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轮胎弹性试验和六分力试验

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基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析

基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析

基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析刘俊; 张海剑; 王威; 刘亚军; 周福庚【期刊名称】《《中国机械工程》》【年(卷),期】2019(030)021【总页数】7页(P2583-2589)【关键词】车架; 刚柔耦合多体模型; 六分力; 载荷谱; 疲劳分析【作者】刘俊; 张海剑; 王威; 刘亚军; 周福庚【作者单位】合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥 230009; 安徽江淮汽车股份有限公司合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U461.71; U467.110 引言随着使用时间的延长，汽车的疲劳断裂问题也越来越容易发生，疲劳可靠性成为了评价汽车重要的指标。

传统的疲劳分析[1-3]基本上是通过台架疲劳试验或者道路测试的方法来完成的，然而这些方法不仅费时费力，而且不能及时得到疲劳分析结果。

随着CAE技术的发展，通过CAE软件进行疲劳仿真分析，能够实现短时间、少投入即可完成疲劳分析的目的，CAE方法也逐渐成为目前进行疲劳分析的主流方法。

陈书聪[4]利用虚拟道路谱对汽车转向节进行疲劳分析，得到了转向节的疲劳寿命。

张少辉[5]运用虚拟迭代的方法对某商用车驾驶室进行疲劳分析，预测结果准确。

黄元毅等[6]通过在某MPV车型上安装轮心六分力仪[7-8]得到实测载荷谱[9]，对前副车架进行疲劳分析，预测结果精准。

周炜等[10]对局部应力应变法进行了详细的探索，并在实验中验证了该方法在应力应变疲劳分析中的优势。

本文以某重型商用车车架为研究对象，在车辆的3个轴，即6个车轮上安装共6个六分力仪，在定远试验场进行多种路况的试验，获得六分力信号。

在ADAMS中建立刚柔耦合[11-12]多体动力学模型，将六分力导入模型中，通过仿真获得车架与钢板弹簧、减振器接附处的载荷谱。

在HyperMesh中进行车架的有限元建模，并通过惯性释放方法进行单位力作用下的静力分析。

最后，在nCode中运用线性疲劳累计损伤理论和雨流计数法，并结合材料的应变(ε)-疲劳寿命(N)曲线进行车架的应变疲劳寿命分析。

轮胎侧向力测试分析

轮胎侧向力测试分析

试验#测试轮胎侧向力测试分析吕斌川,杨 浩,赵 军(中橡集团曙光橡胶工业研究设计院,广西桂林 541004)摘 要:分析了影响汽车操纵稳定性中最重要物理量之一)))轮胎侧向力的影响因素。

轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、断面高宽比、轮辋直径等对轮胎侧向力有一定的影响。

通过采用扁平率小的宽轮胎、轮辋宽度的增加以及采用钢丝子午线轮胎增加带束层屈挠刚性均可增加轮胎侧向力,提高汽车的操纵稳定性。

关键词:轮胎;侧偏特性;侧向力;侧偏角;倾角作者简介:吕斌川(1974-),男,广西陆川人,工程师,主要从事轮胎试验研究。

随着人们对汽车行驶安全性意识的增强,汽车操纵稳定性作为直接影响行车安全的重要因素而受到各大汽车厂和轮胎厂的高度重视。

汽车的操纵稳定性是汽车在行驶过程中受外界干扰后保持稳定行驶能力及抵御发生侧滑侧翻的能力。

侧向操纵稳定性对汽车来说尤其重要。

汽车的操纵稳定性主要是由轮胎的侧偏特性决定的,轮胎的侧偏特性主要是指侧向力、回正力矩与侧偏角间的关系,是研究操纵稳定性的基础。

在车辆操纵稳定性分析中,车辆所受的最重要的外力就是侧向力。

一般行驶时,实际的侧偏角在5b 以下,在侧偏角较小情况下,侧向力较大的轮胎,轮胎侧偏性能较优,汽车的操纵稳定性就越好。

本文借鉴有关轮胎侧偏特性理论对轮胎侧偏特性最重要的物理量之一侧向力进行试验研究,通过MTS860转鼓试验机测量轮胎动态下的侧向力特性,分析了轮胎的侧偏角、侧倾角、垂直载荷、充气压力、轮胎结构和材料、轮胎断面高宽比、轮辋直径等影响侧向力特性的因素,并相应的提出了改善轮胎侧向力特性的方法。

为轮胎性能的改进及轮胎设计提供了依据。

1 基本概念1.1 轮胎六分力示意图如图1所示,地面作用于轮胎接地印痕处有3个方向的力:F X (纵向力)、F Y (侧向力)、F Z (垂直载荷),它们和3个方向的力矩[T X (翻转力矩)、T Y (滚动阻力矩)、T Z (回正力矩)]称为六分力。

