Подлинная книжная автомобильная динамика шин Guo Konghui Автомобильная динамика шин Физическая стабильная стабильная модель модель модели современная инженерия транспортных средств Профессиональная постоянная сельскохозяйственная коэффициент
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товара
| Динамика автомобильной шины | ||
 | Ценообразование | 168.00 |
| Издатель | Science Press (Китай) | |
| Опубликованная дата | Ноябрь 2018 года | |
| формат | B5 | |
| автор | Го Конгуи | |
| Количество страниц | 344 | |
| Кодирование ISBN | 9787030591289 | |
Предисловие
Глава 1 Введение 1
1.1 Обзор исследования 1
1.2 Основные особенности исследования 2
1.2.1 Основная идея 2
1.2.2 Основные характеристики 2
Ссылка 8
Глава 2 Единая полуфизическая стационарная модель 9
2.1 Обновленная система координат следа шины и единое определение скорости скольжения 9
2.2 Единое выражение распределения давления в пятне контакта шины 11
2.3 Упрощенная теоретическая модель шин 13
2.4 Исследование влияния вертикального распределения давления и граничных условий пятна контакта шин 17
2.5 Основные формулы шин UniTire модели 20
2.6 Коррекция направления общей поперечной силы 21
2.7 Структурные параметры полуэмпирической модели установившегося продольного скольжения 22
2.8 Стационарная унифицированная полуэмпирическая модель с учетом эффекта крена 27
Ссылки 30
Глава 3 Динамические характеристики сцепления шин с дорогой 31
3.1 Унифицированная модель шинной щетки с учетом простых характеристик динамического трения 31
3.2 Общетеоретическая модель шин с учетом динамических фрикционных характеристик резины 39
Ссылки 52
Глава 4. Высокоточная практическая модель в любых условиях работы 53
4.1 Сравнительное исследование стационарных моделей шин UniTire и MF 53
4.2 Способность комплексного прогнозирования рабочих условий модели устойчивого состояния шины UniTire 65
4.3 Возможность прогнозирования скорости модели устойчивого состояния шины UniTire 83
4.4 Формула модели устойчивого состояния шины UniTire 95
Ссылки 100
Глава 5 Расширенное применение и прогнозирование рабочего состояния шин UniTire модели 101
5.1 Метод государственной жесткости прогнозирует механические свойства композитных рабочих условий 101
5.1.1“Комплексный круг скорости скольжения”Концепция 101
5.1.2“Комплексный круг скорости скольжения”Механические свойства нижних шин 102
5.1.3 Метод государственной жесткости прогнозирует механические характеристики бокового и продольного скольжения в сложных условиях 105
5.1.4 Прогнозирование механических характеристик сложных условий работы с учетом угла крена 117
5.2 Прогнозирование характеристик крутящего момента в сложных условиях работы 121
5.3 Особенности модели прогнозирования рабочего состояния композитных материалов UniTire 123
5.3.1 Объем усилий по тестированию, требуемый моделью прогнозирования 123
5.3.2 Точность модели прогнозирования 124
5.4 Модель прогнозирования большой нагрузки UniTire 127
5.4.1 Теоретический анализ и прогноз жесткости на поворотах 128
5.4.2 Анализ и прогнозирование жесткости на поворотах 131
5.4.3 Изменение коэффициента динамического трения при нагрузке 133
5.4.4 Прогнозирование поперечной силы и восстанавливающего момента инженерных шин при большой нагрузке 135
Ссылки 139
Глава 6 Высокоточные характеристики бокового скольжения, продольного скольжения и крена 141
6.1 Теоретическая модель неустойчивых характеристик шины при прохождении поворотов 141
6.2 Полуэмпирическая модель неустойчивых характеристик шины при прохождении поворотов 148
6.3 Нестационарная модель механических характеристик шин в сложных условиях работы 169
Ссылки 184
Глава 7. Нестационарные характеристики динамической нагрузки шин при скольжении 185
7.1 Основная теория характеристик прохождения поворотов шин под динамической нагрузкой 185
7.1.1 Взаимосвязь между длиной пятна контакта шины и нагрузкой 186
7.1.2 История контактов каждой точки пятна контакта шины при динамической нагрузке 189
7.1.3 Боковая сила и опорный момент шины при динамической нагрузке при поперечной жесткости каркаса 194
