Tire (Friction Parameterized)

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考虑到以静态和动态系数为参数的摩擦的轮胎模型。

类型: Engee1DMechanical.Vehicles.Tires.FrictionParameterized

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Tires & Vehicles/Tire (Friction Parameterized)

说明

Tire (Friction Parameterized) 单元表示一个轮胎，其摩擦参数为静摩擦系数和动摩擦系数。静摩擦系数定义了轮胎失去抓地力并开始打滑的扭矩。动摩擦系数确定轮胎开始打滑后传递到路面的扭矩大小。当轮胎与路面的相对速度低于规定的允许牵引速度时，轮胎重新获得牵引力。

为提高轮胎模型的准确性，可指定轮胎柔韧性、惯性和滚动阻力等属性。请注意，这些属性会增加轮胎模型的复杂性，并可能减慢模拟速度。在对模型进行实时仿真或准备对模型进行硬件在环（HIL）仿真时，请考虑忽略轮胎变形和惯性。

车轮打滑

如果 Slip output type 设置为 Relative，程序块将以无量纲形式向 S 端口输出相对滑移率。相对滑移率的计算取决于是否启用了柔性建模。如果未选中 Compliance ，S 端口将以旋转形式输出车轮的绝对滑动速度：

其中

- 是轮毂在*H*端口的纵向速度；
- 滚动半径；
- 轮轴在端口 A 的角速度。

如果选中 Compliance 复选框，端口 S 将以旋转形式输出接触点的绝对滑动速度：

其中是纵向应变随时间的变化率，相当于记录的模拟结果中弹簧和阻尼器的旋转率。

如果参数 Slip output type 设置为 Absolute，则区块使用区块摩擦模型*Fundamental Friction Clutch* 。

端口

输入

# N — 法向力，N
尺度

Details

与作用在轮胎上的法向力有关的输入端口（单位 N）。如果法向力向下作用在轮胎上，使其紧贴路面，则法向力为正。

数据类型	Float64`。
复数支持	无

# M — 摩擦系数向量
矢量

Details

分别与无量纲静摩擦系数和动摩擦系数相关联的输入端口。提供摩擦系数的双元素矢量 [ ]。

依赖关系

要使用该端口，请将参数 Friction model 设为 Physical signal friction coefficients.

数据类型	Float64`。
复数支持	无

非定向

# A — 轴
旋转力学

Details

与轴相关的机械旋转端口。

程序使用名称

axle_flange

# H — 中心
渐进力学

Details

与轮毂相连的机械渐进端口。

程序使用名称

hub_flange

输出

# S — 滑动速度
尺度

Details

根据参数值的不同， Slip output type 输出相对滑动速度的无量纲值 (Relative) 或以 rad/s 为单位的滑动速度绝对值 (Absolute).

数据类型	`Float64`.
复数支持	无

参数

Parameters

# Rolling radius — 无负荷轮胎半径
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

路面与轮胎中心之间的距离。

计量单位	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
默认值	`0.3 m`
程序使用名称	`tire_radius`
可计算	是

# Slip output type — 选项，可选择绝对或相对滑移值
Relative | Absolute

Details

程序块是使用相对滑动摩擦参数还是绝对滑动摩擦参数。

值	`Relative` \| `Absolute`
默认值	`Relative`
程序使用名称	`slip_friction_parameterization`
可计算	是

# Friction model — 摩擦模型
Fixed kinetic friction coefficient | Table lookup kinetic friction coefficient | Physical signal friction coefficients

Details

区块在模拟过程中使用的摩擦模型：

Fixed kinetic friction coefficient- 程序块使用恒定的静摩擦系数和动摩擦系数，这两个系数在参数 Static friction coefficient 和 Kinetic friction coefficient 中设置。
Table lookup kinetic friction coefficient- 可以使用插值表设置摩擦力。程序块将静摩擦系数视为常数，将动摩擦系数视为常数或轮胎滑移的函数。使用该设置可模拟恒定路面条件下的轮胎动态。
Physical signal friction coefficients- 摩擦系数块使用 M 端口获取摩擦系数[ ]。使用该设置可模拟不同路面条件下的轮胎动态。

值	`Fixed kinetic friction coefficient` \| `Table lookup kinetic friction coefficient` \| `Physical signal friction coefficients`
默认值	`Fixed kinetic friction coefficient`
程序使用名称	`friction_model`
可计算	是

# Static friction coefficient — 静摩擦系数

Details

轮胎开始打滑前的允许纵向力与允许法向力之比，。该参数值必须大于 Kinetic friction coefficient 或大于参数 Kinetic friction coefficient vector 中的最高值。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Fixed kinetic friction coefficient`或 `Table lookup kinetic friction coefficient.

