【摘要】：汽車在日常行駛中,最常出現(xiàn)的兩種工況就是轉(zhuǎn)彎和直線行駛,對應(yīng)的輪胎力學(xué)特性是側(cè)偏特性和滾動阻力特性�？梢�,精確獲取輪胎的側(cè)偏特性和滾阻特性無論對于輪胎研究還是整車建模都至關(guān)重要。當(dāng)使用外轉(zhuǎn)鼓試驗臺測試輪胎的側(cè)偏特性或滾阻特性時,其鼓面曲率會對輪胎的平路面力學(xué)特性產(chǎn)生影響。曲率問題早在二十世紀(jì)70年代就引起了研究者們的關(guān)注,他們試圖找到一種數(shù)學(xué)方法實現(xiàn)鼓面和平路面之間的輪胎側(cè)偏特性和滾阻特性的轉(zhuǎn)換。但直到現(xiàn)在,也沒有一種有效方法能完全實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。為此,本文另辟蹊徑,利用有限元技術(shù)探索了基于轉(zhuǎn)鼓試驗臺測試數(shù)據(jù)預(yù)測平路面輪胎力學(xué)特性的方法,以此消除曲率對平路面輪胎力學(xué)特性的影響,主要開展了以下研究工作:1.轉(zhuǎn)鼓及平路面輪胎側(cè)偏及滾動阻力試驗研究。對現(xiàn)有的外轉(zhuǎn)鼓試驗臺進(jìn)行了改進(jìn),使其具有側(cè)偏功能。在此基礎(chǔ)上,測試得到輪胎在外轉(zhuǎn)鼓路面上的側(cè)偏特性和滾阻特性。并將此試驗數(shù)據(jù)與輪胎在平板試驗臺上測試得到的平路面?zhèn)绕匦院蜐L阻特性進(jìn)行對比,直觀地突顯出曲率對平路面輪胎側(cè)偏特性和滾阻特性的影響趨勢。隨后,基于測試數(shù)據(jù)對現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換公式的預(yù)測精度進(jìn)行了計算分析,指出其不足,從而引出本文研究的必要性和研究思路。2.輪胎有限元模型的建立。詳細(xì)介紹了有限元模型建立的整個過程,包括軟件選取、二維網(wǎng)格劃分、三維網(wǎng)格模型的生成以及材料參數(shù)的確定。在闡述輪胎二維網(wǎng)格劃分的流程時,重點強(qiáng)調(diào)了劃分網(wǎng)格的注意事項。同時,還重點說明了輪胎橡膠材料和骨架材料的力學(xué)性能試驗及參數(shù)確定方法,為此,本文開發(fā)了專門用于確定橡膠材料參數(shù)的辨識工具。3.輪胎平路面?zhèn)绕匦缘念A(yù)測。首先,基于外轉(zhuǎn)鼓試驗臺側(cè)偏特性測試數(shù)據(jù)對建立的輪胎有限元模型進(jìn)行調(diào)整,使其在外轉(zhuǎn)鼓路面上的側(cè)偏工況的側(cè)向力仿真精度達(dá)到90%以上,回正力矩仿真精度超過85%。其次,利用此模型預(yù)測輪胎的平路面?zhèn)绕匦?并將其預(yù)測工況擴(kuò)展到各種靜態(tài)剛度、穩(wěn)態(tài)縱滑、有效滾動半徑及非穩(wěn)態(tài)側(cè)偏角階躍。最后,通過對比上述各種工況的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果,驗證了修正后的輪胎有限元模型的平路面力學(xué)特性預(yù)測精度。為進(jìn)一步研究消除曲率對平路面輪胎側(cè)偏特性的影響提供一種新的思路。4.輪胎平路面滾阻特性的預(yù)測。詳細(xì)闡述了輪胎滾動阻力矩和滾動阻力的定義,在推導(dǎo)滾阻公式時發(fā)現(xiàn)了國標(biāo)中的一個錯誤,并用“反證法”和“有限元法”對其進(jìn)行了證明。隨后,研究了橡膠粘彈性與輪胎滾動阻力的關(guān)系,并基于外轉(zhuǎn)鼓滾動阻力試驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步修正了輪胎有限元模型,將此模型在外轉(zhuǎn)鼓路面上的滾動阻力仿真值與試驗值進(jìn)行對比,驗證了修正方法的正確性和模型的精確性。最后,用此模型預(yù)測輪胎平路面滾動阻力,并將仿真預(yù)測精度與公式轉(zhuǎn)換精度對比,發(fā)現(xiàn)仿真預(yù)測精度高于Freudenmann T公式轉(zhuǎn)換精度,從而展現(xiàn)出本文提出的研究方法的優(yōu)勢。
[Abstract]:In the daily running of automobiles, the most common two working conditions are turning and straight running, and the corresponding tire mechanical properties are cornering characteristics and rolling resistance characteristics. The curvature of the tire's drum surface has an effect on the mechanical properties of the tire's flat pavement. The curvature problem attracted the attention of researchers as early as the 1970s. They tried to find a mathematical method to realize the conversion of the tire's lateral and rolling characteristics between the drum surface and the flat pavement. There is no effective method to completely realize the conversion between the two. For this reason, this paper explores the method of predicting the mechanical properties of flat tire based on the test data of drum test bench by using the finite element method, so as to eliminate the influence of curvature on the mechanical properties of flat tire. The main research work is as follows: 1. Drum and flat tire. Experimental study on tire sideslip and rolling resistance of pavement is carried out. The existing external drum test rig is improved to make it have sideslip function. On this basis, the sideslip and rolling resistance characteristics of tire on the external drum pavement are tested. The test data are compared with the flat pavement sideslip and rolling resistance measured on the flat test rig. Then, based on the test data, the prediction accuracy of the existing conversion formula is calculated and analyzed, and its shortcomings are pointed out, which leads to the necessity of this study and research ideas. 2. Establishment of tire finite element model. The whole process of establishing finite element model is introduced, including software selection, two-dimensional mesh generation, three-dimensional mesh generation and material parameters determination. The points for attention in mesh generation are emphasized while explaining the process of two-dimensional mesh generation of tire. For this purpose, a special identification tool is developed to determine the parameters of rubber materials. 3. Prediction of tire sideslip characteristics on flat pavement. Firstly, the finite element model of tire is adjusted based on the test data of the sideslip characteristics of the external drum test rig, so as to make the lateral force of the tire under the sideslip condition of the external drum pavement. The simulation accuracy is over 90% and the simulation accuracy of the return torque is over 85%. Secondly, the model is used to predict the sideslip characteristics of tire pavement, and the prediction conditions are extended to various static stiffness, steady longitudinal slip, effective rolling radius and unsteady sideslip angle step. The predictive accuracy of the modified FEM tire model is verified. A new idea is provided to further study the influence of curvature on the lateral deflection characteristics of flat tire. 4. Prediction of rolling resistance characteristics of flat tire pavement. Definitions of rolling resistance moment and rolling resistance of tire are expounded in detail. A mistake in the national standard was found and proved by the "counter-proof method" and "finite element method". Then, the relationship between rubber viscoelasticity and tire rolling resistance was studied, and the tire finite element model was further modified based on the test data of external drum rolling resistance, and the simulation value of rolling resistance of this model on external drum road surface was obtained. The correctness of the modified method and the accuracy of the model are verified by comparing with the test results. Finally, the model is used to predict the rolling resistance of flat tire pavement. The simulation prediction accuracy is compared with the formula conversion accuracy. It is found that the simulation prediction accuracy is higher than the Freudenmann T formula conversion accuracy, thus showing the advantages of the proposed method.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U461.51

