CN104236928B - 一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法 - Google Patents
一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于轮胎力学特性试验领域，具体的说涉及一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法，轮胎非滚动时在轮胎力学特性试验台上分别设置轮胎的侧倾角、侧偏角及负载半径，锁止这些设置，实现轮胎滚动时稳态侧偏力学特性的高精度测试，并对测试得到的数据进行多轮次插值得到目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷下的轮胎稳态侧偏力学特性数据，目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷是指试验要求或研究人员所关心的侧倾角、侧偏角及垂直载荷。该方法具有简单、易实施、高精度的特点，且不需要高成本的具有较高控制精度的轮胎力学特性试验台。
Description
技术领域
本发明属于轮胎力学特性试验领域，具体的说涉及一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法。
背景技术
轮胎稳态侧偏力学特性主要是指负载且侧倾的轮胎稳态侧偏滚动时胎面与路面间相互作用产生的侧向力、回正力矩及翻倾力矩与侧偏角、侧倾角及垂直载荷之间的关系。轮胎稳态侧偏力学特性是轮胎力学特性的一个重要部分，对汽车的操纵稳定性有至关重要的影响，是汽车性能分析与设计的基础。因此，获得准确可靠的轮胎稳态侧偏力学特性数据具有重要意义。
在环境温度及路面状况一定的条件下，轮胎稳态侧偏力学特性的主要影响因素为侧偏角、侧倾角及垂直载荷，因此高精度的轮胎稳态侧偏力学特性测试要从侧偏角、侧倾角及垂直载荷的控制精度和轮胎六分力测量精度两方面来保证。轮胎六分力的测量精度主要取决于试验台所用轮胎多分力传感器的精度，现在专业的轮胎多分力传感器精度已达到测试要求，但侧偏角、侧倾角及垂直载荷的控制精度则与试验方法密切相关。目前，为更清楚的显示轮胎稳态侧偏非线性力学特征，常用的测试方法都是采用测试中保持轮胎垂直载荷恒定，改变侧偏角来获得这一垂直载荷下轮胎稳态侧偏力学特性。然而由于轮胎在稳态侧偏力学特性试验中时刻处于动态滚动过程中，给轮胎侧倾角、侧偏角及垂直载荷的控制带来一定的困难，同时又因胎体具有耦合弹性，轮胎在受侧向力作用时垂直刚度会发生变化，引起垂直载荷的改变，进一步增加了轮胎恒定垂直载荷控制的困难，因此，这种试验方法对试验设备的控制精度要求较高。但基于商业方面的考虑，一些人主张用具有高控制精度的试验设备来获取高精度的轮胎稳态侧偏力学特性，如MTS公司的Flat-Trac系列试验台采用了高响应频率高精度伺服加载系统，尽管这种试验台可以将侧偏角、侧倾角及垂直载荷控制在比较高的精度范围内，但实际试验也很难做到测试得到的垂直载荷、侧偏角及侧倾角与试验要求完全一致，且因试验台成本太高，限制了此类试验台的广泛应用。吉林大学发明的系列平板式低速轮胎试验台，采用闭环液压伺服加载系统或电动伺服加载系统，因测试得到的试验数据主要用于建立轮胎模型，该试验台强调测试结果的精确性，不重视测试得到的垂直载荷、侧偏角及侧倾角与试验要求的一致性，因此得到的测试数据很难直接用于基于测试结果的对比分析。
因此，如何根据轮胎稳态侧偏力学特性试验的特点，制定合理的试验方法就成为提高轮胎稳态侧偏力学特性试验精度的关键。合理的试验方法需要分析各个试验参数控制的难易程度，在试验中控制容易控制的试验参数，将不易控制的参数作为试验结果输出，这样的试验方法才能较容易地高精度实施。在轮胎稳态侧偏力学特性试验中，由于轮胎是时刻处于动态过程中，使得试验过程中侧偏角、侧倾角及垂直载荷控制变得困难，而在轮胎静态非滚动时实现上述控制就很容易，因此提出一种“轮胎非滚动时设置并锁定侧偏角、侧倾角及负载半径，滚动时测量垂直载荷、侧向力、回正力矩及翻倾力矩”的轮胎稳态侧偏力学特性试验操作方法、结合多轮次插值得到目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷下的轮胎稳态侧偏力学特性数据的高精度试验方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简单、易实施、精度高的轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法。本发明为解决上述问题，而采用以下技术方案，轮胎非滚动时在轮胎力学特性试验台上分别设置轮胎的侧倾角、侧偏角及负载半径，锁止这些设置，实现轮胎滚动时稳态侧偏力学特性的高精度测试，并对测试得到的数据进行多轮次插值得到目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷下的轮胎稳态侧偏力学特性数据，目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷是指试验要求或研究人员所关心的侧倾角、侧偏角及垂直载荷。
更进一步，所述的试验操作，具体包括以下操作步骤：
a、将符合测试要求规格、胎压的被测试轮胎安装在轮胎力学特性试验台上；
b、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧倾角定位机构，使轮胎侧倾角接近试验要求的侧倾角，锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；
c、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧偏角定位机构，使轮胎侧偏角接近试验要求的侧偏角，锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；
d、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的垂直加载机构，使轮胎垂直载荷接近试验要求的垂直载荷，锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
e、启动模拟路面运动系统，使轮胎处于稳态滚动状态，开始轮胎侧偏力学特性测试，记录测试数据，所述测试数据包括轮胎试验实测侧倾角、实测侧偏角、实测垂直载荷、实测侧向力、实测回正力矩及实测翻倾力矩；
