本文關(guān)鍵詞：輪胎抓地性能仿真分析方法及胎冠結(jié)構(gòu)對其影響研究

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【摘要】：汽車工業(yè)迅猛發(fā)展的同時,汽車安全問題備受關(guān)注。輪胎的抓地性能是直接影響汽車安全的重要因素,歐盟、美國、日本等的輪胎標(biāo)簽法以及我國出臺的《綠色輪胎技術(shù)規(guī)范》對輪胎的抓地性能提出了明確的要求及實(shí)施期限。輪胎作為汽車與路面連接的唯一部件,其胎冠結(jié)構(gòu)對抓地性能有著直接影響。面對日益嚴(yán)格的法規(guī)要求,研究輪胎抓地性能仿真分析方法、探索提升抓地性能的輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了輪胎橡膠摩擦特性試驗(yàn),研究了摩擦系數(shù)隨壓力和滑移速度的變化規(guī)律,提出考慮壓力和速度影響的摩擦模型;通過ABAQUS軟件中FRIC_COEF編寫摩擦模型子程序,并建立再現(xiàn)橡膠摩擦特性試驗(yàn)過程的有限元分析模型,仿真分析了不同壓力和滑移速度下的摩擦力矩,并與試驗(yàn)結(jié)果比對,驗(yàn)證本文所提摩擦模型的有效性。以295/80R22.5載重子午線輪胎為研究對象,通過ABAQUS軟件建立輪胎有限元分析模型,采用本文提出的摩擦模型模擬輪胎與路面的接觸特性,通過控制輪胎的角速度實(shí)現(xiàn)ABS作用,采用最佳滑移率對應(yīng)的摩擦力評價輪胎的抓地性能。為提升輪胎的抓地性能,以輪胎與路面間的最大摩擦力為優(yōu)化目標(biāo),選取胎面弧結(jié)構(gòu)和縱溝布局作為設(shè)計(jì)變量,基于響應(yīng)面法建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,懫用遺傳算法對響應(yīng)面模型進(jìn)行優(yōu)化,并對優(yōu)化輪胎進(jìn)行了磨損性能分析,結(jié)論如下:胎肩處縱溝間距越小、胎面處縱溝間距越大、胎冠弧高越小時,輪胎與路面間摩擦力越大;優(yōu)化后輪胎接地壓力偏度值降低,接地面積增加,實(shí)現(xiàn)了在不降低輪胎磨損性能的前提下提升了2%的抓地性能。采用有限元和相關(guān)性分析相結(jié)合的方法,研究了不同接地特征參數(shù)與抓地性能的關(guān)系,為子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)方向。為研究花紋結(jié)構(gòu)對抓地性能的影響,由整胎模型計(jì)算結(jié)果提供簡化邊界條件,對單節(jié)距花紋的抓地性能進(jìn)行仿真分析,以花紋與地面間摩擦力作為評價指標(biāo),探索花紋結(jié)構(gòu)參數(shù)對抓地性能的影響規(guī)律;并提出仿生橫向花紋溝設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)花紋抓地性能的提升。
【關(guān)鍵詞】：輪胎抓地性能 摩擦模型 接地特性 相關(guān)性分析 胎冠結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.341
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景與研究意義11-12
• 1.1.1 課題背景11
• 1.1.2 研究目的與意義11-12
• 1.2 輪胎抓地性能研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 胎面橡膠摩擦特性研究12-13
• 1.2.2 輪胎抓地性能研究13-14
• 1.3 輪胎接地特性研究現(xiàn)狀14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-16
• 第二章 輪胎橡膠與路面間摩擦模型研究16-24
• 2.1 輪胎與路面摩擦機(jī)理16
• 2.2 橡膠摩擦特性試驗(yàn)16-19
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備及原理16-17
• 2.2.2 試驗(yàn)方法17-19
• 2.3 測試結(jié)果分析19-20
• 2.3.1 壓力對摩擦系數(shù)的影響19
• 2.3.2 速度對摩擦系數(shù)的影響19-20
• 2.4 摩擦模型20-23
• 2.4.1 摩擦模型的建立20-21
• 2.4.2 摩擦模型的算法實(shí)現(xiàn)21-22
• 2.4.3 胎面橡膠摩擦特性的仿真分析22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 胎冠結(jié)構(gòu)對輪胎抓地性能的影響研究24-45
• 3.1 輪胎有限元模型建立及試驗(yàn)驗(yàn)證24-28
• 3.1.1 輪胎有限元分析模型建立24-27
• 3.1.2 輪胎有限元分析模型的試驗(yàn)驗(yàn)證27-28
• 3.2 輪胎抓地性能仿真分析及評價方法28-30
• 3.3 基于響應(yīng)面法的胎冠結(jié)構(gòu)對抓地性能的優(yōu)化分析30-38
• 3.3.1 設(shè)計(jì)變量30-31
• 3.3.2 響應(yīng)面模型的建立及誤差分析31-35
• 3.3.3 輪胎抓地性能優(yōu)化設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.4 優(yōu)化輪胎的磨損性能分析36-38
• 3.4 輪胎抓地性能和接地特性的關(guān)系研究38-44
• 3.4.1 Pearson相關(guān)性分析法38-39
• 3.4.2 各方案的接地特性仿真結(jié)果39-41
• 3.4.3 輪胎接地特征參數(shù)與抓地性能的關(guān)系41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 花紋結(jié)構(gòu)參數(shù)對抓地性能的影響研究45-54
• 4.1 單節(jié)距花紋抓地性能仿真分析方法45-46
• 4.1.1 單節(jié)距花紋模型邊界條件的確定45
• 4.1.2 單節(jié)距花紋抓地過程仿真分析45-46
• 4.2 花紋結(jié)構(gòu)參數(shù)對抓地性能的影響研究46-50
• 4.2.1 花紋溝深度對抓地性能的影響46-48
• 4.2.2 花紋溝角度對抓地性能的影響48-50
• 4.3 仿生橫向花紋溝設(shè)計(jì)50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)論和展望54-57
• 5.1 研究工作總結(jié)54-55
• 5.2 論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)55
• 5.3 工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 致謝60-61
• 碩士期間發(fā)表的論文61

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