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《西北师范大学》 2016年
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基于压强及下沉量测量方法的汽车轮胎静态接地压力研究

赵亚洲  
【摘要】:汽车的舒适性和安全性在很大程度上受轮胎性能的影响。作为汽车的主要部件之一,匹配的轮胎压强和恰当的接地压力可以减少轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,减少对道路的损坏。试验研究表明,轮胎接地压力的分布直接决定了轮胎使用过程中的性能以及路面的受力状况,而轮胎结构的设计决定着它的压力分布状况。在轮胎结构的设计中要有足够精确的数据作为参考,汽车轮胎静态接地压力研究是轮胎设计和道路寿命研究等工作的重点。目前,国内外轮胎接地压力的研究方法主要有光吸收法、压敏膜法、压力板法、压力传感器法以及有限元分析方法。其中有限元方法运用最为广泛,但是这主要是一种数值仿真方法,主要提供理论指导,不能实际测量出已生产的轮胎性能如何。而其他测量方法,在实际的运用中,又存在着一定的局限性和不同的问题。在本论文的实际研究中,通过阅读有关文献和比较相关数据,并且参考了《GB/T22038-2008汽车轮胎静态接地压力分布试验方法》和《GB/T 2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》的计算标准后,提出了基于压强及下沉量测量方法研究汽车轮胎静态接地压力的方法。本论文利用项目中设计的一个基于压强及下沉量测量方法的测量系统,在测量系统中获得所需要的数据并生成excel文档。然后利用excel文档中采集的数据训练BP神经网络模型,对轮胎接地压力进行预测。本论文的主要工作如下:(1)阅读了大量国内外参考文献,分析了现有轮胎接地压力研究方法的不足以及BP神经网络的应用,在此基础上提出了基于压强及下沉量测量方法研究汽车轮胎静态接地压力的方法;(2)确定了本文的研究方法和测量依据,通过整体需求分析制定了方案,然后设计了一个测量系统。其中硬件部分是以FPGA为控制核心,软件部分用C#编写的可视化用户操作界面,上位机和下位机通过串口通信,实现数据的采集及分析,并以excel文件的形式储存起来;(3)最后将采集的数据用BP神经网络建立模型,对轮胎接地压力进行预测,并与实测值进行了比较分析。
【关键词】:轮胎压强 下沉量 FPGA 静态接地压力 BP神经网络
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.341
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-13
  • 1.1 论文来源9
  • 1.2 本文研究背景及意义9
  • 1.3 国内外研究现状9-12
  • 1.4 本文主要研究内容12
  • 1.5 本文的结构安排12-13
  • 第2章 理论基础和BP神经网络13-30
  • 2.1 轮胎的受力变形分析13-22
  • 2.1.1 轮胎的发展史13-14
  • 2.1.2 轮胎的分类14
  • 2.1.3 轮胎的规格和命名14-15
  • 2.1.4 轮胎的结构力学特征15-16
  • 2.1.5 轮胎的受力变形16-18
  • 2.1.6 轮胎的负荷特性18-22
  • 2.2 BP神经网络22-29
  • 2.2.1 BP神经网络的结构22-23
  • 2.2.2 BP神经网络的学习算法23-26
  • 2.2.3 BP神经网络的执行步骤26-27
  • 2.2.4 BP神经网络的主要功能27
  • 2.2.5 BP神经网络的优点以及局限性27-28
  • 2.2.6 本论文中BP神经网络的具体结构28-29
  • 2.3 本章小结29-30
  • 第3章 测量系统的设计与实现30-47
  • 3.1 测量系统总体设计30-32
  • 3.2 测量系统软件设计及其实现32-36
  • 3.2.1 测量系统软件设计功能要求32
  • 3.2.2 测量系统软件设计说明32-33
  • 3.2.3 测量系统软件设计实现33-36
  • 3.3 测量系统硬件设计及其实现36-46
  • 3.3.1 流量计管路设计及其实现37-38
  • 3.3.2 轮胎压强测量管路设计及其实现38-40
  • 3.3.3 硬件电路设计及其实现40-46
  • 3.4 本章小结46-47
  • 第4章 系统测试与数据获取47-51
  • 4.1 系统测试47-49
  • 4.1.1 管路气密性测试47-48
  • 4.1.2 软件测试48
  • 4.1.3 硬件测试48-49
  • 4.1.4 整机联合测试49
  • 4.2 数据获取49-50
  • 4.3 本章小结50-51
  • 第5章 算法实现与结果分析51-55
  • 5.1 算法实现51-52
  • 5.1.1 建立模型51
  • 5.1.2 具体实现51-52
  • 5.2 结果分析52-54
  • 5.3 本章小结54-55
  • 第6章 总结和展望55-56
  • 参考文献56-59
  • 攻读硕士学位期间的学术成果59-60
  • 致谢60

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