f、测试完成后，停止模拟路面运动系统，使轮胎再次处于非滚动状态，解锁垂直加载机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的垂直载荷，再次锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
g、重复步骤e-f，直至所有试验要求垂直载荷的测试完成；
h、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧偏角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧偏角，再次锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；
i、重复步骤d-h，直至所有试验要求侧偏角的测试完成；
j、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧倾角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧倾角，再次锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；
k、重复步骤c-j，直至所有试验要求侧倾角的测试完成。
该操作方法适用于往复平板式轮胎试验台、平带式轮胎试验台或转鼓式轮胎试验台。
需对测试得到的数据进行多轮次插值处理，具体包括以下步骤：
⑴提取某一实测侧倾角下的所有测试数据，包括实测侧偏角、实测垂直载荷、实测侧向力、实测回正力矩、实测翻倾力矩；
⑵提取该实测侧倾角及某一实测侧偏角下的所有测试数据；
⑶针对该实测侧倾角及某一实测侧偏角下的所有测试数据：提取实测侧向力与实测垂直载荷的数据对，建立实测侧向力与实测垂直载荷关系的数据集；提取实测回正力矩与实测垂直载荷的数据对，建立实测回正力矩与实测垂直载荷关系的数据集；提取实测翻倾力矩与实测垂直载荷的数据对，建立实测翻倾力矩与实测垂直载荷关系的数据集；
⑷以步骤⑶中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第一轮次的插值处理：实测侧向力与实测垂直载荷关系的插值、实测回正力矩与实测垂直载荷关系的插值、实测翻倾力矩与实测垂直载荷关系的插值，获得在此实测侧倾角、实测侧偏角下，所有目标垂直载荷所对应的第一轮次侧向力、第一轮次回正力矩及第一轮次翻倾力矩数据；
⑸针对在此实测侧倾角、其它实测侧偏角下的所有测试数据，重复步骤⑵-⑷,直到完成在此实测侧倾角、所有实测侧偏角下相关测试数据的第一轮次插值处理；
⑹由步骤⑸中第一轮次插值得到的数据中，获得该实测侧倾角、某一目标垂直载荷下所对应实测侧偏角、第一轮次侧向力、第一轮次回正力矩、第一轮次翻倾力矩：提取第一轮次侧向力与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次侧向力与实测侧偏角关系的数据集；提取第一轮次回正力矩与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次回正力矩与实测侧偏角关系的数据集；提取第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角关系的数据集；
⑺以步骤⑹中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第二轮次的插值处理：第一轮次侧向力与实测侧偏角关系的插值、第一轮次回正力矩与实测侧偏角关系的插值、第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角关系的插值，获得在此实测侧倾角、目标垂直载荷下，所有目标侧偏角所对应的第二轮次侧向力、第二轮次回正力矩及第二轮次翻倾力矩数据；
⑻针对由第一轮次插值得到的数据，获得在此实测侧倾角、其它目标垂直载荷下的相对应数据，重复步骤⑹-⑺,直到完成在此实测侧倾角、所有目标垂直载荷下相关数据的第二轮次插值处理；
⑼针对其它实测侧倾角下的测试数据重复步骤⑴-⑻,直到完成所有实测侧倾角下测试数据的第一轮次及第二轮次插值处理；
⑽从第二轮次插值获得的数据中，针对某一目标垂直载荷、某一目标侧偏角组合所对应的实测侧倾角、第二轮次侧向力、第二轮次回正力矩、第二轮次翻倾力矩：提取第二轮次侧向力与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次侧向力与实测侧倾角关系的数据集；提取第二轮次回正力矩与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次回正力矩与实测侧倾角关系的数据集；提取第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角关系的数据集；
⑾以步骤⑽中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第三轮次的插值处理：第二轮次侧向力与实测侧倾角关系的插值、第二轮次回正力矩与实测侧倾角关系的插值、第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角关系的插值，获得此目标垂直载荷、目标侧偏角下，所有目标侧倾角所对应的第三轮次侧向力、第三轮次回正力矩及第三轮次翻倾力矩数据；
⑿从第二轮次插值获得的数据中，针对其它目标垂直载荷、目标侧偏角组合对应的数据，重复步骤⑽-⑾,直到完成所有相关数据的第三轮次插值处理，即可得到全部目标侧倾角、目标侧偏角及目标垂直载荷组合下的轮胎稳态侧偏力学特性数据。
所述的插值法为三次样条插值法、三次埃尔米特插值法或牛顿插值法。
本发明具有以下优点和效果：
1、通过在轮胎非滚动状态时锁定侧倾角、侧偏角及负载半径实现轮胎滚动状态时稳态侧偏力学特性测试，得到具有恒定侧倾角、侧偏角及稳定垂直载荷的高质量测试数据。试验操作方法具有简单、易实施、精度高的特点，同时因不需要复杂的高精度伺服加载系统，对轮胎力学特性试验台控制性能要求低，不需要高成本的轮胎力学特性试验台。
2、通过对测试数据三轮次的插值得到目标侧偏角、侧倾角及垂直载荷下的轮胎稳态侧偏力学特性数据，与常规试验方法得到的试验数据相比，本方法所获得的轮胎稳态侧偏力学特性数据更精确，也更方便研究人员使用。
附图说明
图1是本发明一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验操作方法流程图。
