智能轮胎是指通过在轮胎上安装传感器,监测轮胎受力情况和路面情况,帮助驾驶员改进车辆动力学控制系统的轮胎系统。为了实时监测轮胎力,基于轮胎理论模型搭建轮胎动力学参数与应变信号的关系,根据轮胎内衬层的周向应变求解车辆所需的轮胎受力信息,开发智能轮胎垂/纵向力估算算法。本文基于轮胎柔性环模型,推导了薄圆环内表面的周向应变公式,旨在根据周向应变的特征进行轮胎接地角度的估算。以205/55R16型的轮胎为研究对象,建立了轮胎有限元分析模型,利用有限元模型的仿真结果,对柔性环模型进行参数辨识和验证。结果表明,柔性环模型计算的负荷-接地角度关系与有限元的仿真结果具有很好的一致性。为了建立轮胎接地角度的估算算法,利用轮胎柔性环模型分析了周向应变的曲线特征,将应变一阶导数峰值对应的角度差CA2和二阶导数峰值对应的角度差CA3与接地角度进行比较。结果表明,以CA2和CA3的均值作为接地角度的估计值具有更高的精确度,并且轮胎接地角度随垂向力的增加而增加,随充气压力的增加而减小,滚动角速度和纵向力对接地角度的影响很小可以忽略。研究了以接地角度为中间变量,基于轮胎柔性环模型的垂向力估计算法。利用有限元仿真分析证明该算法的可靠性。为进行纵向力估计,在前面柔性环模型的基础上,将胎面简化成刷子模型,结合刷子模型的力学特性,建立薄圆环的纵向动力学模型,推导了纯纵滑工况下的薄圆环内表面的周向应变公式。利用纵向动力学模型分析了柔性环的径向变形和周向应变的曲线特征。结果表明,纵向力导致径向变形和应变曲线于接地中心呈现非对称变化,纵向力越大非对称现象越明显。根据径向变形和周向应变曲线的非对称现象,提出了描述这种非对称性的物理量,定性和定量分析了该物理量与纵向力的变化关系,提出了利用该物理量进行纵向力估计的方法,并利用有限元仿真分析证明该方法的可靠性。