汽车车轮六分力传感器-美国

汽车车轮六分力传感器-美国
7 车轮六分力测试系统
轮毂适配器用于连接轮轰和传感器
电子调节装置配合六分力传感器使用。用于传感器的自劢归零调整。 选件允许传感器用于转劢和非转劢模式，并能控制传感器内的电桥激 励。用户通过选择传感器的部署位置，使其满足 SAE 的标准坐标体 系。
车轲紧凑型数据采集系统，具有易用的用户软件。高采样率，最大 4G 存储空间，可以通过 RS232 和 USB 接口迚行通讯。满足 ALDL / Class II / CAN 等多种车辆总线数据采集。具有 GPS 车辆轨迹存储 的能力
AN03
车轮六分力（六轴力）测试系统
Wheel Load Transducer (Six Axis Wheel Force Transducer)
对各种车辆车轮上的六分力 (三方向力不三方向扭矩) 迚行精确测试 路谱采集的最佳设备 采集车辆外部轲荷，为车内各部件疲劳寿命的计算提供数据 为制劢及悬挂系统的性能评估提供重要数据 可用于各种恶劣的测试路况，防振，防暴雨，防风沙，防电磁干扰，宽温使用（-40°C ~ +125°C）； 提供铝合釐，钛合釐，丌锈钢版本的传感器 集成信号放大器，具有极高灵敏度，同时具有极宽的劢态范围；
MSC的核心传感器可提供，丌锈钢、铝合釐、钛合釐结构。
集成信号放大器 MSC的六分力测试系统集成信号放大器。使微弱原始信号在传感
器出口处便迚行放大，使测试精度提高。其他生产商往往是将信号经过 轳长的测试线后，再迚入信号处理装置，这样会导致过多的外部干扰信 号的耦合到测试信号之上，导致测试结果丌精确。集成放大器的另一个 作用是使测试信号的劢态范围和系统灵敏度大大提高。
美国密西根科技公司 Michigan Scientific Corporation

汽车轮胎六分力特性预测研究进展

汽车轮胎六分力特性预测研究进展

汽车轮胎六分力特性预测研究进展卢　荡，夏丹华*（吉林大学 汽车工程学院，吉林 长春 130025）摘要：回顾汽车轮胎六分力测试技术和汽车轮胎模型及预测研究的发展，介绍和评述了轮胎六分力的建模方法和预测机理，总结了轮胎六分力特性预测的核心问题和发展方向。

不同负荷条件下的轮胎纯侧偏或纯纵滑六分力特性预测，以及基于纯工况试验数据预测复合滑移特性已经取得一些研究成果，但模型预测范围和精度均有待提升；具有预测能力的轮胎模型可减少试验量，在产品开发效率和成本控制上均具有应用前景；高精度、高计算效率和低成本、短周期，以及可反映设计参数变化的轮胎模型研究是模型发展的重要方向。

关键词：汽车轮胎；六分力；测试技术；模型；预测中图分类号：TQ336.1 文章编号：1006-8171（2021）03-0185-05文献标志码：A DOI ：10.12135/j.issn.1006-8171.2021.03.01851888年，邓禄普发明了充气轮胎。

之后，汽车的发明使充气轮胎得到广泛的应用与发展。

当汽车成为轮胎的目标市场后，从起初的安全性到轮胎力对于汽车操纵稳定性及平顺性的重要性，汽车轮胎的相关研究逐渐受到重视[1-6]。

美国Smithers 公司Potting 教授明确提出：“轮胎六分力[7]测试是打开通往车辆动力学研究大门的钥匙”。

2012年前后，中国自主品牌汽车及轮胎行业意识到正向开发过程中轮胎力学特性的重要性，中策橡胶集团有限公司和安微佳通轮胎有限公司率先引进了美国MTS Flat -trac CT 型六分力测试设备，之后中国汽车技术研究中心、中国第一汽车集团有限公司等又陆续引进了10余台。

据调研，国内部分轮胎企业甚至购置了两台六分力试验机。

这说明轮胎六分力对于汽车及轮胎开发具有重要的意义，但同时说明了轮胎模型过于依赖大量的六分力试验数据。

现阶段，轮胎六分力测试及建模主要存在如下问题。

（1）经验或半经验轮胎模型对试验数据需求量大，试验开发任务量大，试验周期长、成本高。

带复杂花纹的轮胎六分力计算方法

带复杂花纹的轮胎六分力计算方法

ω
v
α
X
FZ
FY FX MX
MZ Z
பைடு நூலகம்
MY Y
图1 SAE坐标系统
由 于 轮 胎 结 构 复 杂、材 料 种 类 较 多 且 高 度 非 线性，因此轮胎模型相对复杂[2]。在整车分析时一
般 将 轮 胎 单 独 模 型 化，即 用 相 应 的 数 学 模 型 来 表
征其动力学性能。根据整车动力学仿真的需求，
作者简介：付新华（1985—），男，山东莘县人，三角轮胎股份有 限公司工程师，硕士，主要从事轮胎性能仿真及材料性能测试研究 工作。
E-mail：fuxinhua@triangle. com. cn
胎六分力计算方法。
1 轮胎动力学模型 为 更 好 地 理 解 轮 胎 动 力 学，学 界 引 入 了 六 分
力 来 定 义 路 面 对 轮 胎 的 作 用，将 路 面 对 轮 胎 的 作 用 分 解 成 SAE 坐 标 系 下 的 3 个 力（FX，FY，FZ）和 3 个 力矩（MX，MY，MZ），如图1所示，其中v，ω和α分别为 速 度、角 速 度 和 侧 偏 角。 通 过 六 分 力 来 解 释 轮 胎 在不同充气压力、负荷、速度、侧偏、纵滑等工况下 的运动学响应。
202
轮 胎 工 业
2020年第40卷
频 域 范 围，还 要 能 识 别 路 面 模 型 并 计 算 出 精 确 的 轮 胎 动 态 负 荷 等，代 表 模 型 包 括 SWIFT 和 FTire 模 型等。
获取轮胎的动力学模型就是得到各工况下的 六 分 力 数 据，最 直 接 有 效 的 方 法 是 进 行 六 分 力 测 试，主要测试设备包括MTS平板试验机、转鼓试验 机（一般进行轿车及轻型载重轮胎的测试）以及低 速平板测试台（可以进行相对大规格、高负荷轮胎 的测试）。另外，还可以进行室外测试。但是测试 的 前 提 是 要 有 样 胎，并 且 不 论 是 室 内 测 试 还 是 室 外 测 试 都 对 轮 胎 的 规 格、负 荷 和 速 度 等 有 一 定 的 局限。

