[底盘] 轮胎与汽车动力学的关系

独善其身

　　轮胎设计参数有很多，我会在后面提到对整车各方面性能的影响时列举一些关键参数。
　　首先提一下，轮胎有四个基本功能：负荷能力(耐久性)，制动驱动能力(干湿路面行驶性能)，缓冲功能(NVH,振动与乘坐舒适性)，牵引功能(操纵稳定性)。而且由于轮胎性能要求的多样化，性能之间相互制约的现象很多。往往提升某方面的性能，会以降低其他方面的性能为代价。

　　关于整车操纵稳定性
　　地毯图(不同垂向载荷下侧向力与侧偏角的关系)，高夫图(不同垂向载荷下侧向力与回正力矩的关系)，摩擦椭圆图，对于汽车厂商该都是很重要的参数。整车建模中轮胎模型的精度则需要视车辆建模精度和需要分析的问题而定。
　　如果是一个普通的汽车操纵动力学模型，与轮胎相关的参数包括前后轮胎侧偏刚度，前后轮胎外倾刚度，前后轮胎垂向刚度等。在轴距确定，质心位置确定的情况下，表征车辆操纵稳定性的稳定裕度就只是前后轮胎侧偏刚度的函数，就此来说，轮胎侧偏刚度是个直接关系车辆不足转向或过多转向特性的关键参数。
　　如果是一个研究前轮摆振必须考虑轮胎非稳态特性的模型，则还需要加上轮胎侧向刚度，轮胎滚动半径，轮胎滚动阻力系数，轮胎拖距和轮胎侧偏松弛长度等。
　　不同的研究问题不同的模型精度，用到的参数会不同，对轮胎的建模也会不同。
　　即使是最常用的魔术公式现在也已经有很多个版本了。

　　关于平顺性和NVH
　　轮胎的噪声可分成两种：一是轮胎表面振动引起空气扰动而放射出的直接噪声或称车外噪声;二是轮胎直接或间接地成为激振源，振动通过悬架和车架传至车身，成为车厢内的噪声，这样的噪声叫做间接噪声，也称为车内噪声。间接噪声影响车内乘客的乘坐舒适度。
　　平顺性(我即理解为间接噪声)与轮胎相关的关键参数该是垂向滚动刚度和垂向阻尼。汽车厂商好像就把轮胎看成弹簧，更关注悬架，减振器，导向机构和座椅。
　　实验研究方面，轮胎厂商里，我见过这样的研究报道，轮胎径向和周向振动特性与车辆行驶在粗糙路面或者道路接缝处时的振动噪声有密切关系，可以通过改善轮胎的振动特性来降低汽车的这些振动噪声。相关参数是轮胎的固有频率，振动方式与振动传递率(捶击法测得)。研究路面噪声波谱(试验车测得)与振动传递率之间的关系。
　　理论研究方面，相关的模型有Ring-on-elastic-foundation，SWIFT-Tire，F-Tire，RMOD-K等

　　关于制动匹配
　　关于制动的重要参数是最大制动摩擦力和锁紧制动摩擦力，还有轮胎涉水能力(这个与胎面花纹设计密切相关)您提到的制动匹配，是指轮胎性能对ABS或TCS的影响吗?
　　这个还需要关心制动力和驱动力随滑移率变化曲线的形状，有可能还要考虑轮胎非稳态性能的影响。
　　关于如何考虑这些参数，如前所说，由于轮胎性能要求的多样化，往往提升某方面的性能，会以降低其他方面的性能为代价。比如说，为了得到更好的操纵性能，我希望得到一个侧偏刚度很高的轮胎，这个可能能够通过调整轮胎的结构参数来实现，但是，有很大可能会以牺牲其他性能如平顺性NVH和负荷能力，或者以提高成本为代价。
　　目前的轮胎设计，我个人的看法是试图达到负荷能力与寿命最优的。汽车厂商和普通消费者最关心的也是轮胎的负荷能力与寿命。关键参数包括最大负荷，最高速度，磨耗情况等。一个新设计出来，轮胎厂商首先要做的，就是大量的耐久性试验，看看使用寿命能有多少公里，考察轮胎是否安全。在此基础上，才会关心其他问题。


转自：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... UuAFRCEiUCoATRJq#rd