图2是本发明一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验数据处理流程图。
γ：实测侧倾角；α：实测侧偏角；Fz：实测垂直载荷；
Fy：实测侧向力；Mz：实测回正力矩；Mx:实测翻倾力矩；
γ′：目标侧倾角；α′：目标侧偏角；Fz’：目标垂直载荷；
Fy′：第一轮次侧向力；Mz′：第一轮次回正力矩；Mx′:第一轮次翻倾力矩；
Fy″：第二轮次侧向力；Mz″：第二轮次回正力矩；Mx″:第二轮次翻倾力矩；
Fy″′：第三轮次侧向力；Mz″′：第三轮次回正力矩；Mx″′:第三轮次翻倾力矩；
具体实施方式
以下将结合附图1、附图2和实施例对轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法进行详细说明。
在本实施例中，试验操作是这样进行的：
a、被测试轮胎规格为235/65R15,测试胎压为250kpa，正确安装在轮胎力学特性试验台上(例如平板式轮胎试验台、平带式轮胎力学特性试验台)。
b、试验要求侧倾角分别是0.5°，1.0°，2.0°，4.0°，6.0°，8.0°，9.0°；试验要求侧偏角分别是0.5°，1.0°，2.0°，4.0°，6.0°，9.0°，12.0°，14.0°；试验要求垂直载荷分别为1700.0N，4800.0N，7900.0N，10000.0N，12000.0N。
c、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧倾角定位机构，使轮胎侧倾角接近试验要求的侧倾角，如0.5°，锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变，此时实测侧倾角γ为0.000018°；
d、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧偏角定位机构，使轮胎侧偏角接近试验要求的侧偏角，如0.5°，锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变，此时实测侧偏角α为0.001337°；
e、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的垂直加载机构，使轮胎垂直载荷接近试验要求的垂直载荷，如1700.0N，锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
f、启动模拟路面运动系统，使轮胎滚动速度为4km/h，当轮胎处于稳态滚动状态即开始轮胎侧偏力学特性测试，记录测试数据，所述测试数据包括轮胎试验实测侧倾角、实测侧偏角、实测垂直载荷、实测侧向力、实测回正力矩及实测翻倾力矩，如上述工况测试得到的实测侧倾角γ为0.000018°、实测侧偏角α为0.001337°、实测垂直载荷Fz为1559.161743N、实测侧向力Fy为45.103558N、实测回正力矩Mz为-0.654690Nm、实测翻倾力矩Mx为-5.349291Nm；
g、测试完成后，停止模拟路面运动系统，使轮胎再次处于非滚动状态，解锁垂直加载机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的垂直载荷，如4800.0N，再次锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
h、重复步骤e-f，直至所有试验要求垂直载荷的测试完成；
i、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧偏角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧偏角，如14.0°，再次锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变，此时实测侧偏角α为15.000544°；
j、重复步骤d-h，直至所有试验要求侧偏角的测试完成；
k、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧倾角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧倾角，如9.0°，再次锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变，此时实测侧倾角γ为10.000054°；
l、重复步骤c-j，直至所有试验要求侧倾角的测试完成。部分实测数据如表1所示：
表1
在本实施例中，多轮次插值处理的具体步骤如下所述：
为了得到目标侧偏角α′、目标侧倾角γ′以及目标垂直载荷Fz′下的轮胎稳态侧偏力学特性数据，需要对上述试验操作得到的测试数据进行处理。目标侧倾角γ′、目标侧偏角α′、目标垂直载荷Fz′为试验要求侧倾角、试验要求侧偏角、试验要求垂直载荷或研究人员所关心侧倾角、侧偏角、垂直载荷。下面以获得试验要求侧倾角为4.0°、试验要求侧偏角为4.0°、试验要求垂直载荷为7900.0N工况下的侧向力、回正力矩、翻倾力矩为例说明该数据处理方法。
⑴提取实测侧倾角γ为0.000018°下的实测数据，表2表示的是包括实测侧偏角α、实测垂直载荷Fz、实测侧向力Fy、实测回正力矩Mz、实测翻倾力矩Mx的数据。
表2
⑵提取实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下的数据，如表3所示
表3
| γ | α | Fz | Fy | Mz | Mx |
| 0.000018 | 0.001337 | 1559.161743 | 45.103558 | -0.654690 | -5.349291 |
| 0.000018 | 0.001337 | 4680.201172 | 207.655380 | -7.944684 | -16.588739 |
| 0.000018 | 0.001337 | 7772.127441 | 281.874939 | -16.285105 | -30.456364 |
| 0.000018 | 0.001337 | 10142.382813 | 288.200958 | -21.408957 | -42.460484 |
| 0.000018 | 0.001337 | 12483.454102 | 275.106445 | -25.684155 | -54.241966 |