汽车车轮六分力传感器-美国

汽车车轮六分力传感器-美国
美国密西根科技公司 Michigan Scientific Corporation
MSC 公司简介
Michigan Scientific Corporation (MSC) 成 立 于 1960，拥有近百员工。公司最初是为汽车行业生产和定制各 种汽车轲荷、扭矩测试设备。该领域对测试要求非常苛刻， 丌仅要求测试设备能够在各种严酷的、宽劢态范围的环境下 工作，还要求测试设备能够高精度的采集，传输测试信号。 因此 MSC 的测试设备从诞生到现在，所执行的标准是坚固 耐用、精密可靠、可用于任何严酷环境。甚至有的传感器具 有使用 20 年以上的历叱。
道路车辆的安全行驶性能依赖于纵向运劢（制劢，牵引控制）， 横向运劢（转向控制）和垂直运劢（道路起伏）是否正常。如果这些轲 荷及扭矩丌正常的加轲在车体上，会使其某些部件产生额外的轲荷，恶 劣的情况，可能使该部件乃至整车损坏。以上各种车辆运劢轲荷的性能 是各监督部门不企业最为关心的。而六分力测试系统就能为以上种种所 关心的项目提供测试及数据支持。
公司精于设计和制造滑环配件、传感器、电子产品、信 号处理、数据采集及测试系统。为汽车，航天，铁道车辆， 工业测试等各个领域提供各种测试部件和测试系统。MSC 的测试产品的测试对象为各种扭矩、应力、转速、温度、光 电参数。
领导者
MSC 公司是多轰力测试领域的领导者，其生产的多轰 力测试系统广泛应用于世界各大汽车、军工企业及测试机构。 MSC 拥有多轰力（包含车轮扭矩、三分力、六分力）测试 部件及系统部件的多项与利：
对于应用于 MC-3.5K 的遥测系统。由于该 系统具有感应电源装置，该系统中的所有用电部 件都可以通过感应电源供电，而非电池，这样可 以实现遥测系统的连续长时间工作。丌会因为更 换电池，而导致测试中断。集成在传感器上的无 线发射机将模拟测试信号转换成数字信号，发射 出来。在接收机端，该无线数字信号被接受并被 还原成模拟信号，并被测试设备所采集。

一种平带式轮胎六分力实验系统及测量方法

一种平带式轮胎六分力实验系统及测量方法

一种平带式轮胎六分力实验系统及测量方法摘要：本文介绍了一种新型的平带式轮胎六分力实验系统及测量方法，并对该系统进行了详细的分析和验证。

该系统可以对轮胎进行六个方向的力学测试，可以有效地测试轮胎在各种路面和不同工况下的力学性能，为轮胎研发和设计提供了重要的技术支持。

本文详细介绍了该系统的结构特点、测试原理、测量方法和实验验证过程，并以实验结果作为依据，验证了该系统的可靠性和有效性。

关键词：平带式轮胎；六分力实验；测试系统；测量方法；实验验证一、引言平带式轮胎是一种新型的轮胎，与传统轮胎相比，具有更高的制动性和稳定性，被广泛应用于各种汽车和机械设备中。

平带式轮胎的力学特性是其性能优劣的关键因素之一，因此需要开展充分的力学测试和研究。

在轮胎研发和设计中，六分力测试是一项非常重要的工作。

本文介绍了一种新型的平带式轮胎六分力实验系统及测量方法，可以对轮胎在六个方向上的力学性能进行测试和研究，为轮胎设计和开发提供了有效的技术支持。

二、平带式轮胎六分力实验系统的结构和原理平带式轮胎六分力实验系统主要由轮胎装置、负载传感器、位移传感器、控制器、计算机和数据采集系统等组成。

其中，轮胎装置用于安装轮胎，负载传感器用于检测轮胎在各个方向上的受力情况，位移传感器用于测量轮胎在各个方向上的变形情况，控制器用于控制测量和测试过程，计算机用于数据处理和分析，数据采集系统用于采集测试过程中的数据。

该系统的测试原理是利用负载传感器和位移传感器对轮胎在六个方向上的受力情况和变形情况进行测量和分析，通过计算得到轮胎的六分力和变形数据，从而评估轮胎在不同工况下的力学性能。

三、平带式轮胎六分力实验系统的测量和测试方法平带式轮胎六分力实验系统的测量和测试方法主要包括以下步骤：1、轮胎预处理：对待测的轮胎进行检查和清理，确保轮胎表面无杂质和缺陷，内部压力符合要求。

2、系统准备：设置测试参数和测量范围，校准负载传感器和位移传感器，确认测量装置安装和设备连接正确。

轮胎弹性试验和六分力试验

轮胎弹性试验和六分力试验

2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4）翻转力矩(Mx)的产生 由于法向力沿轮胎印痕短轴的分布不对称，法向力的位置偏离轮胎接地 中心，于是产生使车轮倾倒的翻转力矩Mx。 Mx=Fz*b Mx---翻转力矩,N.m;Fz ---法向力,N;b ---法向力中心至接地中 心的距离，m
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.2轮胎侧向倾斜现象 具有外倾角的车轮滚动时，或车轮在具有横坡的道路上滚动时，在轮胎的接 地面上也产生侧向力（Camber thrust)、回正力矩和翻转力矩。 1）回正力矩 (Mz)的产生 回正力矩由二部分组成： a)侧向力在轮胎印痕长轴上的分布不对称引起的力矩。 b) 由于侧倾车轮的两侧半径不等，使纵向力Fx 在印痕短轴上的分布不对称， 也产生回正力矩 Mz=Fy*a+Fx*b Fy ---侧向力,N; a ---侧向力中心至接地中心的距离，m Fx ---纵向力,N; b ---纵向力中心至接地中心的距离，m
2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
3.9相对车轮转轴定义的轮胎力矩 车轮力矩T（Wheel Torque）：由车辆施加到轮胎上相对于车轮转轴的外 力矩，图示方向为正。 驱动力矩（Driving Torque）：正的车轮力矩。 制动力矩（Braking Torque）：负的车轮力矩。 3.10相对轮胎行驶方向定义的轮胎力 牵引力（Tractive Force）：轮胎力矢量沿轮胎接地中心行驶方向的分量。 阻力（Drag Force）：与牵引力方向相反的力。
2006-7-4