7.1.4 Боковая сила и опорный момент шины при динамической нагрузке, когда каркас поперечно упругий 199
7.1.5 Боковая сила и восстанавливающий момент шин при других типовых динамических нагрузках 205
7.2 Дискретная имитационная модель характеристик динамической нагрузки шины на поворотах 215
7.2.1 Дискретная щетка для шин, модель 215
7.2.2 Влияние эластичности каркаса 218
7.2.3 Верификация дискретной имитационной модели 220 шины
7.2.4 Результаты моделирования характеристик динамической нагрузки шины на поворотах 223
7.3 Полуэмпирическая модель характеристик динамической нагрузки шины на поворотах 228
7.3.1 Характеристики динамической нагрузки шины на поворотах и полуэмпирическая модель поперечной силы 228
7.3.2 Полуэмпирическая модель нестационарных характеристик шины при прохождении поворотов 230
7.3.3 Полуэмпирическая модель боковой нестационарной динамической нагрузки шины 231
7.3.4 Сравнение полуэмпирической модели и экспериментальных данных 234
Ссылка 237
Глава 8 Средне- и высокочастотные динамические характеристики шин 239
8.1 Эквивалентная стимуляция шин на неровных дорогах 239
8.2 Простая динамическая модель в вертикальном направлении 254
8.3 Динамическая модель шины в плоскости 266
Ссылки 291
Глава 9. Экспериментальные исследования механических характеристик шин 292
9.1 Разработка стенда для испытания динамических характеристик спущенных шин 292
9.1.1 Составной четырехзвенный механизм развязки движения 292
9.1.2 Испытание шин в любых условиях 293
9.1.3 Расчет шестикомпонентной силы шины в центре отпечатка 295
9.1.4 Метод испытания динамических характеристик шин 301
9.2 Всепогодная и внедорожная технология испытаний протектора на трение в переходных процессах 309
9.2.1 Стенд для испытания фрикционных характеристик резины шин 309
9.2.2 Метод испытания шин на сцепление резины с дорогой 311
9.2.3 Результаты испытаний шин на трение со льдом и их обработка 313
Ссылка 317
Глава 10. Технология нанесения моделей шин UniTire 318
10.1 Разработка программного обеспечения UniTire Tool и создание базы данных моделей шин UniTire 318
10.1.1 Разработка программного обеспечения UniTire Tool 318
10.1.2 Создание базы данных моделей шин UniTire 321
10.2 Разработка прикладного модуля модели шин UniTire 321
Особенности версии 10.2.1 321
10.2.2 Применение UniTire для анализа динамики транспортных средств 322
10.3 Соединение между UniTire и ADAMS 323
10.3.1 Применить модель шины UniTire под ADAMS/Car 323
10.3.2 Применение модели шины UniTire в ADAMS/Solver 324
10.3.3 Процесс вызова ADAMS UniTire 325
10.3.4 Результаты испытаний UniTire в TMPT 326
10.3.5 Результаты моделирования UniTire в ADAMS/Car 331
10.4 Подключение UniTire к CarSim 336
10.4.1 Базовый процесс подключения 336
10.4.2 Проверка моделирования UniTire в CarSim 337
Ссылка 342
Индекс 343
Глава 1 Введение
1.1 Обзор исследования
Шины – единственный компонент, соприкасающийся между автомобилем и дорогой. Динамика шин является базовой теорией и ключевой технологией разработки высокопроизводительных автомобилей и всегда была в центре внимания и горячей точки исследований международного сообщества автомобильных инженеров [1,2].
США, Германия и Нидерланды начали исследования динамики шин с 1930-х годов и разработали такие модели шин, как Fiala, UA и Magic Formula (MF). Хотя точность моделей улучшилась, сфера применения также расширилась от одного рабочего состояния до четырехмерных входных сложных рабочих условий, таких как боковое и продольное скольжение [2-6]. Непосредственной причиной исследования динамики шин в моей стране были проблемы с устойчивостью на высокой скорости седана Hongqi в 1960-х годах. Однако из-за отсутствия экспериментальной поддержки в то время первоначальный прогресс был медленным. В 1984 году Чанчуньский автомобильный научно-исследовательский институт успешно разработал стенд для испытаний шин QY7329, который полностью изменил ситуацию, при которой испытания динамики шин не могли проводиться в Китае, и исследования динамики шин в Китае быстро продвинулись вперед.