⑶针对实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下的数据：提取实测侧向力Fy与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测侧向力Fy与实测垂直载荷Fz关系的数据集；提取实测回正力矩Mz与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测回正力矩Mz与实测垂直载荷Fz关系的数据集；提取实测翻倾力矩Mx与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测翻倾力矩Mx与实测垂直载荷Fz关系的数据集。表4、5、6分别示出了三种关系数据。
表4
| Fz | Fy |
| 1559.161743 | 45.103558 |
| 4680.201172 | 207.655380 |
| 7772.127441 | 281.874939 |
| 10142.382813 | 288.200958 |
| 12483.454102 | 275.106445 |
表5
表6
| Fz | Mx |
| 1559.161743 | -5.349291 |
| 4680.201172 | -16.588739 |
| 7772.127441 | -30.456364 |
| 10142.382813 | -42.460484 |
| 12483.454102 | -54.241966 |
⑷以步骤⑶中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第一轮次的插值处理：实测侧向力与实测垂直载荷关系的插值、实测回正力矩与实测垂直载荷关系的插值、实测翻倾力矩与实测垂直载荷关系的插值，获得在此实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下，试验要求垂直载荷为7900.0N所对应的第一轮次侧向力Fy′、第一轮次回正力矩Mz′及第一轮次翻倾力矩Mx′；插值结果如表7所示：
表7
| γ | α | Fz′ | Fy′ | Mz′ | Mx′ |
| 0.000018 | 0.001337 | 7900.0 | 283.0999 | -16.5996 | -31.0865 |
⑸针对实测侧倾角为0.000018°，其它实测侧偏角下的测试数据，重复步骤⑵-⑷。完成在实测侧倾角为0.000018°，所有实测侧偏角α下相关数据对试验要求垂直载荷7900.0N的第一轮次插值，插值结果如表8所示：
表8
| γ | α | Fz′ | Fy′ | Mz′ | Mx′ |
| 0.000018 | 0.001337 | 7900.0 | 283.0999 | -16.5996 | -31.0865 |
| 0.000018 | 1.000768 | 7900.0 | -1.3433e+03 | 50.8350 | -11.1335 |
| 0.000018 | 2.000148 | 7900.0 | -2.7730e+03 | 99.3531 | 10.7575 |
| 0.000018 | 4.000667 | 7900.0 | -4.6981e+03 | 122.4970 | 55.4086 |
| 0.000018 | 6.000102 | 7900.0 | -5.6357e+03 | 104.7540 | 89.5812 |
| 0.000018 | 9.000227 | 7900.0 | -6.3269e+03 | 70.7279 | 125.0344 |
| 0.000018 | 12.001032 | 7900.0 | -6.8019e+03 | 47.6344 | 155.1008 |
| 0.000018 | 15.000544 | 7900.0 | -7.0665e+03 | 27.3404 | 174.5723 |
⑹由步骤⑸中第一轮次插值得到的数据中，获得实测侧倾角为0.000018°、试验要求垂直载荷Fz’为7900.0N下所对应的实测侧偏角α、第一轮次侧向力Fy′、第一轮次回正力矩Mz′、第一轮次翻倾力矩Mx′；提取第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α关系的数据集；提取第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α关系的数据集；提取第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α关系的数据集；分别如表9、10、11所示：
表9
表10
| α | Mz′ |
| 0.001337 | -16.5996 |
| 1.000768 | 50.8350 |
| 2.000148 | 99.3531 |
| 4.000667 | 122.4970 |
| 6.000102 | 104.7540 |
| 9.000227 | 70.7279 |
| 12.001032 | 47.6344 |
| 15.000544 | 27.3404 |
表11
| α | Mx′ |
| 0.001337 | -31.0865 |
| 1.000768 | -11.1335 |
| 2.000148 | 10.7575 |
| 4.000667 | 55.4086 |
| 6.000102 | 89.5812 |
| 9.000227 | 125.0344 |
| 12.001032 | 155.1008 |
| 15.000544 | 174.5723 |
⑺以步骤⑹中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第二轮次的插值处理：第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α关系的插值、第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α关系的插值、第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α关系的插值，获得在实测侧倾角为0.000018°、试验要求垂直载荷为7900.0N下，试验要求侧偏角4.0°所对应的第二轮次侧向力Fy″、第二轮次回正力矩Mz″及第二轮次翻倾力矩Mx″插值。插值结果如表12所示：
表12