车轮六分力计的测量原理与结构分析

车轮六分力计的测量原理与结构分析

MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺车轮六分力计的测量原理与结构分析丁奕上海机动车检测认证技术研究中心有限公司　上海市　201805摘 要： 介绍了车轮六分力，根据结构特点将车轮六分力计分为单体式和多单元结构车轮六分力计，分别对其结构组成和测量原理进行分析推导。

关键词：车轮六分力计；测量原理；结构分析1　引言车轮六分力计可实现车轮所受六分力的实时动态同步精密测量，目前已广泛应用于道路路谱数据采集，汽车制动系统的研究和ABS功能开发，汽车动力学特性（如制动、加速、转向等）的功能评价，汽车道路耐久性试验评估，汽车悬架特性的动态测量等开发试验中。

目前车轮六分力计产品和校准技术都主要依赖国外制造商，国内缺少相关能力和标准，核心技术受人制约。

本文尝试对车轮六分力计结构及测量原理进行分析研究。

2　车轮六分力车轮在其接地区域产生的纵向力（Fx）、侧向力（Fy）、法向力（Fz）以及翻转力矩（Mx）、滚动阻力矩（My）和回正力矩（Mz）六分量力值参数称为车轮六分力，是使车辆发生驱动、制动和转向等运动的根本原因，对车辆运动状态的评估与车辆控制策略的制定有着重要的影响。

车轮六分力坐标可参照SAE标准轮胎运动坐标系（图1）建立。

3　测量原理与结构分析车轮六分力计从结构上是将力/力矩传感器测量单元、信号放大耦合器等电器元件集成安装固定专用轮辋适配器上，形成一个车轮式的整体传感器。

通过将传感器代替普通轮胎固定在车轴位置，用以对车轮受到的六分力进行测量。

根据测量单元的结构组成和数量可分为单体式结构和多单元结构。

3.1　单体式结构车轮六分力计单体式结构车轮六分力计由测量滑环、信号放大器、测量单元、轮辋适配器、轮毂适配器等部件组成（图2）。

其核心的测量单元是一个由数根应变梁组成弹性体结构的六分力传感器，应变梁上贴有若干组应变片。

当车轮承受各方向的力和力矩载荷时，应变梁发生拉压、弯曲或扭转等应变变形，并通过应变片将变形情况量化输出，通过信号放大器计算处理，从而传图1　SAE标准轮胎运动坐标系图2　单体式结构六分力计结构组成图F xTωFy法向力F z信号放大器滑环测量轮辋轮毂适配器适配器单元MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺 时代汽车 递出车轮六分力所对应的通道输出信号。

219526218_轮胎侧向松弛长度测试方法的研究

219526218_轮胎侧向松弛长度测试方法的研究

轮胎侧向松弛长度测试方法的研究何　菁，王兆龙，张凯凯，王龙庆，李慧敏，刘诗毅（青岛森麒麟轮胎股份有限公司，山东青岛266229）摘要：针对不同规格的轿车子午线轮胎，研究不同测试条件下侧向刚度法和侧偏角阶跃法的侧向松弛长度测试结果。

结果表明：侧向刚度法和侧偏角阶跃法得到的侧向松弛长度存在一定差异；小规格205/55R16轮胎在不同充气压力和负荷下的侧向松弛长度基本都小于较大规格225/50ZR17轮胎；两种测试方法得到的侧向松弛长度随充气压力和负荷的变化趋势具有一致性，但不同规格轮胎侧向松弛长度随测试条件的变化趋势有所差异。

关键词：轿车子午线轮胎；侧向松弛长度；侧向刚度法；侧偏角阶跃法；测试中图分类号：TQ336.1 文章编号：2095-5448（2023）07-0353-05文献标志码：A DOI：10.12137/j.issn.2095-5448.2023.07.0353轮胎是车辆与地面接触的唯一部件，其重要性不言而喻。

轮胎与路面之间的相互作用力是车辆完成直线行驶、转向和驱制动的根本原因，轮胎的力学特性对整车的操纵稳定性、乘坐舒适性以及噪声振动等特性都有重要影响[1-2]，因此研究轮胎力学特性成为整车企业、轮胎企业和各研究机构重要的课题之一。

轮胎是一个复杂的、具有粘弹特性、几何形状多变的复合材料结构，轮胎结构的微小变化都可能引起轮胎力学特性意想不到的变化，因此研究轮胎特性成为一项巨大的挑战。

轮胎特性包含很多内容，在已有的轮胎力学特性模型研究中，以轮胎的动态特性和稳态特性研究居多，例如轮胎的转向侧偏特性和静态刚性等，而对轮胎瞬态特性的研究较少。

随着研究人员对轮胎性能测试和研究的深入，轮胎瞬态特性得到广泛关注。

作为轮胎瞬态特性的重要参数之一，与侧偏角有关的松弛长度——侧向松弛长度也开始成为研究人员分析和研究的对象。

1　侧向松弛长度简介1.1　定义侧向松弛长度是评价轮胎瞬态特性的重要参数之一，它是指在非稳态特性研究中，在受到侧偏角、负荷、转矩和其他使用变量阶跃输入的影响下，为了达到相同使用变量作用下稳态六分力数值的63.2%，轮胎必须滚动的距离[3]，也可以理解为在受到相应指令时，轮胎由一种稳态达到另一种稳态滚动的距离。