За более чем 40 лет, стремясь преодолеть теоретические и технические трудности исследования динамики шин и объединить их с реальными потребностями автомобильного развития Китая, научно-исследовательская группа автора завершила серию инноваций в теории, методах, оборудовании и прикладных технологиях динамики шин и создала относительно полную, полнофункциональную высокоточную технологическую систему динамики шин:
(1) Предложены единая теория моделирования динамики шин и новый метод нестационарного моделирования связанных передаточных матриц. Используя нормализованное преобразование многомерных входных данных шины, создается единая модель безразмерной комбинации многих переменных, позволяющая решить задачу высокоточного теоретического моделирования во всех условиях работы.
(2) Создан метод разделения и введения динамического коэффициента трения шины с дорожным покрытием; объединили преимущества полного рабочего состояния и граничной высокой точности теоретической модели, а также локальную высокую точность эмпирического моделирования, создали полуфизическую модель шины UniTire и реализовали высокоточное выражение практической модели шины с полным рабочим состоянием.
(3) Для решения задачи высокоточного тестирования динамических характеристик шин во всех условиях эксплуатации были разработаны комплексный четырехзвенный стенд для испытания шин с развязкой движения и всепогодный вседорожный стенд с имитацией фрикционных характеристик протектора в условиях микроокружения.
(4) Был предложен пошаговый метод высокоточной идентификации для классификации параметров модели шин UniTire, а также разработано прикладное программное обеспечение модели шин UniTire и программное обеспечение инструмента идентификации параметров для удовлетворения потребностей различных этапов проектирования автомобилей для решения проблемы высокоточного применения моделей шин при разработке автомобилей.
Результаты исследований широко используются в автомобильной промышленности, играя важную роль в улучшении независимого развития Китая и возможностей технологических инноваций в автомобилях, а также в содействии технологическому прогрессу в автомобильной промышленности.
1.2 Основные особенности исследования
1.2.1 Основная идея
Шины представляют собой многослойные гетерогенные конструкции, которые часто находятся в состоянии больших деформаций вследствие контакта качения, и исследование их динамики всегда было международной проблемой. Высокоточная система динамики шин в рабочем состоянии включает в себя две основные технологии: одна - технология высокоточного тестирования характеристик шин в полностью рабочем состоянии;Во-вторых, это высокоточная технология моделирования характеристик полного рабочего состояния практической модели шины. Ввиду этих двух аспектов, по сравнению с зарубежными исследованиями, исследования в этой книге основаны на совершенно новой технической идее.
В зарубежных исследованиях динамики шин профессор Пачейка из Нидерландов, как представитель, проделал очень систематическую и глубокую работу в области теоретических исследований, но идеи в инженерных приложениях по-прежнему основаны на“ опыт&рдкво; преобладают экспериментальные исследования и модельные исследования, которые развиваются параллельно и имеют мало корреляции.Чисто эмпирический метод является основным методом создания моделей шин, то есть основан на наблюдении большого количества данных испытаний шин, поиске математических формул относительно умной формы и использовании технологии идентификации параметров для установления чисто эмпирического описания выходных и входных переменных динамических характеристик шины.Наиболее репрезентативной является модель шины MF, предложенная профессором Пачейкой. Теоретические модели в основном используют конкретные допущения, которые имеют небольшой применимый диапазон условий работы и низкую точность.В разработке технологий испытаний шин доминируют коммерческие компании, например, американская компания МТС.Однако из-за неспособности полностью понять теорию динамики шин и требования к моделированию, разрабатываемое оборудование часто отклоняется от требований моделирования и даже снижает точность испытаний из-за конструктивных недостатков.
