轿车轮胎非正常磨损机理及使用寿命预测研究
【摘要】：近年来,随着高等级公路的不断建设,轿车能够稳定和持续的以较高速度行驶,轿车轮胎的磨损及非正常磨损较之以往也出现了新的特点。车辆轮胎的磨损是一个系统的、复杂的动力学过程,因此研究轮胎在动态下的磨损特性及其相关问题,对实际车辆悬架的研发和轮胎结构性能的改进都有重要的理论和现实意义。本文对复合式悬架—轮胎系统的磨损特性及相关问题进行了较为深入的理论分析和试验研究。
车辆轮胎动态下的磨损特性研究涉及许多方面的内容,本论文主要开展了以下几方面的研究工作:
首先对195/65R15型轮胎进行了基本参数的试验研究。根据轮胎磨损可能涉及到的一些参数,本论文都进行了设计和研究。在完成了试验设计和测试结果的数据分析后,拟合了基本参数之间的关系,为进一步的理论分析和基于磨损的轮胎局部力学建模研究以及轮胎的动态磨损仿真提供了数据支持。
在动力学软件ADAMS中建立了复合式悬架—轮胎—地面系统的动力学仿真模型。对该系统模型进行了静态和动态的仿真,对悬架定位角度的变化进行了检测,得到了悬架的静力学特性和系统的模态特征。通过试验验证了模型的精确性。此动力学模型为进一步深入研究车辆行驶过程中轮胎复杂的磨损现象提供了仿真支持。
从经典的轮胎刷子模型出发,由浅入深,建立了外倾角复合滑移轮胎刷子理论改进模型;在复合滑移模型的基础上,通过定义中间面以及考虑垂向压力、接地印迹和有效半径在宽度方向上的分布等因素,建立了胎宽方向局部复合滑移轮胎改进力学特性模型,用以计算轮胎宽度方向的局部力学特性。通过参数分析,确定了轮胎力学特性中影响磨损的主要因素。
借鉴表面摩擦学的相关理论,限定磨损只是由于轮胎与地面之间的力学特
【关键词】：轿车轮胎 非正常磨损 悬架系统动力学模型 轮胎局部力学特性模型 磨损数值计算 轮胎使用寿命预测
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.341
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2006.045751
【目录】：
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.341
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2006.045751
【目录】：
- 第1章 绪论13-21
- 1.1 本课题研究的意义和背景13-14
- 1.2 国内外轮胎磨损研究现状14-18
- 1.2.1 轮胎磨损的微观机理14-15
- 1.2.2 现有的轮胎磨损计算和评估方法15-17
- 1.2.3 国内外对轮胎非正常磨损机理的研究17-18
- 1.2.4 小结18
- 1.3 本课题拟采用的研究方法与技术路线18-21
- 第2章 轮胎基本参数实验及其相互关系研究21-35
- 2.1 实验目的和实验内容21-22
- 2.2 轮胎基本参数实验的设计22-28
- 2.2.1 轮胎径向刚度实验设计22-24
- 2.2.2 轮胎纵向刚度实验设计24-25
- 2.2.3 侧向刚度实验设计25-26
- 2.2.4 接地印迹实验设计26-28
- 2.3 实验数据处理和拟合28-33
- 2.3.1 径向刚度实验数据处理28-29
- 2.3.2 纵向刚度实验数据处理29-31
- 2.3.3 侧向刚度实验数据处理31-33
- 2.3.4 接地印迹实验数据处理33
- 2.4 实验误差分析33-34
- 2.5 本章小结34-35
- 第3章 悬架-轮胎系统动力学建模与仿真35-50
- 3.1 扭杆梁后桥等效力学模型的建立35-38
- 3.1.1 后桥静态受力特性分析36-37
- 3.1.2 等效模型的建立37-38
- 3.2 后悬架模型的建立与分析38-40
- 3.2.1 多刚体系统动力学的有关理论38-39
- 3.2.2 模型部件之间约束和相互作用关系的分析39-40
- 3.3 系统定位参数静态变化特性分析40-41
- 3.4 后悬架系统动态特性分析41-42
- 3.5 定位参数动态变化特性的仿真分析42-44
- 3.6 定位参数动态变化特性的实验研究44-47
- 3.6.1 实验系统原理44-46
- 3.6.2 实验结果分析46-47
- 3.7 定位参数动态特性的仿真和实验对比分析研究47-48
- 3.8 结论48-50
- 第4章 轮胎局部力学特性理论模型50-73