默认值	`0.9`
程序使用名称	`static_friction_coefficient`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient — 动摩擦系数

Details

滑移时传递到路面的纵向力与允许的法向力之比，。该系数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 设置为 Fixed kinetic friction coefficient.

默认值	`0.7`
程序使用名称	`kinetic_friction_coefficient`
可计算	是

# Tire slip vector — 轮胎打滑
rpm | deg/s | rad/s

Details

轮胎滑移值。该矢量的元素与矢量 Kinetic friction coefficient vector 的元素相对应。如果参数 Tire slip vector 只包含非负值，则程序块假定滑移摩擦函数围绕滑移轴对称。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 参数设置为 Table lookup kinetic friction coefficient.

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`[0.0, 0.02, 0.06, 0.15, 0.6, 1.0] rad/s`
程序使用名称	`slip_vector`
可计算	是

# Kinetic friction coefficient vector — 动摩擦系数

Details

给定轮胎滑移值的动摩擦系数。该矢量的元素与矢量 Tire slip vector 的元素相对应。向量的大小必须相同。

依赖关系

要使用该参数，请将 Friction model 参数设置为 Table lookup kinetic friction coefficient.

默认值	`[0.89, 0.88, 0.8, 0.75, 0.7, 0.7]`
程序使用名称	`kinetic_friction_coefficient_vector`
可计算	是

# Interpolation method — 插值法
Linear | Smooth

Details

插值法处理轮胎滑移与动摩擦力的关系。要优先考虑性能，请选择 Linear.要获得具有连续一阶导数的连续曲线，请选择 Smooth.

依赖关系

要使用该参数，请将参数 Friction model 设置为 Table lookup kinetic friction coefficient.

值	`Linear` \| `Smooth`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_interpolation_method`
可计算	是

# Extrapolation method — 外推法
Linear | Nearest | Error

Details

用于处理轮胎滑移与动摩擦力关系的外推法：

Linear- 选择该选项可在外推法区域和内插法区域边界获得一阶导数连续的曲线。
Nearest- 选择该选项可获得不高于数据最高点或不低于数据最低点的外推法。
Error- 选择该选项可获得不进入外推法模式的外推法，且数据在表格范围内。如果输入信号超出表格范围，模拟将停止并显示错误。

依赖关系

要使用该选项，请将 Friction model 参数设置为 Table lookup kinetic friction coefficient.

值	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
默认值	`Linear`
程序使用名称	`friction_extrapolation_method`
可计算	是

动力

# Compliance — 考虑轮胎的柔韧性

Details

是否应考虑轮胎的柔韧性：

如果不选择 Compliance 复选框，则单位忽略动态变形。
如果复选框 Compliance 被选中，计算器会将轮胎视为负载下的弹簧阻尼系统。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_compliance`
可计算	是

# Inertia — 惯性模型

Details

选择该复选框可将轮胎惯性考虑在内。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Compliance 。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_inertia`
可计算	是

# Longitudinal stiffness — 纵向刚度
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

轮胎的纵向刚度。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Compliance 。

计量单位	`N/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
默认值	`1.0e6 N/m`
程序使用名称	`k_longitudinal`
可计算	是

# Longitudinal damping — 纵向阻尼
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

轮胎的纵向阻尼。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Compliance 。

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1000.0 N/(m/s)`
程序使用名称	`C_longitudinal`
可计算	是

Details

车轮和轮胎的转动惯量。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Inertia 。

计量单位	`gcm^2` \| `kgm^2` \| `lbmft^2` \| `lbmin^2` \| `slugft^2` \| `slugin^2`
默认值	`1.0 kg*m^2`
程序使用名称	`I_tire`
可计算	是