В Китае в течение длительного времени научно-исследовательская группа автора была первой, кто систематически проводил исследования динамики шин, используя технические идеи, основанные на&Ldquo; теория”В качестве основы, посредством создания теоретической модели полного состояния, выясняются внутренние связи, лежащие в основе сложных динамических явлений в шинах, и на основе руководства теоретической модели создается полуфизическая модель шин UniTire, которая опирается на преимущества эмпирического моделирования;в то же время под руководством теории уточняются цели разработки оборудования для испытаний шин и создается полноценная высокоточная технология испытаний, которая сочетает в себе собственное оборудование для испытания характеристик шины и оборудование для испытания характеристик трения шин на дороге.Практика показывает, что на основе общего&Ldquo; теория”Ядро, интегрированное развитие технологии испытания динамики автошины и технологии моделирования более способствует правильному созданию полной состояния, высокоточной технологической системы динамики автошины, которая отвечает фактическим потребностям развития автомобиля.
1.2.2 Основные характеристики
**, Создать высокоточную единую теорию моделирования динамики шин при всех условиях эксплуатации: для многомерных входных данных предлагается новый метод нестационарного моделирования, основанный на сложной передаточной матрице связи деформаций каркаса с использованием“Функция накопления деформации”'s Pade расширение получает точные многомерные эффективные входные данные.Он использует унифицированное определение скорости скольжения и безразмерное преобразование скорости скольжения для реализации обработки нормализации многомерных эффективных входных данных шины.При условии произвольного распределения давления в следе контакта шины создается единая теоретическая модель безразмерной суммарной силы сдвига шины и безразмерной скорости скольжения, позволяющая точно рассчитывать динамические характеристики шины в сложных сложных условиях работы и достигать высокоточного теоретического моделирования динамических характеристик шины во всех условиях работы.
Трудность теоретического моделирования динамики шины состоит в том, чтобы предоставить аналитическую модель, которая обеспечивала бы теоретическую точность для многомерных входных сложных условий работы шины. Поскольку аналитические модели могут обеспечить более глубокий анализ характера динамики шин, основной целью исследований стали высокоточные аналитические модели во всех рабочих условиях.
Однако кажущаяся простой тороидальная шина на самом деле представляет собой чрезвычайно сложную нелинейную систему.Зарубежные усилия по созданию высокоточных аналитических моделей для всех условий труда были ограничены, а их исследования теоретических моделей дошли до двух крайностей: во-первых, модель слишком проста и использует множество конкретных допущений.Хотя получаются простые аналитические формулы, такие как модели Fiala, UA Tire и т. д., но поскольку результаты моделей не являются универсальными, такие модели можно применять только к конкретным условиям работы, а при моделировании используются упрощенные допущения, поэтому точность модели невысока; во-вторых, модели слишком сложны, например модели конечных элементов, основанные на определяющих соотношениях и геометрической информации о материалах шин. Такие модели могут предоставлять только численные решения и не могут получить руководящие аналитические соотношения, и их трудно применять при разработке автомобилей из-за чрезвычайно низкой вычислительной эффективности. Именно потому, что прорывов в исследованиях высокоточных теоретических моделей при всех условиях работы мало, зарубежные учёные полагают ещё больше.“Эмпирическое моделирование”Это единственный выход для практических моделей динамики автошин.
В прорывах, достигнутых научно-исследовательской группой автора, в основном использовались следующие три технологии:
(1) Точное получение достоверных входных данных. Динамические характеристики шины определяются эффективным воздействием за счет упругой релаксации шины.Матрицу передачи сцепления при сложном деформировании каркаса устанавливают с помощью“Функция накопления деформации”E(s)&&Расширение Pade Delta;Et(s) обеспечивает точный эффективный входной сигнал шины.
(2) Обработка нормализации многомерных входных данных шины. Определите единую скорость скольжения, чтобы нормализовать многомерные входные данные движения, такие как боковое отклонение шины, крен, отклонение, движение и торможение, а затем используйте безразмерное преобразование скорости скольжения для нормализации всех многомерных входных данных о различных дорожных покрытиях, скоростях и входных данных давления в шинах.
(3) Единая теоретическая модель характеристик шин.Из-за сложности вертикального распределения давления в пятне контакта шины контактное давление не должно быть представлено конкретной функцией распределения.Поэтому для получения единой теоретической модели динамических характеристик шины используется произвольная функция распределения давления с безразмерной скоростью скольжения в качестве входных данных.Поскольку эта единая теоретическая модель применима ко всем ситуациям с распределением давления в зоне воздействия, точность теоретической модели гарантирована. С использованием вышеуказанной технологии метод теоретического моделирования динамики высокоточной шины при всех условиях работы показан на рисунке 1.1.
