轮胎作为车辆和路面之间连接的唯一部件,其力学特性很大程度上决定着车辆的动力学性能,如操纵稳定性、平顺性、安全性等,而且对汽车零部件的开发和底盘控制系统的设计有重大的影响,因此准确地表达轮胎和路面之间的各种力和力矩已成为车辆设计开发过程中必不可少的部分。车辆在转向过程中,除发生侧偏和侧倾现象外,还存在转偏效应,尤其是低速小半径转弯时,转偏力学特性是影响汽车低速转向轻便性的重要因素,并且随着车辆智能化、电动化的发展,全轮转向对于轮胎转偏特性的准确描述更加迫切。鉴于此,本文开展了稳态和非稳态转偏力学特性理论和试验方面的研究,主要研究内容包括以下几点:首先,根据“刷子模型”的建模思想,从理论上分析了稳态转偏过程中胎面的变形,阐述了转偏力学特性产生的机理。在此分析的基础上,建立了抛物线压力分布及任意压力分布下轮胎简化转偏理论模型,阐述了侧向力和回正力矩关于转偏率的变化趋势,分析了不同压力分布形式对侧向力和回正力矩的影响。在简化模型的基础上建立了考虑胎宽因素的转偏理论模型,引入胎宽后,由于受到印迹中心两侧纵向力的影响,会导致侧向力峰值减小,回正力矩最大值增加。其次,基于轮胎转偏简化理论模型,进一步考虑胎体复杂弹性变形,并将接地印迹区内胎面离散为有限个微小单元,建立了轮胎转偏复杂离散仿真模型,分析了复杂胎体变形对转偏力学特性的影响。然后,根据转偏理论模型和机理的分析,建立了Uni Tire稳态转偏半经验模型。以Uni Tire稳态纯侧偏半经验模型为框架,通过添加的侧偏刚度、侧向平移、侧向力峰值、回正力矩峰值修正因子以及转偏产生的残余回正力矩表达了转偏率对轮胎力和力矩的影响。设计完成了稳态转偏试验,利用试验数据辨识得到的转偏半经验模型能够很好的拟合试验结果。最后,考虑轮胎胎体的松弛效应,建立了轮胎非稳态转偏模型。通过对模型中E函数的近似表达,分别建立了“一阶近似”和“双边近似”模型。设计完成了转动角阶跃试验,两个近似模型表达的结果与试验结果一致性较好,但与“一阶近似”模型相比“双边近似”模型具有更高的表达精度。