本文立足于分析长相关模型的理论与有限元对轮胎模型的基础,研究了汽车轮胎系统的动力学特性、轮胎路面系统的振动趋势预测,对轮胎设计的优化及对乘车舒适安全性的评估。本文主要研究工作如下:1.首先介绍了传统轮胎模型Pacejka及LuGre构建的方法,对二者的优缺点进行了对比。着重研究分析了俩轮胎模型在纯滑移及组合滑移不同工况下的轮胎侧向力、纵向力及回正力矩与滑移角、滑移率之间的相互对应关系,以及相对应的汽车轮胎的动力学特性。在此基础之上通过构建汽车轮胎路面系统的模型,并开发了该路面系统的GUI程序,构建了轮胎动态分析界面。研究分析汽车轮胎刚度、悬架刚度及悬架阻尼因素对轮胎—路面系统的动力学特性。通过实际路面数据作为轮胎路面系统模型的输入激励,来验证实际工况下轮胎路面模型的实际效果。2.通过构建多自由度的汽车整车模型,研究汽车在转向下的汽车稳定性。首先为了研究问题的简化处理,在整车运行时转向系统方面的因素加以忽略:将转向输入直接施加于汽车轮胎;地面切向作用力对汽车轮胎侧偏特性的影响加以忽略;忽略空气阻力并简化汽车悬架系统,以此构建二自由度的简易汽车模型来分析汽车转向稳定性。其次,为了进一步探索模型的最大化贴近实际汽车模型,将汽车转向输入因素、地面切向力因素及空气的动力等因素加以考虑,构建了七自由度的汽车整车模型,进一步研究了汽车转向的侧向速度、纵向速度、横摆角速度以及质心侧偏角等在不同转向角输入下的变化趋势。3.研究汽车轮胎振动的变化趋势,本论文应用长相关(LRD)随机模型FARIMA对轮胎振动趋势进行预测。长相关理论被广泛应用于网络流量随机预测,可应用Hurst指数评判一个时间序列的是否具有长相关性。本文首先分析了汽车在路面上运行中的振动信号序列同样具有长相关特性,应用FARIMA模型可用来预测车身未来振动信号序列。通过实际路面数据验证了这一模型预测轮胎振动趋势的优势。该模型对轮胎运动状态实时评估和未来预测具有重要意义,为轮胎运行实现状态维护奠定了基础。提供了建立轮胎运行状态维护模型的新思路。4.通过有限元方法对轮胎Modal Analysis(模态)进行研究。首先对轮胎进行模态分析得到轮胎的固有频率特性参数;再由振动序列信号进行频谱分析,提取与轮胎固有频率相接近的振动序列频率作为轮胎模态分析的对比;通过轮胎的模态分析,获得轮胎在实际工况下的频率响应,据此对轮胎振动的工况加以预测。