| γ | α′ | Fz′ | Fy″ | Mz″ | Mx″ |
| 0.000018 | 4.0 | 7900.0 | -4.6977e+03 | 122.4995 | 55.3950 |
⑻针对由第一轮次插值得到的数据中获得的，在此实测侧倾角0.000018°下、其它垂直载荷下的相对应数据，重复步骤⑹-⑺,直到完成在此实测侧倾角0.000018°、所有试验要求垂直载荷Fz′下相关数据的第二轮次插值处理；
⑼针对其它试验侧倾角重复步骤⑴-⑻,直到完成所有实测侧倾角γ下测试数据的第一轮及第二轮次插值处理；所有实测侧倾角γ下的第一轮及第二轮次插值结果如表13、表14所示：
表13
表14
| γ | α′ | Fz′ | Fy″ | Mz″ | Mx″ |
| 0.000018 | 4.0 | 7900.0 | -4.6977e+03 | 122.4995 | 55.3950 |
| 1.000001 | 4.0 | 7900.0 | -4.5296e+03 | 147.3035 | 34.6978 |
| 2.000017 | 4.0 | 7900.0 | -4.3136e+03 | 158.2688 | 12.2130 |
| 4.000033 | 4.0 | 7900.0 | -4.0296e+03 | 168.8981 | -37.4810 |
| 6.000057 | 4.0 | 7900.0 | -3.7715e+03 | 178.0605 | -86.1727 |
| 8.000061 | 4.0 | 7900.0 | -3.5421e+03 | 187.2725 | -130.9564 |
| 10.000054 | 4.0 | 7900.0 | -3.3050e+03 | 196.5935 | -170.0743 |
⑽由第二轮次插值获得的数据中，获得试验要求垂直载荷7900.0N、试验要求侧偏角4.0°组合所对应的实测侧倾角γ、第二轮次侧向力Fy″、第二轮次回正力矩Mz″、第二轮次翻倾力矩Mx″：提取第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ关系的数据集；提取第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ关系的数据集；提取第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ关系的数据集；上述数据集如表15、16、17所示：
表15
| γ | Fy″ |
| 0.000018 | -4.6977e+03 |
| 1.000001 | -4.5296e+03 |
| 2.000017 | -4.3136e+03 |
| 4.000033 | -4.0296e+03 |
| 6.000057 | -3.7715e+03 |
| 8.000061 | -3.5421e+03 |
| 10.000054 | -3.3050e+03 |
表16
| γ | Mz″ |
| 0.000018 | 122.4995 |
| 1.000001 | 147.3035 |
| 2.000017 | 158.2688 |
| 4.000033 | 168.8981 |
| 6.000057 | 178.0605 |
| 8.000061 | 187.2725 |
| 10.000054 | 196.5935 |
表17
⑾以步骤⑽中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第三轮次的插值处理：第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ关系的插值、第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ系的插值、第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ关系的插值，获得试验要求垂直载荷7900.0N、试验要求侧偏角4.0°下，试验要求侧倾角4.0°所对应的第三轮次侧向力Fy″′、第三轮次回正力矩Mz″′、第三轮次翻倾力矩值Mx″′；如表18所示
表18
| γ′ | α′ | Fz′ | Fy″′ | Mz″′ | Mx″′ |
| 4.0 | 4.0 | 7900.0 | -4.0296e+03 | 168.8979 | -37.4802 |
⑿针对由第二轮次插值获得的数据中，获得其它试验要求垂直载荷、试验要求侧偏角组合下的相对应数据，重复步骤⑽-⑾,直到完成所有相关数据的第三轮次插值处理，即可得到全部试验要求侧偏角、试验要求侧倾角、试验要求垂直载荷组合工况下轮胎稳态侧偏力学特性数据。
本数据处理方法除了可以获得在试验要求侧倾角、试验要求侧偏角、试验要求垂直载荷下的对应的侧向力、回正力矩、翻倾力矩，还可以获得在试验要求侧倾角、试验要求侧偏角、试验要求垂直载荷范围内其它未测试工况下研究人员所关心侧倾角、侧偏角、垂直载荷下的侧向力、回正力矩、翻倾力矩。下面以获得研究人员所关心侧倾角为3.0°、侧偏角3.0°、垂直载荷7850.0N下的侧向力、回正力矩、翻倾力矩为例说明该数据处理方法。
⑴提取实测侧倾角γ为0.000018°下的实测数据，表19表示的是包括实测侧偏角α、实测垂直载荷Fz、实测侧向力Fy、实测回正力矩Mz、实测翻倾力矩Mx的数据。
表19
⑵提取实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下的数据，如表20所示：
表20
| γ | α | Fz | Fy | Mz | Mx |
| 0.000018 | 0.001337 | 1559.161743 | 45.103558 | -0.654690 | -5.349291 |
| 0.000018 | 0.001337 | 4680.201172 | 207.655380 | -7.944684 | -16.588739 |
| 0.000018 | 0.001337 | 7772.127441 | 281.874939 | -16.285105 | -30.456364 |
| 0.000018 | 0.001337 | 10142.382813 | 288.200958 | -21.408957 | -42.460484 |
| 0.000018 | 0.001337 | 12483.454102 | 275.106445 | -25.684155 | -54.241966 |
