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轮胎学习引入与轮胎数据来源
车轮与轮胎
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本帖最后由 长沙理工赛车队 于
10:47 编辑
& && & 大家好，我是长沙理工大学CRT赛车队的刘泽，感谢FSAE中国联盟提供的平台，今天与大家交流一下关于轮胎方面的知识。首先在开始前我觉得应该自己问一句为什么要对轮胎和其特性进行学习，大家看RCVD最前面就是关于轮胎特性的介绍，可见它是基石般的存在，它是控制车辆的核心。在没有接触FSAE之前说实话没觉得轮胎有多重要，但在接触之后总有前辈跟我说，轮胎是整车设计的基础！但究竟怎么个基础法，真的一点概念都没有，而且不知道怎么入门，看RCVD也是一知半解，摸不到头脑，只知道用ADAMS分析的时候没有准确的轮胎模型，分析出来的结果我觉得不靠谱。下面我就把认为相对基础的，对于轮胎学习有帮助的内容与大家分享下，希望对大家的学习有帮助：& && & 赛车所使用的橡胶轮胎不是那么容易能够去分析的，它是一种很复杂的混合物，这种混合物包含了碳黑，钢丝帘线或纤维等等物质，我们通过帘线的走向来去区分子午线轮胎或者是斜交轮胎，而赛车一般都是用的是斜交轮胎，可以同时对三个平面提供支撑。& && & 轮胎与地面接触时不可避免的需要考虑附着系数，有些同学在考虑附着系数的时候还局限于附着系数0-1，而这种情况根本不适用于实际情况，所以要超脱高中学的平面物理范畴。实在理解的时候可以想象地面是个齿条，而轮胎是个齿轮，所以这样想的话附着系数不可能在0-1的范围内。或者通过观察侧向力或纵向力与载荷之间比值也可以发现，轮胎并不遵循牛顿的摩擦定律，这是因为此时轮胎不再理想条件下，而附着系数也收到N多因素的影响，如温度，湿度，路面，胎面等等。比较有意思的是滑移率与纵向和侧向附着系数的关系，我们可以通过图发现，侧向附着系数在0滑移率的时候最大，在100%滑移率时降到接近0，而纵向力在20%左右滑移率最大，而随着滑移率的增加而降低。通过认识滑移率与附着系数的关系科研人员发明了ABS，如果你想直观的感受附着系数，请你在LSF中驾驶一辆赛车在入弯后时猛制动并转向，或者猛加速并转向。& && & 当然除了对附着系数需要认识之外，还需要对轮胎坐标系进行认识。RCVD中是SAE轮胎坐标系，不过需要注意的是而在ADAMS里应用魔术公式建立的数学模型遵循的坐标系为TYDEX C-Axis和W-Axis轮胎坐标系（都属于ISO轮胎坐标系），一定要注意哦。下表是这俩个坐标系的方向区别，大家也可以看ADAMSTire帮助。
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10:39 上传
& && & 像滑移角，外倾角，滑移率的RCVD里很详细，我这里也就没必要赘述。下面需要向大家介绍下我所处理的轮胎数据来源。需要进行处理的轮胎数据来源于The Formula SAE Tire Test Consortium (FSAE TTC) ，该组织主要为全球FSAE大学车队有偿提供精确地轮胎数据以便于应用在赛车的设计。& && & FSAE TTC轮胎测试实验至今为止已完成五轮实验，主要测试的是Hoosier轮胎，也有大陆轮胎等。实验平台来自TIRF（CalspanTire Research Facility）用于针对FSAE赛车常用轮胎的测试。该平台是世界上首款高速，高载荷，六分量平皮带轮胎测试仪器它的技术参数如下：
来自TIRF的轮胎实验平台技术参数额定载荷最高53400N（12000lb）额定载荷变化速率最高8900N/s（2000lb/s）轮胎垂直运动速率最高17.75cm/s（7in/s）底部传送带速率最高200mph侧偏角±30deg，最高可达90deg侧偏角变化速率最高10deg/s倾角±30deg，最高可达50deg倾角变化速率最高7deg/s胎压可在测试中瞬时变化或有规律的变化底部传送带表面可得到不同的表面摩擦系数，水层深度在0.125~10.2mm之间选择最大轮胎外廓直径119.4cm（47in）最大轮胎胎面宽61cm（24in）传送带带宽71.1cm（28in）
QQ截图21.png (282.09 KB, 下载次数: 24)
10:28 上传
图1.1&&TIRF轮胎试验台
& && & 该平台输出的实验数据是按照SAE轮胎坐标系确定的。为了保证试验数据能够满足实际需要，故在试验开始前对轮胎的工况进行了限定。我所举例的轮胎数据为第五轮数据，在测试前会有一个暖胎的阶段，以保证轮胎试验的准确和实用性。& && & 在其侧向力学特性测试中，主要对按照胎压为82.74Kpa，68.95KPa以及96.53Kpa顺序的三种工况下的轮胎进行试验，其中每种胎压下还要进行外倾角分别为0°, 2°, 4°, 1°, 3°这五种外倾角工况下的测试，每个外倾角工况还包括分别为1555.81N，666.78N，222.26N，1111.26N，444.52N的这五种垂直载荷工况测试，在测试之中，侧偏角一直按照每4°/s从-4°到+12°，再到-12°，再到+3°的周期变化，且轮胎为自由滚动状态，速率为40.26km/h。& && & 在其纵向力学特性测试中，主要对按照胎压为82.74Kpa，68.95KPa以及96.53Kpa顺序的三种工况下的轮胎进行试验，其中每种胎压下还要进行外倾角分别为0°, 2°, 4°这三种外倾角工况下的测试，每个外倾角工况还包括对侧偏角分别为0°，-3°以及-6°的三种滑移角工况下的测试，而每个侧偏角工况下又分别对垂直载荷为1555.81N，666.78N，1111.26N，222.26N的这四种垂直载荷工况进行测试。测试之中，滑移率始终保持从+0.20 到-0.20 再到 +0.20，这样周期的变化。& && & 侧向力学特性测试是为了模拟轮胎纯侧向，滑移率接近0时的工况；而纵向力学特性测试是为了模拟轮胎纯纵向，侧偏角为0°时的工况，以及模拟混合工况，即侧偏角与滑移率都呈周期性变化时的工况。& && & 相信通过上述轮胎数据介绍，相信有同学会了解这些测试数据的来源与意义。除了帮助我们熟知轮胎力学特性外，还能帮助我们了解轮胎在不同尺寸，胎宽，胎压，胎温，外倾角之间的区别与联系，通过建立相应的轮胎模型（主要是建立魔术公式这种经验模型）让轮胎的选择分析与赛车设计融为一体。轮胎知识很深，尤其是轮胎模型的建立，很多学者付出了大量的时间甚至一生，但直到今天完全精准的模型还没有，像魔术公式建立的模型MSE（所求值与实验值的均方）在3%左右，算是非常精确的了，而FIALA和UA这两种理论模型的MSE都在20%以上。& && & 因为签了保密协议数据是不允许透露的，大家如果感兴趣可以去下面的网址购买，去支持RCVD的作者尊敬的DouglasL.Milliken教授，支持下一轮轮胎数据测试。
Powered by二、前车轮采用&双重叉骨悬挂系统&(double wishbone)。后轮采用多连杆悬挂。
三、采用四轮碟刹，F1的刹车片使用的是陶瓷碳纤维材料，其具有很强的耐热性。能经受1000摄氏度的高温。
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国际汽联颁布的关于方程式赛车的定义中明确规定了，方程式赛车是不能有车轮盖的。
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