汽车动力学模型的建立离不开轮胎动力学模型,其直接影响了整车动力学建模的仿真结果和精度,因此,研究轮胎力学特性具有相当重要的作用和深远的意义。轮胎是一个典型的粘弹性结构,而且具有非线性的特点。不论是经验模型还是物理模型,在建模过程中需要克服两个重要的问题：(1)复合工况下总力方向的建模问题。(2)动摩擦特性问题。围绕着上述问题,本文在轮胎刷子模型的基础上,展开了以下研究工作：首先,分析纵滑侧偏复合工况简化理论模型,简化模型能够定性反映轮胎力学特性,且表达简单,推导公式不复杂,并且对于总力方向以及角度区间作了规定,分析简化模型的局限性有：各向异性刚度下总力的方向在附着区域和滑移区域不相同,而在模型假设中,总力的方向和附着区域的方向是一致的；摩擦系数会随着滑移速度的增加而逐渐降低,而在仿真过程中,假设摩擦系数是恒定的、不变的；胎体具有弹性并且使得纵滑刚度和侧偏刚度不一致,从而对轮胎力学特性产生影响。然后,考虑胎体的复杂变形,并解释其对纵滑和侧偏特性的影响,得到轮胎纵滑刚度不受侧向力及胎体变形影响,但侧偏刚度、回正刚度及初始回正力臂受纵向力及胎体变形影响。进而分析在小滑移,中等滑移以及大滑移下状态侧向刚度的变化,在此基础上,对总力方向修正,提出变参数刷子模型,定义符合边界条件的名义侧偏刚度。这样对比修正前“滑移区域与附着区域总力方向相同”的假设,修正后的模型自然符合大复合滑移时轮胎总力与印迹滑移速度方向一致的事实。其次,在理论模型的基础上,对纵滑侧偏复合工况试验数据进行仿真,从而对基于轮胎变参数刷子模型的总力方向进行了试验验证,可以得到以下结论：纵滑刚度随着垂直载荷的增加不断增大；侧偏刚度并不是随着垂直载荷的增大而不断增大,而是先缓慢的增大,出现增大到一定的程度后下降的趋势；由纵滑刚度和侧偏刚度得到总力的附着方向和滑移方向,复合工况试验数据表明,总力方向不同于附着方向与滑移方向,在小滑移时,与附着方向一致；中等滑移时在两者之间；大滑移时与滑移方向一致,这与前面的分析相吻合。最后,综合讨论侧倾影响下的轮胎力学特性,并通过大量的试验数据对建立的模型进行验证。侧倾对侧向力有很多的影响,尤其是在大侧倾角时,本文将沿用郭孔辉教授提出的统一轮胎模型中的定义,将侧倾等效为等效侧向滑移率,进而计算总力方向,侧倾角对纵向力的影响很小,不同侧倾角下纵向力的变化曲线基本重合。对于侧向力的影响很大,这是由于侧倾会引起轮胎接地印迹内总力的作用点偏移原始中心点,从而产生回正力矩,在其作用下引起侧向力的改变。在侧倾影响下基于轮胎变参数刷子模型的总力方向修正能够精确表达纵滑侧倾侧偏复合工况的总力方向,不仅误差控制在一定范围内,而且参数明显变少,计算更加简洁。