⑶针对实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下的数据：提取实测侧向力Fy与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测侧向力Fy与实测垂直载荷Fz关系的数据集；提取实测回正力矩Mz与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测回正力矩Mz与实测垂直载荷Fz关系的数据集；提取实测翻倾力矩Mx与实测垂直载荷Fz的数据对，建立实测翻倾力矩Mx与实测垂直载荷Fz关系的数据集。表21、22、23分别示出了三种关系数据。
表21
| Fz | Fy |
| 1559.161743 | 45.103558 |
| 4680.201172 | 207.655380 |
| 7772.127441 | 281.874939 |
| 10142.382813 | 288.200958 |
| 12483.454102 | 275.106445 |
表22
| Fz | Mz |
| 1559.161743 | -0.654690 |
| 4680.201172 | -7.944684 |
| 7772.127441 | -16.285105 |
| 10142.382813 | -21.408957 |
| 12484.908203 | -25.684155 |
表23
| Fz | Mx |
| 1559.161743 | -5.349291 |
| 4680.201172 | -16.588739 |
| 7772.127441 | -30.456364 |
| 10142.382813 | -42.460484 |
| 12483.454102 | -54.241966 |
⑷以步骤⑶中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第一轮次的插值处理：实测侧向力Fy与实测垂直载荷Fz关系的插值、实测回正力矩Mz与实测垂直载荷Fz关系的插值、实测翻倾力矩Mx与实测垂直载荷Fz关系的插值，获得在此实测侧倾角为0.000018°、实测侧偏角为0.001337°下，研究人员所关心垂直载荷为7850.0N所对应的第一轮次侧向力Fy′、第一轮次回正力矩Mz′及第一轮次翻倾力矩Mx′；插值结果如表24所示：
表24
| γ | α | Fz′ | Fy′ | Mz′ | Mx′ |
| 0.000018 | 0.001337 | 7850.0 | 282.6357 | -16.4773 | -30.8397 |
⑸针对实测侧倾角为0.000018°，其它实测侧偏角下的测试数据，重复步骤⑵-⑷。完成在实测侧倾角为0.000018°，所有实测侧偏角α下相关数据对研究人员所关心垂直载荷7850.0N的第一轮次插值，插值结果如表25所示：
表25
| γ | α | Fz′ | Fy′ | Mz′ | Mx′ |
| 0.000018 | 0.001337 | 7850.0 | 282.6357 | -16.4773 | -30.8397 |
| 0.000018 | 1.000768 | 7850.0 | -1.3401e+03 | 50.4146 | -11.4147 |
| 0.000018 | 2.000148 | 7850.0 | -2.7650e+03 | 98.4369 | 9.9837 |
| 0.000018 | 4.000667 | 7850.0 | -4.6796e+03 | 121.2151 | 53.8272 |
| 0.000018 | 6.000102 | 7850.0 | -5.6119e+03 | 103.5561 | 87.4578 |
| 0.000018 | 9.000227 | 7850.0 | -6.2981e+03 | 69.7793 | 122.2881 |
| 0.000018 | 12.001032 | 7850.0 | -6.7696e+03 | 46.8963 | 151.8630 |
| 0.000018 | 15.000544 | 7850.0 | -7.0315e+03 | 26.8659 | 171.0090 |
⑹由步骤⑸中第一轮次插值得到的数据中，获得实测侧倾角为0.000018°、研究人员所关心垂直载荷为7850.0N下所对应的实测侧偏角α、第一轮次侧向力Fy′、第一轮次回正力矩Mz′、第一轮次翻倾力矩Mx′；提取第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α关系的数据集；提取第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α关系的数据集；提取第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α的数据对，建立第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α关系的数据集；分别如表26、27、28所示：
表26
| α | Fy′ |
| 0.001337 | 282.6357 |
| 1.000768 | -1.3401e+03 |
| 2.000148 | -2.7650e+03 |
| 4.000667 | -4.6796e+03 |
| 6.000102 | -5.6119e+03 |
| 9.000227 | -6.2981e+03 |
| 12.001032 | -6.7696e+03 |
| 15.000544 | -7.0315e+03 |
表27
| α | Mz′ |
| 0.001337 | -16.4773 |
| 1.000768 | 50.4146 |
| 2.000148 | 98.4369 |
| 4.000667 | 121.2151 |
| 6.000102 | 103.5561 |
| 9.000227 | 69.7793 |
| 12.001032 | 46.8963 |
| 15.000544 | 26.8659 |
表28
⑺以步骤⑹中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第二轮次的插值处理：第一轮次侧向力Fy′与实测侧偏角α关系的插值、第一轮次回正力矩Mz′与实测侧偏角α关系的插值、第一轮次翻倾力矩Mx′与实测侧偏角α关系的插值，获得在实测侧倾角为0.000018°、研究人员所关心垂直载荷为7850.0N下，研究人员所关心侧偏角为3.0°所对应的第二轮次侧向力Fy″、第二轮次回正力矩Mz″及第二轮次翻倾力矩Mx″插值。插值结果如表29所示：
