第
34
卷第
10
期
2013
年
10
月
哈尔滨工程大学学报
Vol.34
No.10
Oct.2013
Journal of Harbin Engineering University
考虑轮胎和路面特性的车辆制动稳定性分析
许洪国
1
，马彬
1
，许言
2
(
1.
吉林大学交通学院，吉林长春，
130022;2.
长春汽车工业高等专科学校，吉林长春，
130000)
摘
要：轮胎和路面特性对车辆制动稳定性具有重要影响．基于路面分形理论和
GW
接触理论对轮胎路面实际接触面积
模型和粘弹性能量损失进行了简化，建立了改进的滑动摩擦因数模型，着重分析了轮胎和路面特性对滑动摩擦因数的作
用；通过引入
Fiala
非线性轮胎模型，考虑了轮胎和路面特性对轮胎作用力的影响；根据
15DOF
整车模型的适当简化，提出
了考虑轮胎动摩擦特性的整车模型．应用
PC-Crash
对整车模型进行了验证，使用
Matlab
对模型进行了仿真分析．结果表明：
该模型能够表征轮胎和路面特性对车辆制动稳定性的影响，为研究车辆制动时各轮胎动态力差异提供理论基础．
关键词：整车模型；
15
DOF
；滑动摩擦；稳定性；
PC-Crash
doi: 10.3969/j.issn.1006-7043.201211083.
网络出版地址：
http
://www.cnki.net/kcms/ detaiV23.1390.
U.20130917
.1038.002.html
中图分类号：
U461.1
文献标志码：
A
文章编号：
1006-7043(
2013)
10-1287-07
Analysis
of
the vehicle
braking
stability
considering the
tire
and
pavement features
XU
Hongguo1
,MA
Bin1 ,XU
Yan2
(
1.
College
of
Transportation, Jilin
University,
Changchun
130022, China;
2.
Changchun
Automobile
IndustrγInstitute
,
Changchun
130000, China)
Abstract:
The tyre
and
pavement features have a great influence on the vehicle braking stability. Based on the theo-
巧
of
pavement fracture
and
the GW contact theory, the real contact
area
model
and
the viscoelastic energy loss of
tyre-pavement are simplified. An improved sliding friction factor model is proposed for analyzing the impact of the
tyre
and
pavement feature on the sliding friction factor; through the introduction of the nonlinear Fiala tyre
model,
the impact caused by tyre
and
pavement to the tyre force are considered. A new vehicle model which considers the
dynamic friction characteristic of tyre has
been
proposed on basis of the simplification of the 15 DOF vehicle model.
PC-Crash
is applied for verifying the vehicle model
and
Matlab is used to
ca
町
out
simulation analysis for the mod-
el. The results show
that,
the model may accurately characterize the influence caused by the tyre
and
pavement
characteristics to the vehicle braking stability, providing a theoretical basis for researching the difference between
the dynamic forces of tyres in vehicle braking.
Keywords:
vehicle model; 15
DOF;
sliding friction; braking stability; PC-Crash
汽车制动失稳是造成重大交通事故的一个主要
原因．轮胎和路面是轮胎与地面接触时的
2
个摩擦
副，不同轮胎和路面之间的作用力差异会造成同一
车辆具有不同稳定性．轮胎路面作用力为滑动摩擦
因数的函数且受轮胎和路面的影响较大，因而轮胎
收稿日期：
2012-11-26.
网络出版时间：
2013-9-17
10:38:24.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（
51078167
）；运输车辆运行安
全技术交通行业重点实验室开放基金资助项目
(
20111220).
作者简介：许洪国
(1955
－），男，教授，博士生导师；
马彬（
1985
－），男，博士研究生
通信作者：马彬，
E
mail:
mabinll@mails.jlu.edu.cn.
和路面特性对车辆制动稳定性具有较大的影响．车
辆制动稳定性道路试验戚本较高，危险系数较大，因
此解析轮胎和路面特性对车辆制动稳定性的影响具
有理论和现实意义，也能够为精确分析轮胎路面作
用力特性和轮胎印迹特性提供理论依据．
关于车辆非稳、态动力学模型的研究，多为分析
车辆模型参数对车辆动态参数变化的影响［
I
］、用于
车辆制动稳定性的控制［
2
］以及对车辆制动系统的
评价［
3
］，也有运用车辆非稳态动力学模型对轮胎力
进行估计［
4
］，但均未考虑滑动摩擦作用的影响，且
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34
卷第
10
期
2013
年
10
月
哈尔滨工程大学学报
Vol.34
No.10
Oct.2013
Journal of Harbin Engineering University
考虑轮胎和路面特性的车辆制动稳定性分析
许洪国
1
，马彬
1
，许言
2
(
1.