轮心六分力作用下车身疲劳寿命分析与改进

轮心六分力作用下车身疲劳寿命分析与改进

轮心六分力作用下车身疲劳寿命分析与改进摘要：车身疲劳寿命是汽车设计中的一个重要指标，本文通过轮心六分力的作用对车身进行了疲劳寿命分析，并对设计进行了改进，提高了车身的安全性和耐久性。

关键词：轮心六分力，疲劳寿命，车身设计，改进一、引言随着汽车工业的不断发展，汽车设计的重点逐渐从外观和性能转向了安全性和耐久性。

车身疲劳寿命是车身耐久性的一个重要指标，直接关系到汽车的安全性能。

因此，在车身设计过程中，需要对车身进行疲劳寿命分析和改进。

二、轮心六分力轮心六分力是轮胎垂直负载在车身上所产生的六个力，分别是前向力、后向力、左向力、右向力、上向力和下向力。

这些力是汽车行驶时车身所受到的主要力量，会对车身产生一定的影响。

三、车身疲劳寿命分析在汽车行驶过程中，车身受到轮心六分力的作用，引起车身的疲劳损伤。

为了确定车身的疲劳寿命，需要进行疲劳试验。

在试验中，将车身加上载荷，重复施加一定的负载，观察车身是否会出现疲劳破坏。

通过试验数据的分析可以确定车身的疲劳寿命。

四、车身设计改进为了提高车身的安全性和耐久性，需要对车身设计进行改进。

首先需要对车身结构进行改进，增强车身的承载能力。

其次，在车身部分应力集中的区域加强材料厚度，进一步防止疲劳破坏。

最后，加强车身的连接部位，确保连接牢固。

五、结论通过车身疲劳试验以及车身设计的改进，可以有效提高车身的安全性和耐久性。

疲劳寿命分析和改进设计是汽车设计中不可或缺的一部分，可以有效提高汽车的质量和安全性。

六、未来展望随着汽车行业的发展，未来汽车将更注重环保和安全性，并对车身材料、结构和设计提出更高的要求。

在这样的背景下，车身疲劳寿命分析和设计也将面临更大的挑战。

一方面，随着新能源汽车的快速发展，车身疲劳寿命分析和设计也需要与之相适应。

新能源汽车的车身结构和用材可能与传统汽车的不同，需要根据其特点进行分析和改进设计。

另一方面，汽车安全性问题越来越受到关注，车身疲劳寿命分析和设计也需要更严格的标准和措施。

基于轮心六分力的载荷分解方法

基于轮心六分力的载荷分解方法

基于轮心六分力的载荷分解方法作者：李明月李明山王金起赵涛来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：用Adams建立车辆虚拟样机，根据获取的真实道路轮心六分力结果，使车辆虚拟模型的载荷结果逼近真实道路情况，实现虚拟样机重现实际道路的过程，进而获取车身及其零部件的道路谱疲劳载荷，并为疲劳分析提供载荷输入.关键词：疲劳分析；载荷分解；六分力中图分类号： U462.36文献标志码： B0引言在竞争激烈的汽车市场中，如何提高自主品牌的影响力，在客户群中树立可靠、耐用的品质目标，提高产品的疲劳耐久性能无疑是最有效、最为根本的的手段之一.在研发初期，就应紧紧围绕目标市场开展产品耐久性能调查，充分了解目标客户的需求，紧跟汽车产品发展的步伐，制订出合理的产品疲劳耐久性指标.[1]以整车耐久性指标为基础，通过充分考虑典型载荷工况、实际客户使用工况和试验场道路谱载荷等，进行CAE虚拟静强度和疲劳强度分析工作.对于结构存在薄弱的环节，进行结构改进和重复验证，直到完全满足产品目标市场的疲劳耐久性指标.汽车多体动力学虚拟仿真分析技术在过去的几十年里取得长足发展，能够有效支持汽车在各种工况下的静载荷和动载荷分析.但汽车的整车仿真模拟精度还受制于轮胎模型，因此，本文分析使用耐久性试验采集的轮心处六分力作为多体模型的输入，进行虚拟仿真分析，进而开展虚拟仿真模型的验证和载荷分解工作，有效避开轮胎模型的问题.1整车虚拟样机的建立整车虚拟样机的质量直接影响到能否获取可信的车身和底盘零部件的疲劳载荷.若整车模型与实际样车差距较大，将导致迭代所需的传递函数不能真实反映车辆状态，甚至会导致仿真迭代不能正常进行.[2]首先，根据样车底盘参数如硬点、零部件质量、弹簧刚度、减振器阻尼以及衬套的刚度等数据，用Adams建立该车不包含轮胎的多体动力学模型.根据车辆的组成，在Adams中将模型分为前悬架、稳定杆、转向系、发动机、传动系、后悬架、板簧以及车身等子系统.[3]为获得更准确的载荷历程，并方便提取结果，模型中的车身和副车架使用弹性体建模.其次，在道路测试前，应测量车辆的轮胎载荷和悬架限位器间隙等参数，并根据测量结果对模型进行修正，保证轮荷、轮胎气压等参数与试验状态相同.整车模型见图1.5结束语基于Adams/Car的虚拟仿真平台，利用耐久性试验采集的轮心处六分力作为仿真模型的输入，验证该仿真模型的准确性，并以此为基础进行疲劳载荷分解.结果表明，本文方法得到的加速度数据在时域和频域图中都吻合较好，能满足疲劳载荷分析要求.参考文献：[1]王霄锋. 汽车底盘设计[M]. 北京：清华大学出版社， 2010.[2]MITSCHKE M， WALLENTOWITZ H. Dynamik der kraftfahrzeuge[M]. Berlin： Springer-Verlag， 2004.[3]陈军. Adams技术与工程分析实例[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2008.（编辑陈锋杰）。