# Initial velocity — 初始转速
rpm | deg/s | rad/s

Details

轮胎初始角速度。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Inertia 。

计量单位	`rpm` \| `deg/s` \| `rad/s`
默认值	`0.0 rad/s`
程序使用名称	`w_start`
可计算	是

滚动阻力

# Rolling resistance — 滚动阻力

Details

选择该复选框可将滚动阻力考虑在内。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`enable_resistance`
可计算	是

# Resistance model — 滚动阻力模型
Constant coefficient | Pressure and velocity dependent (SAE J2452)

Details

用于计算滚动阻力的模型：

Constant coefficient- 滚动阻力是通过一个常数系数来计算的。
Pressure and velocity dependent (SAE J2452)- 滚动阻力是根据 SAE J2452 确定的。

值	`Constant coefficient` \| `Pressure and velocity dependent (SAE J2452)`
默认值	`Constant coefficient`
程序使用名称	`rolling_resistance_parameterization`
可计算	是

# Constant coefficient — 比例常数

Details

确定法向力和滚动阻力之间比例关系的系数。该参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设置为 "常数系数"。

默认值	`0.015`
程序使用名称	`const_rolling_resistance_coefficient`
可计算	是

# Velocity threshold — 滚动阻力阈值速度
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

全部滚动阻力传递到轮毂的速度。该参数可确保在速度方向发生变化时力保持连续，从而提高模拟的数值稳定性。该参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance 。

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`0.001 m/s`
程序使用名称	`v_threshold`
可计算	是

# Tire pressure — 胎压
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

轮胎充气压力。参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设置为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

计量单位	`Pa` \| `GPa` \| `MPa` \| `atm` \| `bar` \| `kPa` \| `ksi` \| `psi` \| `uPa` \| `kbar`
默认值	`250000.0 Pa`
程序使用名称	`p_tire`
可计算	是

# Alpha — 轮胎压力方程式中的指数

Details

轮胎气压方程式中的指数。

依赖关系

要使用该参数，请勾选 Rolling resistance ，并将 Resistance model 的值设置为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

默认值	`-0.003`
程序使用名称	`alpha`
可计算	是

# Beta — 法向力方程中的指数

Details

法向力方程中的指数。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

默认值	`0.97`
程序使用名称	`beta`
可计算	是

# Coefficient A — 与速度无关的力分量，A

Details

模型方程中与速度无关的力分量。该参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设置为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

默认值	`0.0084`
程序使用名称	`coefficient_a`
可计算	是

# Coefficient B — 与速度有关的力分量，B
s/m | s/ft

Details

模型方程中与速度有关的力分量。该参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设置为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

计量单位	`s/m` \| `s/ft`
默认值	`0.00062 s/m`
程序使用名称	`coefficient_b`
可计算	是

# Coefficient C — 与速度有关的力分量 C
(s/m)^2 | (s/ft)^2

Details

取决于模型方程中速度项平方的力分量。该参数必须大于零。

依赖关系

要使用该参数，请选择复选框 Rolling resistance ，并将参数 Resistance model 设置为 Pressure and velocity dependent (SAE J2452).

计量单位	`(s/m)^2` \| `(s/ft)^2`
默认值	`0.00016 (s/m)^2`
程序使用名称	`coefficient_c`
可计算	是

高级

# Traction velocity tolerance — 离合器回收率的允许值
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

轮胎恢复牵引力时轮胎与地面之间的相对速度值。如果该值过低，则没有抓地力。如果该值过高，轮胎获得牵引力时速度会突然改变，从而导致模拟不稳定。该参数必须大于零。

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`0.01 m/s`
程序使用名称	`v_traction_threshold`
可计算	是

# Engagement threshold force — 临界粘合力
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

防滑块对轮胎施加法向力的阈值。如果该值过低，轮胎将很快获得或失去牵引力。如果该值过高，则防滑块产生的静态和动态摩擦力过低。该参数应大于零。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`10.0 N`
程序使用名称	`F_vertical_threshold`
可计算	是

# Initial traction state — 初始耦合状态
Tire is initially slipping | Tire is initially in traction

Details

选择轮胎在模拟开始时的状态：

Tire is initially in traction- 离合器中；
Tire is initially slipping- 滑动中。

值	`Tire is initially slipping` \| `Tire is initially in traction`
默认值	`Tire is initially slipping`
程序使用名称	`initial_traction_state`
可计算	是