吉林大学交通学院，吉林长春，
130022;2.
长春汽车工业高等专科学校，吉林长春，
130000)
摘
要：轮胎和路面特性对车辆制动稳定性具有重要影响．基于路面分形理论和
GW
接触理论对轮胎路面实际接触面积
模型和粘弹性能量损失进行了简化，建立了改进的滑动摩擦因数模型，着重分析了轮胎和路面特性对滑动摩擦因数的作
用；通过引入
Fiala
非线性轮胎模型，考虑了轮胎和路面特性对轮胎作用力的影响；根据
15DOF
整车模型的适当简化，提出
了考虑轮胎动摩擦特性的整车模型．应用
PC-Crash
对整车模型进行了验证，使用
Matlab
对模型进行了仿真分析．结果表明：
该模型能够表征轮胎和路面特性对车辆制动稳定性的影响，为研究车辆制动时各轮胎动态力差异提供理论基础．
关键词：整车模型；
15
DOF
；滑动摩擦；稳定性；
PC-Crash
doi: 10.3969/j.issn.1006-7043.201211083.
网络出版地址：
http
://www.cnki.net/kcms/ detaiV23.1390.
U.20130917
.1038.002.html
中图分类号：
U461.1
文献标志码：
A
文章编号：
1006-7043(
2013)
10-1287-07
Analysis
of
the vehicle
braking
stability
considering the
tire
and
pavement features
XU
Hongguo1
,MA
Bin1 ,XU
Yan2
(
1.
College
of
Transportation, Jilin
University,
Changchun
130022, China;
2.
Changchun
Automobile
IndustrγInstitute
,
Changchun
130000, China)
Abstract:
The tyre
and
pavement features have a great influence on the vehicle braking stability. Based on the theo-
巧
of
pavement fracture
and
the GW contact theory, the real contact
area
model
and
the viscoelastic energy loss of
tyre-pavement are simplified. An improved sliding friction factor model is proposed for analyzing the impact of the
tyre
and
pavement feature on the sliding friction factor; through the introduction of the nonlinear Fiala tyre
model,
the impact caused by tyre
and
pavement to the tyre force are considered. A new vehicle model which considers the
dynamic friction characteristic of tyre has
been
proposed on basis of the simplification of the 15 DOF vehicle model.
PC-Crash
is applied for verifying the vehicle model
and
Matlab is used to
ca
町
out
simulation analysis for the mod-
el. The results show
that,
the model may accurately characterize the influence caused by the tyre
and
pavement
characteristics to the vehicle braking stability, providing a theoretical basis for researching the difference between
the dynamic forces of tyres in vehicle braking.
Keywords:
vehicle model; 15
DOF;
sliding friction; braking stability; PC-Crash
汽车制动失稳是造成重大交通事故的一个主要
原因．轮胎和路面是轮胎与地面接触时的
2
个摩擦
副，不同轮胎和路面之间的作用力差异会造成同一
车辆具有不同稳定性．轮胎路面作用力为滑动摩擦
因数的函数且受轮胎和路面的影响较大，因而轮胎
收稿日期：
2012-11-26.
网络出版时间：
2013-9-17
10:38:24.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（
51078167
）；运输车辆运行安
全技术交通行业重点实验室开放基金资助项目
(
20111220).
作者简介：许洪国
(1955
－），男，教授，博士生导师；
马彬（
1985
－），男，博士研究生
通信作者：马彬，
E
mail:
mabinll@mails.jlu.edu.cn.
和路面特性对车辆制动稳定性具有较大的影响．车
辆制动稳定性道路试验戚本较高，危险系数较大，因
此解析轮胎和路面特性对车辆制动稳定性的影响具
有理论和现实意义，也能够为精确分析轮胎路面作
用力特性和轮胎印迹特性提供理论依据．
关于车辆非稳、态动力学模型的研究，多为分析
车辆模型参数对车辆动态参数变化的影响［
I
］、用于
车辆制动稳定性的控制［
2
］以及对车辆制动系统的
评价［
3
］，也有运用车辆非稳态动力学模型对轮胎力
进行估计［
4
］，但均未考虑滑动摩擦作用的影响，且
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