基于轮胎六分力测试的PAC2002轮胎模型参数辨识方法研究

基于轮胎六分力测试的PAC2002轮胎模型参数辨识方法研究
（3）算法设计
图 3 侧偏力辨识结果
图 4 纵向力辨识结果
图 2 辨识流程图
图 5 复合工况侧偏力辨识结果
63
汽车实用技术
作为对比，同时采用传统的单一辨识算法，例如遗传算 法对轮胎模型参数进行参数辨识，侧偏力、纵向力、回正力 矩参数的辨识误差如表 7 所示。可以看出通过新型辨识方法 得到的辨识结果比传统算法得到的结果更可靠，其误差更低。
10.16638/ki.1671-7988.2018.15.023
基于轮胎六分力测试的 PAC2002 轮胎模型参数 辨识方法研究
程泽木 1，姜俊昭 2，蔡金文 2，卢剑伟 2*
（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230091；2.合肥工业大学汽车与交通工程学院，安徽 合肥 230009）
滑移率是否超过系统设定的滑移率门限值，若低于滑移率门 3 结束语
限值λmax，则电磁阀转到减压状态，由于制动压力下降，车 轮减速度也会变小，直至（-a）信号出现。在后续的保压状 态下，由于车轮惯性作用，车轮加速度增加直至超过门限值 （+a）（该门限值用于判断低附着系数路面），随后制动压力 一直保持不变。只有在加速度超过较高的门限值（+A）（表明 是高附着系数路面），制动压力再次增加，当车轮加速度再次 回到（+A）时，电磁阀进入保压状态，车轮加速度逐渐回落 到（+a）值，由于此时在滑移率附着系数曲线峰值附近，制
表 7 不同算法的辨识误差对比
全局最优，防止了局部收敛等问题的出现。同时，该方法综 合利用了多种算法的优点，较好地解决了复杂工况下非线性 轮胎模型参数辨识精度与效率无法统一的问题。
参考文献
[1] 胥永宫.轿车轮胎操纵稳定性匹配研究［D］.长春:吉林大学,2011.

总结答案——车辆系统动力学复习题(前八章)(2)

总结答案——车辆系统动力学复习题(前八章)(2)

《车辆系统动力学》复习题（前八章）（此复习题覆盖大部分试题。

考试范围以课堂讲授内容为准。

） 一、概念题1 .约束和约束方程（19）一般情况下，力学系统在运动时都会收到某些集合或运动学特性的限制， 这些构 成限制条件的具体物体称为 约束。

用数学方程所表示的约束关系称为 约束方程。

2 .完整约束和非完整约束（19）如果约束方程仅是系统位形和时间色解析方程，则这种约束称为完整约束。

如果约束方程不仅包含系统的位形，还包括广义坐标对时间的导数或广义坐标的微 分，而且不能通过积分使之转化为包含位形和时间的完整约束方程， 则这种约束就成为非完整约束。

3 .车轮滑动率（30-31）车轮滑动率表示车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是一个正值。

驱动工况时为滑转率；被驱动（包括制动，常以下标b 以示区别）时称为滑移率， 二者统称为车轮的滑动率。

驱动时：s=^d ------- u w 100% 其中d式中：1为车轮滚动半径；u w 为伦锌前进速度制动时：s=uw ―工100%u w（等于车辆行驶速度）； 为车轮角速度4 .轮胎侧偏角（31）轮胎侧偏角是车轮回转平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正，用 表小05 .轮胎径向变形（31）轮胎径向变形 是车辆行驶过程中遇到路面不平度影响时而使轮胎在半径方向上r t r tf6 .轮胎的滚动阻力系数（40）轮胎滚动阻力系数等于相应的载荷作用下滚动阻力F R 与车轮垂直载荷F z ，w 的比产生的变形，定义为无负载时轮胎半径 r t 与负载时轮胎半径 r tf 之差。

即值即：f R -7 .轮胎驱动力系数与制动力系数（50）驱动时驱动力Fx 与法向力Fz 之比称为轮胎驱动力系数；在制动力矩作用下,制动力Fbx与轮胎法向载荷Fz的比值为轮胎制动力系数b。