表29
| γ | α′ | Fz′ | Fy″ | Mz″ | Mx″ |
| 0.000018 | 3.0 | 7850.0 | -3.8736e+03 | 119.3542 | 32.4661 |
⑻针对由第一轮次插值得到的数据，获得在此实测侧倾角0.000018°下、其它研究人员所关心垂直载荷下的相对应数据，重复步骤⑹-⑺,直到完成在此实测侧倾角0.000018°、所有研究人员所关心垂直载荷下相关数据的第二轮次插值处理；
⑼针对其它实测侧倾角重复步骤⑴-⑻,直到完成所有实测侧倾角γ下测试数据的第一轮及第二轮次插值处理；所有实测侧倾角γ下的第一轮及第二轮次插值结果如表30、表31所示：
表30
表31
| γ | α′ | Fz′ | Fy″ | Mz″ | Mx″ |
| 0.000018 | 3.0 | 7850.0 | -3.8736e+03 | 119.3542 | 32.4661 |
| 1.000001 | 3.0 | 7850.0 | -3.6704e+03 | 132.5515 | 6.6030 |
| 2.000017 | 3.0 | 7850.0 | -3.4406e+03 | 135.6343 | -18.3764 |
| 4.000033 | 3.0 | 7850.0 | -3.1794e+03 | 143.3393 | -70.9956 |
| 6.000057 | 3.0 | 7850.0 | -2.9369e+03 | 150.8299 | -123.0190 |
| 8.000061 | 3.0 | 7850.0 | -2.7124e+03 | 158.8093 | -172.7307 |
| 10.000054 | 3.0 | 7850.0 | -2.4862e+03 | 167.0633 | -217.7421 |
⑽由第二轮次插值获得的数据中，获得研究人员所关心垂直载荷7850.0N、研究人员所关心侧偏角3.0°组合所对应的实测侧倾角γ、第二轮次侧向力Fy″、第二轮次回正力矩Mz″、第二轮次翻倾力矩Mx″：提取第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ关系的数据集；提取第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ关系的数据集；提取第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ的数据对，建立第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ关系的数据集；上述数据集如表32、33、34所示：
表32
| γ | Fy″ |
| 0.000018 | -3.8736e+03 |
| 1.000001 | -3.6704e+03 |
| 2.000017 | -3.4406e+03 |
| 4.000033 | -3.1794e+03 |
| 6.000057 | -2.9369e+03 |
| 8.000061 | -2.7124e+03 |
| 10.000054 | -2.4862e+03 |
表33
| γ | Mz″ |
| 0.000018 | 119.3542 |
| 1.000001 | 132.5515 |
| 2.000017 | 135.6343 |
| 4.000033 | 143.3393 |
| 6.000057 | 150.8299 |
| 8.000061 | 158.8093 |
| 10.000054 | 167.0633 |
表34
| γ | Mx″ |
| 0.000018 | 32.4661 |
| 1.000001 | 6.6030 |
| 2.000017 | -18.3764 |
| 4.000033 | -70.9956 |
| 6.000057 | -123.0190 |
| 8.000061 | -172.7307 |
| 10.000054 | -217.7421 |
⑾以步骤⑽中三个数据集中的数据为基础，选择三次样条插值法，进行第三轮次的插值处理：第二轮次侧向力Fy″与实测侧倾角γ关系的插值、第二轮次回正力矩Mz″与实测侧倾角γ关系的插值、第二轮次翻倾力矩Mx″与实测侧倾角γ关系的插值，获得研究人员所关心垂直载荷7850.0N、研究人员所关心侧偏角3.0°及研究人员所关心侧倾角3.0°所对应的第三轮次侧向力Fy″′、第三轮次回正力矩Mz″′、第三轮次翻倾力矩值Mx″′；如表35所示：
表35
| γ′ | α′ | Fz′ | Fy″′ | Mz″′ | Mx″′ |
| 3.0 | 3.0 | 7850.0 | -3.2867e+03 | 138.8156 | -44.3797 |
⑿针对由第二轮次插值获得的数据中，获得其它研究人员所关心垂直载荷、研究人员所关心侧偏角组合下的相对应数据，重复步骤⑽-⑾,直到完成所有相关数据的第三轮次插值处理，即可得到全部研究人员所关心侧偏角、侧倾角及垂直载荷组合工况下轮胎稳态侧偏力学特性数据。
Claims (4)
1.一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法，其特征在于，
轮胎非滚动时在轮胎力学特性试验台上分别设置轮胎的侧倾角、侧偏角及负载半径，锁止这些设置，实现轮胎滚动时稳态侧偏力学特性的高精度测试，并对测试得到的数据进行多轮次插值得到目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷下的轮胎稳态侧偏力学特性数据，目标侧倾角、侧偏角及垂直载荷是指试验要求或研究人员所关心的侧倾角、侧偏角及垂直载荷，具体包括以下操作步骤：
a、将符合测试要求规格、胎压的被测试轮胎安装在轮胎力学特性试验台上；
b、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧倾角定位机构，使轮胎侧倾角接近试验要求的侧倾角，锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；
c、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的侧偏角定位机构，使轮胎侧偏角接近试验要求的侧偏角，锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；
