輪胎是汽車(chē)與道路接觸的唯一部件,傳遞著路面對(duì)車(chē)體的所有作用力,它直接影響著汽車(chē)的動(dòng)力性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性等。抓地性能和磨損性能是輪胎的重要性能,抓地性能決定著輪胎與路面間的附著關(guān)系,磨損性能決定著輪胎的使用壽命,但在輪胎設(shè)計(jì)中兩性能間存在矛盾,即一個(gè)性能提升,另一個(gè)性能就會(huì)下降。目前針對(duì)輪胎高性能要求,研究輪胎抓地與磨損性能協(xié)同提升設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。本文以205/55R16子午線輪胎為研究對(duì)象,使用ABAQUS軟件建立輪胎有限元模型,選取擴(kuò)展的Savkoor摩擦模型模擬輪胎與路面間的摩擦接觸。采用輪胎與路面間的切向摩擦力評(píng)價(jià)輪胎抓地性能;磨損性能選用輪胎接地區(qū)域內(nèi)摩擦能量損失率進(jìn)行評(píng)價(jià)。胎面作為輪胎結(jié)構(gòu)中直接與路面接觸的部位,其對(duì)輪胎性能影響最為直接。通過(guò)對(duì)輪胎的胎面弧曲線設(shè)計(jì)方法、行駛面寬及弧度高進(jìn)行分析得出:輪胎抓地性能與胎肩位置的接地壓力值及高壓力區(qū)面積有直接關(guān)系,可通過(guò)改善胎肩接地壓力分布提升輪胎抓地性能;行駛面弧度高的變化對(duì)輪胎接地壓力分布均勻程度影響顯著,可通過(guò)適當(dāng)增高行駛面弧度提升輪胎的磨損性能。通過(guò)總結(jié)胎面弧結(jié)構(gòu)對(duì)輪胎抓地與磨損性能的影... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

胎面弧結(jié)構(gòu)示意圖

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論3圖1.2花紋受力變形示意圖圖1.3單節(jié)距花紋實(shí)體模型Fig.1.2SchematicdiagramofstressandFig.1.3Solidmodelwithsingledeformationofpatternpitchpattern綜上所述，胎面形狀和花紋對(duì)輪胎抓地性能有顯著影響，優(yōu)化胎面形狀和控制花紋變形可提升輪胎的抓地性能。但上述學(xué)者對(duì)胎面及花紋的優(yōu)化設(shè)計(jì)只針對(duì)輪胎抓地性能，沒(méi)有考慮其他性能。因此，上述研究對(duì)輪胎其他性能的影響還需進(jìn)一步明晰。1.3輪胎磨損性能研究現(xiàn)狀胎面磨損是影響輪胎使用壽命的一個(gè)重要因素，輪胎的異常磨損不僅降低輪胎的使用壽命，而且還影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性以及改變輪胎抗滑水性能、滾動(dòng)噪音等使用性能。輪胎在滾動(dòng)時(shí)與路面的接觸較為復(fù)雜，胎面膠料磨損受到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，學(xué)者們分別從橡膠磨損形式及其度量方式、輪胎結(jié)構(gòu)、輪胎行駛工況、胎面花紋等多個(gè)方面對(duì)輪胎磨損進(jìn)行了研究。對(duì)于輪胎橡膠的磨損形式，Schallamach發(fā)現(xiàn)輪胎磨損是路面對(duì)胎面的多個(gè)方向切應(yīng)力共同作用下，在受到外界機(jī)械應(yīng)力、摩擦熱損耗、空氣氧化等多因素的作用下，胎面膠料發(fā)生分子鏈與交聯(lián)鍵斷裂破壞形成的[16]。Gent研究認(rèn)為橡膠的磨損是接觸面上的摩擦力不斷地削去橡膠顆粒產(chǎn)生的[17]。王貴一研究認(rèn)為橡膠磨損是與外物摩擦過(guò)程中產(chǎn)生熱導(dǎo)致接觸面發(fā)生破壞產(chǎn)生的[18]。胎面橡膠磨損的度量方式是業(yè)界人士一直討論的問(wèn)題，現(xiàn)已有多種度量輪胎磨損的方式。Cho等使用顯式有限元方法對(duì)輪胎進(jìn)行滾動(dòng)分析，在考慮到摩擦系數(shù)受接地壓力影響的情況下，分析了復(fù)雜花紋輪胎的摩擦損耗，提出可用輪胎與地面間的摩擦功度量輪胎胎面的磨損[19,20]。Gipser提出利用胎面磨損深度來(lái)度量輪胎的磨耗，并通過(guò)胎面與路面間的摩擦功與磨損系數(shù)的乘積來(lái)計(jì)算胎面磨耗[21]。許順凱

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論3圖1.2花紋受力變形示意圖圖1.3單節(jié)距花紋實(shí)體模型Fig.1.2SchematicdiagramofstressandFig.1.3Solidmodelwithsingledeformationofpatternpitchpattern綜上所述，胎面形狀和花紋對(duì)輪胎抓地性能有顯著影響，優(yōu)化胎面形狀和控制花紋變形可提升輪胎的抓地性能。但上述學(xué)者對(duì)胎面及花紋的優(yōu)化設(shè)計(jì)只針對(duì)輪胎抓地性能，沒(méi)有考慮其他性能。因此，上述研究對(duì)輪胎其他性能的影響還需進(jìn)一步明晰。1.3輪胎磨損性能研究現(xiàn)狀胎面磨損是影響輪胎使用壽命的一個(gè)重要因素，輪胎的異常磨損不僅降低輪胎的使用壽命，而且還影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性以及改變輪胎抗滑水性能、滾動(dòng)噪音等使用性能。輪胎在滾動(dòng)時(shí)與路面的接觸較為復(fù)雜，胎面膠料磨損受到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，學(xué)者們分別從橡膠磨損形式及其度量方式、輪胎結(jié)構(gòu)、輪胎行駛工況、胎面花紋等多個(gè)方面對(duì)輪胎磨損進(jìn)行了研究。對(duì)于輪胎橡膠的磨損形式，Schallamach發(fā)現(xiàn)輪胎磨損是路面對(duì)胎面的多個(gè)方向切應(yīng)力共同作用下，在受到外界機(jī)械應(yīng)力、摩擦熱損耗、空氣氧化等多因素的作用下，胎面膠料發(fā)生分子鏈與交聯(lián)鍵斷裂破壞形成的[16]。Gent研究認(rèn)為橡膠的磨損是接觸面上的摩擦力不斷地削去橡膠顆粒產(chǎn)生的[17]。王貴一研究認(rèn)為橡膠磨損是與外物摩擦過(guò)程中產(chǎn)生熱導(dǎo)致接觸面發(fā)生破壞產(chǎn)生的[18]。胎面橡膠磨損的度量方式是業(yè)界人士一直討論的問(wèn)題，現(xiàn)已有多種度量輪胎磨損的方式。Cho等使用顯式有限元方法對(duì)輪胎進(jìn)行滾動(dòng)分析，在考慮到摩擦系數(shù)受接地壓力影響的情況下，分析了復(fù)雜花紋輪胎的摩擦損耗，提出可用輪胎與地面間的摩擦功度量輪胎胎面的磨損[19,20]。Gipser提出利用胎面磨損深度來(lái)度量輪胎的磨耗，并通過(guò)胎面與路面間的摩擦功與磨損系數(shù)的乘積來(lái)計(jì)算胎面磨耗[21]。許順凱


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