8 .边界层（70）当流体绕物体流动时，在物体壁面附近受流体粘性影响显著的薄层称为 “边界层”。

9 .压力系数（74）定义车身某电的局部压力 P 与远处气流压力p间的压差与远处气流压力 p之比为压力系数C p。

轮胎试验台六分力解算、标定与优化分析

轮胎试验台六分力解算、标定与优化分析

轮胎试验台六分力解算、标定与优化分析郭孔辉;杨一洋;许男;陈平;张立浩【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2014(45)5【摘要】轮胎试验台的力与力矩测试精度直接影响到轮胎数据的准确性,应用多体动力学理论对所研发的平板式六自由度低速轮胎试验台进行研究,分析了该试验台姿态控制的机理,推导出试验台轮胎六分力解算公式,并用abaqus有限元软件验证其准确性.然后对设计加工出的试验台进行标定,结果表明:3个方向的力吻合较好,但是力矩并不特别理想.经合理分析假设,试验台6个电缸铰支的硬点实际安装中存在空间的偏差,对其进行辨识优化分析,结果表明:优化后三方向的力及力矩与标定值吻合的精度符合要求,力的精度高于0.75％,力矩精度可达1％左右,证明了铰支安装偏差的假设是合理的,也体现出该轮胎试验台在测试精度上的优势.【总页数】8页(P8-15)【作者】郭孔辉;杨一洋;许男;陈平;张立浩【作者单位】吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春130025【正文语种】中文【中图分类】U463.341;U467.5+23【相关文献】1.机器人六维腕力传感器标定试验台误差分析与研究 [J], 郑红梅;刘正士;郑传荣;仇成群2.基于偏相干分析的轮胎六分力信号识别 [J], 吴旭东;左曙光;杨宪武3.时间序列分析法在六分力试验台上的应用 [J], 张洪伟4.火箭发动机六分力试验台系统误差分析研究 [J], 鞠玉涛;周长省;王政时5.基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析 [J], 刘俊; 张海剑; 王威; 刘亚军; 周福庚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.2轮胎侧向倾斜现象
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二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.3 Fiala模型---轮胎侧向力和回正力矩产生机理 1）Fiala弹性圆环模型: A相当于轮辋，视为刚体；B为等效弹簧，代表胎体部分的径向和侧向弹性；C 为圆环状梁，代表子午线轮胎的带束层，它作为D部分的基底；D相当于胎面橡 胶，它具有侧向弹性，但沿周向被视为不连续的。 受到侧向力时，轮胎的侧向变形由两部分组成，一是胎面基底的弯曲变形 （弹性基础梁模型），另一部分是胎面橡胶的侧向变形（在基底与路面之间的 剪切变形）。
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二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
3.6外倾角γ（Camber angle) 垂直平面（即X’ O Y’平面）与车轮平面的夹角。 3.7法向力、纵向力、侧向力或叫横向力（三个力） 法向力（Normal force)Fz---地面作用在轮胎上的力沿Z’轴方向的分量。 纵向力（Longitudinal force)Fx---- 地面作用在轮胎上的力沿X’轴方向的分量。 例如，驱动力（Driving Force）、制动力（Braking Force）、滚动 阻力（Rolling Resistance Force）等都是纵向力。 侧向力（Lateral Force）Fy---地面作用在轮胎上的力沿Y’轴方向的分量。 例如，Slip Angle Force、外倾力（Camber Force或 Camber Thrust）、角度效应（Plysteer）和锥度效应（Conicity）产 生的力都是侧向力。
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二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
3.11侧向力和侧偏力（转向力）的关系
侧偏力（Cornering Force )Fy’---保持侧偏角， 侧偏力（Cornering )Fy’---保持侧偏角， 由路面作用在车轮上的力垂直于轮胎接地中 心行进方向的分量。 F2=Fx2+Fy2 = Fx’2+Fy’2 Fx’ Fy’ Fx’=Fysinα+Fx cosα Fx’ Fysinα cosα Fy’=Fycosα-Fx sinα Fy’ Fycosα sinα F---全摩擦力，Fx---滚动阻力，Fy---侧向力， ---全摩擦力，Fx---滚动阻力，Fy---侧向力， Fx’---侧偏阻力， Fy’---侧偏力， α ---侧偏角 Fx’ ---侧偏阻力， Fy’ ---侧偏力， ---侧偏角 由于滚动阻力Fx的值较小，且随侧偏角没有太大变 由于滚动阻力Fx的值较小，且随侧偏角没有太大变 化，故这里可以忽略不计。当侧偏角较小时，侧向力 和转向力可大致看作是同一个数值。因此，有时两者 也不明确加以区分，但当侧偏角较大或受驱动力、制 动力作用时，必须注意两者的不同。
轮胎弹性试验、力和力矩试验介绍
——佳通轮胎（中国）研发中心 2006年06月
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一、 轮胎弹性试验
1、轮胎弹性定义 弹性是指轮胎具有可针对外力产生应力并相应变形，而撤去外力可恢复原状 的性质。通常把外力与该外力方向的变形之比用“弹性常数”表示。 2、轮胎弹性的分类 1）径向弹性常数（Z方向） 求出轮胎径向载荷与径向位移的关系，该曲线的斜率定义为径向弹性常数。 该弹性常数主要与轮胎的振动乘坐舒适性有关。
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二、 轮胎力和力矩试验4、 轮的侧偏特性2006-7-4
二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4）翻转力矩(Mx)的产生 由于法向力沿轮胎印痕短轴的分布不对称，法向力的位置偏离轮胎接地 中心，于是产生使车轮倾倒的翻转力矩Mx。 Mx=Fz*b Mx---翻转力矩,N.m;Fz ---法向力,N;b ---法向力中心至接地中 心的距离，m
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二、 轮胎力和力矩试验
2、 SAE车身坐标系