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉之才;輪胎上的信息[J];汽車維修;2005年05期

2 宋菲;;本期話題:輪胎不圓[J];產(chǎn)品可靠性報告;2012年08期

3 ;中小型輪胎廠設(shè)計[J];建筑學(xué)報;1976年01期

4 伏啟巖;關(guān)于正確使用輪胎的幾個問題[J];汽車技術(shù);1986年04期

5 白好勝;日本的冬用輪胎[J];輪胎工業(yè);1998年04期

6 石屹;;店外之店[J];汽車與駕駛維修(汽車版);2012年10期

7 王茂東;正確識別輪胎標(biāo)記[J];山東農(nóng)機(jī)化;2000年04期

8 ;輪胎之窗[J];汽車與配件;2000年13期

9 ;輪胎之窗[J];汽車與配件;2001年49期

10 林禮貴;輪胎的管理、使用和保養(yǎng)講座 第7講 輪胎的保養(yǎng)[J];輪胎工業(yè);2003年09期

相關(guān)會議論文 前2條

1 張恕民;;高層輪胎倉庫工藝方案設(shè)計[A];中國機(jī)械工程學(xué)會物料搬運(yùn)學(xué)會第二屆年會論文集（四）--物流與倉儲氣力輸送[C];1984年

2 趙樂臣;李俊;王立旗;;載重汽車子午胎的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[A];第四屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 張鵬;這四條輪胎裂紋哪兒來的？[N];中國消費者報;2007年

2 胡文;上海輪胎：反思100億狂想[N];中國機(jī)電日報;2002年

3 輪胎養(yǎng)護(hù)專家 王加中;輪胎扁平化的優(yōu)點及換用時的注意事項[N];中國消費者報;2004年

4 張啟　本報記者 尚行宇;貴州輪胎廠擬進(jìn)行異地改造[N];貴陽日報;2010年

5 東平;輪胎升級三大法寶[N];黑龍江日報;2004年

6 劉立軍 侯玉;“浪馬”輪胎：挑戰(zhàn)速度極限[N];國際商報;2006年

7 記者 王東亮 通訊員 馮寬昕;納米輪胎節(jié)油5%將量產(chǎn)上市[N];北京日報;2012年

8 陳翔;中高檔輪胎期待“山東造”[N];現(xiàn)代物流報;2014年

9 楊子欣 鄧海燕;國際巨頭掀起輪胎革命[N];中國化工報;2004年

10 本報記者 宋鳳珠;輪胎怎樣才能駛出退賠“泥沼”[N];中國汽車報;2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王馳;機(jī)動車駕駛培訓(xùn)教練車輪胎技術(shù)要求及使用規(guī)范研究[D];長安大學(xué);2015年

2 吳宇;華南輪胎國內(nèi)市場營銷策略研究[D];廣西大學(xué);2015年

3 李秋榮;輪胎配方組分的剖析[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

4 王國梅;山東玲瓏輪胎出口營銷渠道優(yōu)化策略研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

5 王素梅;H輪胎有限公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

6 袁坤;用于裂解廢舊輪胎的實驗爐的設(shè)計和實驗研究[D];青島科技大學(xué);2016年

7 許飛;基于轉(zhuǎn)鼓試驗臺測試數(shù)據(jù)預(yù)測平路面輪胎力學(xué)特性的方法[D];吉林大學(xué);2016年

8 李悅安;輪胎單元存儲優(yōu)化[D];山東大學(xué);2005年

9 崔元波;輪胎重力式自動倉儲關(guān)鍵技術(shù)研究[D];齊魯工業(yè)大學(xué);2013年

10 王欣;“中美輪胎特保案”的起源、發(fā)展及影響研究[D];天津財經(jīng)大學(xué);2010年

，

本文編號：2239318