一、工况变量的分类
轮胎特性受多种工况变量影响,分为:
| 类别 | 变量 | 影响程度 |
|---|---|---|
| 力学变量 | 垂直载荷 | 高 |
| 运动学变量 | 外倾角 | 中 |
| 环境变量 | 路面附着系数 | 高 |
| 热力学变量 | 轮胎温度 | 中 |
| 磨损变量 | 花纹深度 | 低 - 中 |
二、垂直载荷的修正
2.1 侧偏刚度的载荷依赖性
侧偏刚度随垂直载荷的变化:
其中:
- :额定载荷 下的侧偏刚度
- :载荷指数()
2.2 峰值力的载荷依赖性
峰值侧向力随载荷的变化:
由于 ,摩擦力增长慢于载荷增长。
2.3 魔术公式的载荷修正
载荷变化下的魔术公式参数修正:
三、路面附着系数的修正
3.1 路面识别
路面附着系数 的估计方法:
| 方法 | 原理 | 精度 |
|---|---|---|
| 视觉识别 | 摄像头图像分析 | 中 |
| 声学识别 | 轮胎 - 路面噪声分析 | 中 |
| 力学识别 | 轮胎力 - 滑移关系 | 高 |
3.2 附着系数下的模型修正
假设已知 ,模型参数修正:
3.3 低附着路面的特殊性
低附着路面(雪、冰)的特性:
- 峰值附着对应的滑移率更大
- 线性区更短
- 峰值后下降更平缓
修正公式(经验):
四、外倾角的修正
4.1 外倾推力
外倾角产生的附加侧向力:
4.2 联合工况下的修正
考虑外倾角后的总侧向力:
4.3 外倾刚度的载荷依赖性
其中 。
五、速度的修正
5.1 速度对侧偏刚度的影响
实验观测到的速度效应:
其中 。
5.2 速度对摩擦系数的影响
摩擦系数随速度的下降:
其中 为特征速度(典型值 )。
六、温度的修正
6.1 温度对橡胶特性的影响
橡胶的粘弹性随温度变化,遵循 WLF 方程:
其中 为移位因子。
6.2 温度对摩擦的影响
经验公式:
其中:
- :低温区(橡胶硬化)
- :高温区(橡胶软化)
6.3 最佳工作温度
轮胎存在最佳工作温度 :
典型值:
- 夏季胎:
- 赛车胎:
七、磨损的修正
7.1 花纹深度的影响
湿地摩擦系数与花纹深度的关系:
其中 。
7.2 磨损极限
法规要求的最小花纹深度:
- 中国/欧洲:
- 美国:
八、综合修正模型
8.1 多变量耦合
综合考虑多个变量的修正:
其中 为各变量的修正因子。
8.2 修正因子的计算
| 因子 | 公式 |
|---|---|
模型复杂性
- 完整修正模型需要大量实验数据标定
- 工程中常采用简化形式
- 实时仿真中需平衡精度与计算效率