAN(B*X1)+SvParameters:Description:A0Shape factorA1, A2Peak factorA3, A4, A5BCD calculationA6, A7Curvature factorA8, A9, A10Horizontal shiftA11, A1
17、2, A13Vertical shift432. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的侧向力特性模型的侧向力特性 442. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的回正力矩特性模型的回正力矩特性 C - Shape FactorC=C0D - Peak FactorD=(C1*FZ2+C2*FZ)BCDBCD=(C3*FZ2+C4*FZ)*(1-C6*ABS(Gamma)*EXP(-C5*FZ)B - Stiffness FactorB=BCD/(C*D)Horizontal ShiftSh=C11*Gamma+C12*FZ+C13Vertical Sh
18、iftSv= (C14*FZ2+C15*FZ)*g+C16*FZ+C17CompositeX1=(Alfa+Sh)E - Curvature FactorE=(C7*FZ2)+C8*FZ+C9)*(1.0-C10*ABS(Gamma)MZ EquationMZ=(D*SIN(C*ATAN(B*X1-E*(B*X1-ATAN(B*X1)+SvParameters:Description:C0Shape factorC1, C2Peak factorC3, C4, C5, C6BCD calculationC7, C8, C9, C10Curvature factorC11, C12, C13Ho
19、rizontal shiftC14, C15, C16, C17Vertical shift452. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用nPAC89模型的回正力矩特性模型的回正力矩特性 46 用纯纵滑试验Fx-数据辨识B0-B10；用侧偏-侧倾联合工况试验的Fy-Alfa,Gamma数据辨识A0-A13，Mz-Alfa.Gamma数据辨识C0-C17。如果采用纯侧偏和纯纵滑数据代替侧偏-侧倾联合工况试验，应先侧向力特性和回正力矩特性公式中的设为零后用纯侧偏数据辨识A5、A8、A11、C6、C10、C11、C14、C15外的A、C组参数，然后把辨识结果代入公式，用纯侧倾数据辨识前述未辨识的
20、A、C组参数。2. 操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用2.2 Magic Formula轮胎模型轮胎模型PAC89nPAC89模型的参数辨识方法模型的参数辨识方法 47提纲提纲n轮胎模型简介轮胎模型简介n操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用n耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用n轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备483. 耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用n一阶/二阶松弛模型可用于Ride & Comfort仿真，如：PAC2002、UAn刚性环模型可用于耐久性仿真和需要更高频率的控制系统仿真，如：SWIFTn柔性环模型可用于耐久性仿真，高频下的精度更高，如：FTire493
21、. 耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用nSWIFT轮胎模型50耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用nFTire轮胎模型513. 耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用nFTire轮胎模型523. 耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用nFTire轮胎模型53n汽车平顺性分析n疲劳强度分析（载荷提取）n振动噪声分析（载荷提取）3. 耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用主要应用场合：主要应用场合：54提纲提纲n轮胎模型简介轮胎模型简介n操纵性轮胎模型及应用操纵性轮胎模型及应用n耐久性轮胎模型及应用耐久性轮胎模型及应用n轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备554. 轮胎试验测试设备轮胎
22、试验测试设备低速轮胎试验台低速轮胎试验台564. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备高速轮胎试验台高速轮胎试验台574. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备轮胎滚动阻力试验台轮胎滚动阻力试验台584. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备轮胎疲劳测试试验台轮胎疲劳测试试验台594. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备动态轮胎力测量装置动态轮胎力测量装置604. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备614. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备624. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备轴耦轴耦合道合道路模路模拟机拟机634. 轮胎试验测试设备轮胎试验测试设备轮耦轮耦合道合道路模路模拟机拟机644. 轮胎试验测试设
23、备轮胎试验测试设备轮耦轮耦合道合道路模路模拟机拟机65n掌握轮胎模型分类的频率方法掌握轮胎模型分类的频率方法n了解轮胎模型的建模的思路了解轮胎模型的建模的思路n了解轮胎模型参数的辨识方法了解轮胎模型参数的辨识方法n了解轮胎试验的设备了解轮胎试验的设备n掌握各种轮胎模型的应用场合掌握各种轮胎模型的应用场合总结总结66ADAMS产品中的轮胎模型选择建议：产品中的轮胎模型选择建议：n操纵稳定性仿真首选操纵稳定性仿真首选PAC2002，其次是，其次是PAC94、PAC89。n平顺性仿真首选平顺性仿真首选SWIFT，其次是，其次是PAC2002、UA。n耐久性仿真首选耐久性仿真首选FTire，其次是，其次是SWIFT。总结总结67虚拟虚拟“车车”虚拟虚拟“人人”虚拟虚拟“路路”+评价评价车辆动力学仿真的终极目标车辆动力学仿真的终极目标总结总结