d、不启动模拟路面运动系统，在轮胎非滚动状态下调整轮胎力学特性试验台的垂直加载机构，使轮胎垂直载荷接近试验要求的垂直载荷，锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
e、启动模拟路面运动系统，使轮胎处于稳态滚动状态，开始轮胎侧偏力学特性测试，记录测试数据，所述测试数据包括轮胎试验实测侧倾角、实测侧偏角、实测垂直载荷、实测侧向力、实测回正力矩及实测翻倾力矩；
f、测试完成后，停止模拟路面运动系统，使轮胎再次处于非滚动状态，解锁垂直加载机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的垂直载荷，再次锁止垂直加载机构，保持轮胎负载半径不变；
g、重复步骤e-f，直至所有试验要求垂直载荷的测试完成；
h、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧偏角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧偏角，再次锁止侧偏角定位机构，保持轮胎侧偏角不变；
i、重复步骤d-h，直至所有试验要求侧偏角的测试完成；
j、停止模拟路面运动系统，使轮胎处于非滚动状态，解锁侧倾角定位机构后调整该机构使轮胎接近下一个试验要求的侧倾角，再次锁止侧倾角定位机构，保持轮胎侧倾角不变；
k、重复步骤c-j，直至所有试验要求侧倾角的测试完成。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法，其特征在于，
需对测试得到的数据进行多轮次插值处理，具体包括以下步骤：
⑴提取某一实测侧倾角下的所有测试数据，包括实测侧偏角、实测垂直载荷、实测侧向力、实测回正力矩、实测翻倾力矩；
⑵提取该实测侧倾角及某一实测侧偏角下的所有测试数据；
⑶针对该实测侧倾角及某一实测侧偏角下的所有测试数据：提取实测侧向力与实测垂直载荷的数据对，建立实测侧向力与实测垂直载荷关系的数据集；提取实测回正力矩与实测垂直载荷的数据对，建立实测回正力矩与实测垂直载荷关系的数据集；提取实测翻倾力矩与实测垂直载荷的数据对，建立实测翻倾力矩与实测垂直载荷关系的数据集；
⑷以步骤⑶中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第一轮次的插值处理：实测侧向力与实测垂直载荷关系的插值、实测回正力矩与实测垂直载荷关系的插值、实测翻倾力矩与实测垂直载荷关系的插值，获得在此实测侧倾角、实测侧偏角下，所有目标垂直载荷所对应的第一轮次侧向力、第一轮次回正力矩及第一轮次翻倾力矩数据；
⑸针对在此实测侧倾角、其它实测侧偏角下的所有测试数据，重复步骤⑵-⑷,直到完成在此实测侧倾角、所有实测侧偏角下相关测试数据的第一轮次插值处理；
⑹由步骤⑸中第一轮次插值得到的数据中，获得该实测侧倾角、某一目标垂直载荷下所对应实测侧偏角、第一轮次侧向力、第一轮次回正力矩、第一轮次翻倾力矩：提取第一轮次侧向力与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次侧向力与实测侧偏角关系的数据集；提取第一轮次回正力矩与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次回正力矩与实测侧偏角关系的数据集；提取第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角的数据对，建立第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角关系的数据集；
⑺以步骤⑹中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第二轮次的插值处理：第一轮次侧向力与实测侧偏角关系的插值、第一轮次回正力矩与实测侧偏角关系的插值、第一轮次翻倾力矩与实测侧偏角关系的插值，获得在此实测侧倾角、目标垂直载荷下，所有目标侧偏角所对应的第二轮次侧向力、第二轮次回正力矩及第二轮次翻倾力矩数据；
⑻针对由第一轮次插值得到的数据，获得在此实测侧倾角、其它目标垂直载荷下的相对应数据，重复步骤⑹-⑺,直到完成在此实测侧倾角、所有目标垂直载荷下相关数据的第二轮次插值处理；
⑼针对其它实测侧倾角下的测试数据重复步骤⑴-⑻,直到完成所有实测侧倾角下测试数据的第一轮次及第二轮次插值处理；
⑽从第二轮次插值获得的数据中，针对某一目标垂直载荷、某一目标侧偏角组合所对应的实测侧倾角、第二轮次侧向力、第二轮次回正力矩、第二轮次翻倾力矩：提取第二轮次侧向力与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次侧向力与实测侧倾角关系的数据集；提取第二轮次回正力矩与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次回正力矩与实测侧倾角关系的数据集；提取第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角的数据对，建立第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角关系的数据集；
⑾以步骤⑽中三个数据集中的数据为基础，选择插值法，进行第三轮次的插值处理：第二轮次侧向力与实测侧倾角关系的插值、第二轮次回正力矩与实测侧倾角关系的插值、第二轮次翻倾力矩与实测侧倾角关系的插值，获得此目标垂直载荷、目标侧偏角下，所有目标侧倾角所对应的第三轮次侧向力、第三轮次回正力矩及第三轮次翻倾力矩数据；
⑿从第二轮次插值获得的数据中，针对其它目标垂直载荷、目标侧偏角组合对应的数据，重复步骤⑽-⑾,直到完成所有相关数据的第三轮次插值处理，即可得到全部目标侧倾角、目标侧偏角及目标垂直载荷组合下的轮胎稳态侧偏力学特性数据。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法，其特征在于，该操作适用于往复平板式轮胎试验台、平带式轮胎试验台或转鼓式轮胎试验台。
4.根据权利要求2所述的一种轮胎稳态侧偏力学特性的试验方法，其特征在于，所述的插值法为三次样条插值法、三次埃尔米特插值法或牛顿插值法。
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