国际的汽车工程师协会（Society of Automotive Engineers）颁布了车辆坐 标系和轮胎坐标系（SAE J670e），目的是统一车辆动力学术语，便于国际 技术交流。 描述车身运动的SAE车辆坐标系Oxyz与车身固结，其原点与车辆质心 （Center of Gravity）重合，x轴平行于地面指向车辆前进方向；y轴平行于地 面指向驾驶员右侧；根据右手法则，z轴垂直于地面指向下方（如下图所 示）。
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二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
驱动力：由于驱动力矩而产生的纵向力。 制动力：由于制动力矩而产生的纵向力。 滚动阻力：由于滚动轮胎的变形引起能量损耗，从而引起与纵向反向的力。
Slip Angle Force ：仅仅由于轮胎的侧偏而产生的侧向力，它不包括外倾、角度效应和锥
度效应产生的侧向力。注意，按照图示正方向，正的侧偏角将产生负的侧偏力。 度效应产生的侧向力。注意，按照图示正方向，正的侧偏角将产生负的侧偏力。 外倾力：仅仅由于外倾产生的侧向力，不包括侧偏角、角度效应和锥度效应产生的侧向力。
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一、 轮胎弹性试验
2）横向弹性常数（Y方向） 求出轮胎径向载荷作用下，沿路面横向拉伸时的拉伸力与横向位移的关系， 该曲线的斜率定义为横向弹性常数。 该弹性常数主要与轮胎的转向特性有关。 3）纵向弹性常数（X方向） 求出轮胎径向载荷作用下，沿路面纵向拉伸时的拉伸力与横向位移的关系， 该曲线的斜率定义为纵向弹性常数。 该弹性常数主要与轮胎的纵向振动有关。 4）扭转弹性常数（绕Z轴扭转） 轮胎径向载荷作用下，以轮胎接地面的中心为扭转中心，沿路面使轮胎在接 地面上扭转，求出转矩与转角的关系，该曲线的斜率定义为扭转弹性常数。 该弹性常数是一个评价轮胎刚性的指标。
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二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
当车轮有侧向弹性时，即使侧向力Fy没有达到附着极限，车轮行驶方向也 将偏离车轮平面C-C方向。这就是弹性车轮的侧偏现象。 当轮胎滚动时，承受垂直负荷和侧向力Fs的作用，引起轮胎侧向变形，这 时轮胎接地面的长轴与车轮平面在地面的投影不重合，不是简单平移错开一 段距离，而是导致车轮行驶前进方向与车轮滚动方向不一致，两者之间形成 一个夹角α，称为侧偏角。这种现象称为轮胎的侧向偏离。如下图所示。 3）回正力矩(Mz)的产生 由于侧向力沿轮胎印痕长轴的分布不对称，因而产生使车轮指向校正到 轮胎行驶方向的回正里机力矩Mz。 Mz=Fy*a Mz---回正力矩,N.m;Fy ---侧向力,N;a ---侧向力中心至接地中 心的距离，m
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二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.1轮胎侧向偏离现象 汽车在行驶过程中，由于各种原因，侧向风的作用以及汽车转弯行驶的离心力 等，车轮中心在垂直于车轮平面的方向上有时作用有侧向力 Fs。若车轮是刚性 的，可能发生两种情况： 1）当侧向力Fs不超过车轮与地面间的附着极限时，车轮与地面没有滑动，车 轮仍沿其本身平面C-C的方向行驶，如下图所示。 2）当侧向力Fs达到或超过车轮与地面间的附着极限时，车轮与地面间发生侧向 滑移，若滑移速度为△v,车轮便沿某一合成速度 v’方向行驶，偏离C-C方向。
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二、 轮胎力和力矩试验
2、 SAE车身坐标系
若将车身视为刚体，以SAE标准坐标系为基准，那么车身运动的6个自由 度分别定义如下： 1）z向平动：上下运动（up and down motion） ---关系车辆乘坐的舒适性 2）y向平动：侧向运动（lateral motion）-----------关系车辆操纵性 3）x向平动：纵向运动（longitudinal motion） ----关系车辆乘坐的舒适性 4）绕x轴的转动：侧倾运动（rolling motion）-----关系车辆操纵性 5）绕y轴的转动：俯仰运动（pitching motion）----关系车辆乘坐的舒适性 6）绕z轴的转动：横摆运动（yawing motion）------关系车辆操纵性
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二、 轮胎力和力矩试验
3、SAE轮胎坐标系
3.9相对车轮转轴定义的轮胎力矩 车轮力矩T（Wheel Torque）：由车辆施加到轮胎上相对于车轮转轴的外 力矩，图示方向为正。 驱动力矩（Driving Torque）：正的车轮力矩。 制动力矩（Braking Torque）：负的车轮力矩。 3.10相对轮胎行驶方向定义的轮胎力 牵引力（Tractive Force）：轮胎力矢量沿轮胎接地中心行驶方向的分量。 阻力（Drag Force）：与牵引力方向相反的力。
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二、 轮胎力和力矩试验
4、 轮胎的侧偏特性
4.2轮胎侧向倾斜现象 具有外倾角的车轮滚动时，或车轮在具有横坡的道路上滚动时，在轮胎的接 地面上也产生侧向力（Camber thrust)、回正力矩和翻转力矩。 1）回正力矩 (Mz)的产生 回正力矩由二部分组成： a)侧向力在轮胎印痕长轴上的分布不对称引起的力矩。 b) 由于侧倾车轮的两侧半径不等，使纵向力Fx 在印痕短轴上的分布不对称， 也产生回正力矩 Mz=Fy*a+Fx*b Fy ---侧向力,N; a ---侧向力中心至接地中心的距离，m Fx ---纵向力,N; b ---纵向力中心至接地中心的距离，m
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一、 轮胎弹性试验
3、各种静态弹性常数的测定方法和负荷-变形曲线举例
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二、 轮胎力和力矩试验
1、研究轮胎力和力矩的意义
轮胎是汽车的重要部件之一，轮胎介于车辆与路面之间，是力的支承和传递 单元。轮胎接地面上的侧向力是驾驶员控制车辆行驶方向的保证，而在该接 地面上产生的回正力矩，又是运动车辆给驾驶员的反馈信息，轮胎的动态力 学性能特性直接影响汽车操纵稳定性。 轮胎力和力矩试验是用测定轮胎在运动中的反应力和力矩的方法，单独评 价轮胎的性能，预测它对车辆性能的影响。