В таблице 1.1 показано сравнение теоретической модели, созданной в этой книге, с моделями шин Fiala и UA.
№ #, создать метод разделения и вставки функции динамического коэффициента трения шины с дорогой, чтобы устранить ошибки характеристик трения шины с дорогой, вызванные различиями в параметрах поверхности дороги, скорости и давления в шинах во время моделирования, а также повысить точность приложений моделирования моделей шин;удовлетворять граничным условиям каждого порядка при выполнении максимального и минимального скольжения единой теоретической модели и строить безразмерную полную сдвиговую силу и безразмерную скорость скольжения. Соотношения экспоненциальной функции с использованием методов эмпирического моделирования для выражения локальных сложных аналитических отношений в теоретических моделях, интеграции преимуществ полного рабочего состояния теоретической модели и высокой точности границ, а также локальной высокой точности эмпирического моделирования для создания полуфизической модели шины UniTire для решения проблемы высокоточного выражения практических моделей шин с полным рабочим состоянием.
Ключевым вопросом, который необходимо решить для практических моделей шин, является высокоточное выражение динамических характеристик модели в сложных составных условиях работы.Для моделирования динамики автомобиля требуется, чтобы модель шины имела“ высокая точность”, а многомерные входные сложные условия работы, которые на самом деле испытывают шины, делают“Все условия труда”Станет основным требованием для практических моделей автошин.
Из-за нелинейности сцепления шины, основанной на“ опыт”Метод моделирования не может решить“Все условия труда”С“ высокая точность”Казалось бы противоречивое отношение между.Для эмпирической модели добавление одномерных входных данных в модель требует изменения общей формы модели и добавления большого количества параметров. Если он превышает определенный критический размер, эмпирическую модель вообще невозможно создать, поэтому трудно реализовать метод эмпирического моделирования.“Высокая точность во всех условиях работы”Требования, такие как всемирно известная модель автошины MF, в настоящее время могут обеспечить общее моделирование четырехмерного ввода бокового отклонения, крена, продольного скольжения и вертикальной нагрузки только при условии обеспечения определенной точности.
В высокоточной модели шины UniTire во всех условиях работы, созданной авторским научным коллективом, используются следующие ключевые технологии:
(1) Разделение и вставка функции динамического коэффициента трения между шиной и дорогой.Согласно единой теоретической модели, динамические характеристики шины представляют собой нелинейный синтез собственных характеристик шины и характеристик сцепления шины с дорогой. На основе данных испытаний шин и использования технологии идентификации параметров можно разделить собственные характеристики шины и характеристики сцепления шины с дорогой.Учитывая, что дорожные условия, скорость качения и параметры давления в шинах не будут полностью согласованы между испытанием шины и моделированием транспортного средства, характеристики сцепления шины с дорогой в изменяющихся условиях моделирования и неизмененные собственные характеристики шины могут быть использованы для повторного синтеза точных динамических характеристик шины.“ вставьте”Коэффициент трения автошины-дороги обеспечивает точность модели автошины во время моделирования.
(2) Технология полуфизического моделирования, сочетающая высокоточные преимущества теоретической модели во всех рабочих условиях и границах с локальными высокоточными преимуществами эмпирического моделирования.Из единой теоретической модели характеристик шин видно, что единое выражение безразмерной суммарной силы сдвига и безразмерной скорости скольжения является залогом обеспечения высокой точности практической модели во всех условиях работы. Поэтому при моделировании UniTire мы фокусируемся на построении взаимосвязи между безразмерной общей силой сдвига и безразмерной скоростью скольжения и используем экспоненциальную функцию e, чтобы сделать граничные условия каждого порядка модели шины UniTire при максимальном и минимальном скольжении соответствующими теоретической модели, гарантируя, что модель шины UniTire имеет высокую точность во всех рабочих условиях и границах. В то же время локальные сложные аналитические зависимости в теоретической модели выражаются эмпирическими моделями для достижения высокой точности локального моделирования. Создана высокоточная полуфизическая модель UniTire во всех условиях работы:
Рисунок 1.2. Сравнение данных испытаний и результатов модели шины MF, предоставленных General Motors в США, с моделью шины UniTire с точки зрения точности модели, прогнозирующей способности и объема испытаний, необходимых для моделирования: Модель шины UniTire более точна, чем модель шины MF, во всех условиях сравнения. Модель шины UniTire обладает возможностями прогнозирования и экономит на 46% данных моделирования, чем модель шины MF.