- 4.1 轮胎基本的运动学特性52-53
- 4.2 轮胎复合滑移下的力学特性53-58
- 4.2.1 复合滑移轮胎刷子模型建模53-56
- 4.2.2 复合滑移下轮胎的力学特性56-58
- 4.3 外倾角对轮胎力学特性的影响58-62
- 4.3.1 外倾角对轮胎力学特性的影响建模58-60
- 4.3.2 外倾角作用下的轮胎力学特性60-62
- 4.4 基于胎面宽度的轮胎局部力学模型62-68
- 4.4.1 轮胎接地印迹的垂向载荷分布63-66
- 4.4.2 理论模型的建立66-68
- 4.4.3 轮胎局部力学模型的力学特性68
- 4.5 参数比较分析68-71
- 4.6 结论71-73
- 第5章 基于悬架系统的轮胎非正常磨损机理研究73-97
- 5.1 磨损数值方法的选择74-77
- 5.1.1 有限元方法74-75
- 5.1.2 单位磨损里程表示法75
- 5.1.3 轮胎磨损耗散能量方法75-77
- 5.2 轮胎磨损的静力学特性分析77-79
- 5.2.1 轮胎的侧向力学特性77-78
- 5.2.2 考虑轮胎宽度的局部力学模型78-79
- 5.3 参数及灵敏度分析79-84
- 5.3.1 偏磨损差值量和平均磨损量的修正79
- 5.3.2 参数分析79-84
- 5.4 轮胎磨损的动力学仿真84-92
- 5.4.1 轮胎局部力学半经验模型84-85
- 5.4.2 外倾角1.5度时胎面的磨损情况85-87
- 5.4.3 外倾角0.0度时胎面的磨损情况87-89
- 5.4.4 外倾角-1.0度时胎面的磨损情况89-92
- 5.5 由胎面磨损性状判断悬架问题的判据92-93
- 5.6 地域特征与轮胎非正常磨损的关系93-95
- 5.7 轮胎磨损的定性验证95-96
- 5.8 结论96-97
- 第6章 基于胎面扰动的轮胎非正常磨损机理研究97-115
- 6.1 动力系统稳定性研究概述98-99
- 6.2 基于胎面扰动的轮胎多边形磨损理论建模99-103
- 6.2.1 基本假设条件99-101
- 6.2.2 建立模型101-103
- 6.3 模型仿真分析103-110
- 6.3.1 基本的计算条件103-105
- 6.3.2 较常用车速仿真105-107
- 6.3.3 不同路况下多边形磨损的仿真107-108
- 6.3.4 不同车速对多边形磨损的影响108-109
- 6.3.5 实际路况下多边形磨损成因及机理分析109-110
- 6.4 参数影响分析110-113
- 6.4.1 参数趋势分析110-112
- 6.4.2 参数的灵敏度分析112-113
- 6.5 结论113-114
- 本章附录114-115
- 第7章 轮胎使用寿命预测方法探讨115-128
- 7.1 磨损公里数样本的确定116-117
- 7.2 轮胎磨损线性累积预估外推法117
- 7.3 轮胎磨损预测方法探讨117-118
- 7.4 算例118-124
- 7.4.1 行驶路面的组成及各种参数的确定119-120
- 7.4.2 基于多边形磨损的基数样本公里数磨损预测120-123
- 7.4.3 轮胎基数样本里程磨损后的性状表现123
- 7.4.4 轮胎使用寿命预估123-124
- 7.5 参数改进后的轮胎使用寿命预测124-126
- 7.6 改进前后的磨损里程比较126
- 7.7 结论126-128
- 第8章 全文总结与展望128-132
- 8.1 全文总结与创新128-130
- 8.1.1 全文总结128-130
- 8.1.2全文创新点130
- 8.2 研究展望130-132
- 致谢132-133
- 参考文献133-137
- 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果137
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| 【引证文献】 | ||
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| 【参考文献】 | ||
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| 【同被引文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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