18203

18203

شبيه سازي تاير هوشمند به منظور تخمين ضريب اصطكاك و تحليل ارتباط آن با پارامترهاي متغير تاير

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم هاي ديناميكي خودرو

آبان ماه 1396

دكترسلمان ابراهيمي نژاد رفسنجاني - دكتر مسعود دهمرده

خودرو

امروزه سيستم‌هاي ايمني خودرو همچون كنترل پايداري الكترونيكي و سيستم ترمز ضد قفل مورد توجه بسياري قرار گرفته است. يكي از راه¬هاي بهبود اين سيستم¬ها داشتن اطلاعاتي مانند ضريب اصطكاك، نيرو و گشتاور از طرف تاير مي‌باشد. در كارهاي انجام شده در قبل محاسبه اين نيروها توسط سنسورهاي مختلفي مانند سنسور كرنش¬سنج، نوري،شتاب¬سنج، دوربين محاسبه شده است كه در اين بين سنسورهاي شتاب‌سنج و كرنش سنج كاربرد بيشتري پيدا كردند. اما براي تخمين ضريب اصطكاك، كرنش سنج به دليل محاسبه كرنش موضعي دقت بالايي ندارند. براي اندازه‌گيري طول سطح تماس طبق تحقيقات گزارش شده سنسورهاي شتاب‌سنج داراي دقت بالاتري به نسبت ديگر سنسورها مي¬باشند. به اين منظور در اين مقاله از سنسور شتاب‌سنج استفاده شده است. براي اين كار ابتدا به طراحي مدل دو بعدي از سطح مقطع تاير پرداخته شده است. سپس با دوران سطح مقطع به اندازه 360 درجه حول محور گذرنده از چرخ ها، مدل كامل 3 بعدي تايرها با اندازه المان هاي نابرابر توليد شده است. سه سنسورشتاب‌سنج كه برروي گره دركنارهم بر روي آستر داخلي تاير تعريف شده است. شتاب‌سنجي كه در مركز تاير قرار دارد براي محاسبه طول سطح تماس در مركز سطح تماس تاير و جاده استفاده مي¬شود. بعد از آن به تخمين فشار باد درون تاير و تخمين نيروي عمودي از طريق روابط بين اين دو پارامتر با طول سطح تماس پرداخته شده است، كه در قبل اين دو پارمتر از طريق طول سطح تماس محاسبه نشده است. همچنين براي بررسي رفتار تاير در سرپيچ با الهام گرفتن از تحقيقات گذشته كه با سنسور كرنش سنج انجام شده است از دو سنسور شتاب¬سنج ديگر كه در دو لبه تاير قرار دارد و بعد از محاسبه طول سطح تماس در لبه بيرون و داخل و از طريق نسبت بين اين دو طول به تخمين نيروهاي جانبي و گشتاور تاير پرداخته شده است. بعد از آن به دنبال پيدا كردن روابطي بين نيروي جانبي در تاير و گشتاور با نسبت طول¬ سطح تماس در قسمت بيروني به داخلي تاير انجام گرفته است. روش ارائه شده قابليت به كارگيري در شرايط مختلف رانندگي از جمله مانور گردش و حركت در ميسر مستقيم را دارد. همچنين با توجه به فرمول براش مقدار ضريب اصطكاك بين تاير و جاده تخمين زده شده است. در آخر، نتايج تحليل يك مدل المان محدود سه بعدي از تاير با مشخصات 175/505R13 كه با نتايج تجربي كارهاي پيشين صحه-گذاري شده است، تاير فشار بين KPa40تا KPa140و بار N250 تا N1400 مي¬تواند تحمل كند كه اين مدل در يك جاده با اصطكاك9/0 انجام شده است. مقدار خطا بدست آمده با نتايج مستقيم اباكوس براي تخمين ضريب اصطكاك در بيشترين حالت 7درصد و بهترين حالت 3درصد مي¬باشد.

1396/10/02

12/23/2017 12:00:00 AM

Nowdays, automobile safety systems such as electronic stability control and anti-lock braking systems are becoming increasingly popular among researchers. Although these systems have good performance, however, they do not provide information about the contact patch of tire, e.g. frictional forces. In the work done in advance, these forces are calculated by various sensors such as strain gauge sensor, optical sensor, accelerometer, camera. The accelerometer and strain gauge sensors were more widely used. But to estimate the coefficient of friction, the strain gauge is not precise due to the local strain calculation. Accelerometer sensors have a higher accuracy than other sensors in order to measure the contact patch length.For this purpose, an accelerometer sensor is used in this paper. To do this, we first developed a two-dimensional model of the tire section. Then, with a 360-degrees revolution about the axis passing through the wheels, a full 3-dimensional model of tire sizes is produced with unequal elements. Accelerometer located in the center of the tire is used to calculate the contact surface length at the center of the tire and road contact area. Afterwards, the estimate of the inflation pressure in the tire and the vertical force estimation are determined by the relationship between the two parameters with the contact patch length, which was not calculated in advance of the two parameters through the contact patch length. Also, to check the behavior of the tire in the cornering, inspired by past research with the strain gauge sensor, two other accelerometer sensors located on the two edges of the tire, and after calculating the contact patch length on the outside and inside and through The ratio between these two lengths is to estimate lateral forces and tire torque. He then sought to find the relationship between the lateral force in tire and torque with the ratio of the contact surface length to the interior of the tire. then to find the relationships between the lateral force in the tire and torque with the ratio of the contact patch length. The proposed method has the ability to be used in different driving conditions, including maneuvering and direct movement. Also, according to the Brush formula, the friction coefficient value between tire and road is estimated. Investigating a three dimensional finite element model of a tire with a 175 / 505R13 specification showed good agreement between the numerical and experimental results provided in the literature. The error value is betweeb 3 – 7%. The results indicates the effectiveness of the proposed method to estimate the friction coefficient, which is an important parameter for various advanced automotive systems.