В-третьих, был разработан испытательный стенд для испытания низкоскоростных плоских композитных четырехзвенных шин с развязкой движения для решения проблем износа шин, испытаний в установившемся режиме и высокоточных испытаний качения и качения.Для решения задачи испытания динамических характеристик трения протектора на высоких скоростях был разработан стенд с микросредой, всепогодными (дождь, туман, температура, влажность) и всеми дорожными условиями, имитирующими характеристики сцепления протектора на высоких скоростях. Сочетание двух комплектов оборудования позволяет проводить высокоточные испытания динамических характеристик шин в любых условиях эксплуатации.
Высокая точность является общим требованием для экспериментальных испытаний.Из-за особенностей сопряжения многомерных входных и многомерных выходных шин высокая точность во всех рабочих условиях стала трудностью при тестировании динамических характеристик шин.
Зарубежное оборудование для испытаний шин в основном разрабатывается коммерческими компаниями. Например, серия стендов для испытания плоских высокоскоростных шин Flat-Trac, разработанная компанией MTS в США. Хотя высокоскоростная прокатка шин достигается в лаборатории, это оборудование больше подходит для сравнительных испытаний динамических характеристик до и после усовершенствованной конструкции шин и не полностью отвечает требованиям высокоточного тестирования моделирования шин во всех рабочих условиях.Flat-Trac Испытательный стенд имеет следующие две проблемы: во-первых, чтобы избежать чрезмерного износа шин во время испытания и повлиять на точность испытания, необходимо использовать быстрое рулевое движение шины относительно поверхности дороги, чтобы реализовать ввод угла скольжения шины. В это время шина находится в квазистационарном рабочем состоянии, и полученные результаты испытаний не соответствуют потребностям модели шины в данных испытаний в установившемся состоянии. Кроме того, он также будет генерировать дополнительные данные о движении шины, влияющие на результаты испытаний; во-вторых, во время важного испытания составных рабочих условий при качении и скольжении центр пятна контакта шины динамически перемещается, что не только затрудняет расчет шестикомпонентной силы шины, но также вызывает дополнительное боковое отклонение и входное отклонение из-за движения центра следа, снижая точность испытания.
Под руководством единой теории моделирования динамики шин научно-исследовательская группа автора самостоятельно разработала испытательное оборудование для проверки собственных характеристик шины и характеристик сцепления шины с дорогой, а также создала полноценную высокоточную систему оборудования для испытаний динамики шин.
Стенд для испытания низкоскоростных плоских композитных четырехзвенных шин с развязкой движения (рис. 1.3) используется для проверки собственных характеристик шины. Низкоскоростная прокатка обеспечивает низкий износ и отсутствие повреждений испытуемой шины, а также позволяет получить точные характеристики установившихся характеристик. В то же время инновационный составной четырехзвенный механизм развязки движения гарантирует, что пересечение оси крена испытательного стенда и оси крена всегда совпадает с центром метки контакта шины во время испытания характеристик качения и переходных характеристик качения шины, исключая ненужный крен.
Эта книга — первая монография в Китае, всесторонне объясняющая динамику автомобильных шин. Это краткое изложение результатов исследований автора за последние 40 лет.Книга начинается с упрощенной теоретической модели шин с постоянным коэффициентом трения, обсуждается влияние динамического коэффициента трения на механические свойства шин, знакомится с высокоточной моделью шин UniTire во всех рабочих условиях и знакомится с ее расширенными возможностями применения и прогнозирования. На основе стационарного моделирования объясняются нестационарные характеристики шин при боковом прогибе, продольном скольжении, крене и динамической нагрузке, проводятся исследования средне- и высокочастотных динамических характеристик неровных дорожных покрытий. Наконец, он знакомит с содержанием исследований динамических испытаний и применения шин.
Инженер-разработчик автомобилестроения; инженер-разработчик шин; магистр и докторант автомобильной техники в колледжах и университетах.