PCR轮胎接地性态对噪声与滚动阻力影响研究

为研究轮胎接地性态对轮胎噪声、滚动阻力的影响规律,以型号为205/55R16的PCR轮胎作为研究对象,通过轮胎接地试验获取10个不同厂家生产的PCR轮胎的接地性态参数,对接地印痕进行细化分区以提取各分区接地性态参数,利用数值分析方法研究各分区接地性态参数与噪声、滚动阻力之间的定性、定量关系。结果表明:胎肩区域、过渡区域、中心区域对轮胎噪声值有较大影响;接地印痕长宽比、胎肩区域、过渡区域对轮胎滚动阻力影响较大;外内胎肩内侧长之比、外胎肩长、外过渡长为轮胎噪声、滚动阻力共同影响参数,且与轮胎噪声值、滚动阻力之间均呈负相关关系。利用主成分分析法建立了接地性态参数与轮胎噪声值、滚动阻力间的回归方程,拟合效果良好。研究结果为低噪声、低滚动阻力高性能绿色轮胎设计提供了理论指导。     

跨座式单轨列车走行轮胎磨损控制方法研究

为控制曲线工况下跨座式单轨列车走行轮胎的磨损,通过胎面橡胶摩擦特性试验提出修正的衰减指数摩擦模型,并采用有限元分析方法研究走行轮双胎的磨损特性,提出采用虚拟外倾方法控制走行轮胎磨损,采用构建曲面走行踏面的方法对虚拟外倾方法进行优化,研究表明:虚拟外倾方法使内、外走行轮胎总的摩擦功降低3.4%,但外侧走行轮胎的摩擦功偏度值增加了25%;相对于虚拟外倾方法,曲面走行踏面方法使走行轮胎总的摩擦功降低了12.9 J,外侧走行轮胎的摩擦功偏度值降低了5.17%,内侧走行轮胎的摩擦功偏度值降低了8.87%,有效降低了走行轮胎的磨损并改善了其磨损均匀分布程度。     

胎侧刚度非线性的分析及其对轮胎模型的修改

通过胎侧的薄膜模型和曲梁弯曲模型的力学分析，分别推导出了径向刚度和侧向刚度的计算公式，验证了胎侧具有随变形而减弱的非线性刚度特性，说明在直接模态参数的建模中，应考虑胎侧非线性弹性特性，为轮胎模态参数的修正提供理论基础。计算结果表明考虑胎侧非线性刚度能有效提高轮胎模态模型的精度。     

无气轮胎几何非线性的有限元分析

为了获得无气轮胎在静态固定载荷下的材料与变形特性,利用有限元几何非线性理论对其进行了非线性大变形接触分析.建立了无气轮胎与硬路面的三维有限元模型,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性及轮胎接触非线性,计算了无气轮胎在径向位移下的变形情况、应力分布和接地压力、径向刚度等.分析结果可作为无气轮胎的设计及优化依据.     

轮胎物理参数对接地压力分布非对称性的定量影响研究

提出接地压力非对称指数的概念,利用轮胎环模型来定量研究接地压力分布的不对称性,分析了物理参数对非对称指数的非线性影响规律。结果发现影响轮胎接地压力分布非对称性的主次因素依次为:角速度、阻尼、带束层有效密度、充气压力、垂向载荷、侧壁径向弹簧参数、带束层径向弹簧参数及带束层有效抗弯刚度。在参数±40%变化范围内,垂向载荷、充气压力和侧壁径向弹簧参数对接地压力分布非对称指数的影响最大。     

轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。     

考虑轴头驱动和侧倾力矩的轮胎接地性态建模

采用欧拉梁和侧向分片的方法模拟轮胎侧向变形特性,利用二元傅里叶级数构造带束层单元的位移场,胎面横截面外轮廓设定为二次函数,建立了基于驱动力矩和侧倾力矩的轮胎三维接地性态解析计算模型。结合轮胎刷子模型计算了轮胎的纵向力和侧向力,并进行了验证。结果表明,模型具有较高的精度和效率。研究结果可为研究轮胎磨损和轮胎力学特性提供更为精确的三维接地压力分布解析模型,并为轮胎物理模型的解析研究提供新的思路和方法。     

基于有限元方法的轮胎磨损特性研究

在基于有限元法的轮胎磨损性能评价方法的基础上,建立了205/55/R16型子午线轮胎2种胎面结构的有限元模型。使用ABAQUS软件的显式分析方法获得轮胎接地区域节点在汽车行驶过程9种工况下的法向反力和滑移速度,通过摩擦能量损失和磨损量之间的关系,求得轮胎在组合工况下行驶特定里程的磨损量。光面轮胎的磨损量明显小于花纹轮胎磨损量的仿真分析结果,说明了仿真分析方法的有效性。同时,通过对ABAQUS软件的二次开发,实现了轮胎接地区域摩擦能量损失率分布的实时描述。     

对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。     

线段齿轮法向接触刚度的改进分形模型研究

为了准确计算微线段齿轮啮合时的法向接触刚度,引入摩擦因素的影响,通过修正考虑摩擦的弹塑性变形临界面积公式、接触面积公式和刚度公式,结合圆柱结合面接触点面积分布公式,基于已有的结合面法向接触刚度的分形模型,推导出适用于微线段齿轮轮齿法向接触刚度分形模型。通过该模型建立法向接触刚度与法向载荷之间的关系,以及分析模型中的参数对法向接触刚度的影响发现:在无摩擦条件下,相同载荷下的接触刚度最大,且接触刚度随着摩擦因数的增大而减小,在摩擦因数较小时,摩擦因数的改变对圆柱体法向接触刚度的影响也较小;表面微观因素对法向接触刚度的影响需综合考虑分形维数和分形粗糙度幅值的相互影响,二者有着较为复杂的关系;内接触形式、增大材料特性参数和圆柱体半径均可使法向接触刚度增大。最后,选取一组不同加工表面粗糙度的微线段齿轮为对象进行仿真,为微线段齿轮加工方法和工艺选择提供参考。     

浅谈叉车轮胎的气压及其安全使用

在叉车轮胎的使用中，在一定的载荷和行驶条件下，叉车的轮胎应有一个适宜的轮胎气压，当轮胎气压低干标准值行驶时，轮胎径向变形增大，两侧产生过度挠曲，以致胎冠两侧接地，胎侧内壁受压，胎侧外壁受拉，胎体内帘线产生较大的变形和交变应力。周期性的压缩变形，会加速帘线的疲劳损坏，使轮胎的帘布层和轮胎与地面之间相对滑移增大，叉车摩擦产生的热量增多，轮胎温度急剧上升，     

双星研制成功超宽低断面轮胎

青岛轮胎总公司将客户需求充分融入到轮胎的设计中,日前研制成功超宽低断面高端轮胎,最大限度地满足从动轮的使用要求。双星研制的这款超宽低断面高端轮胎,成功解决了轮胎因扁平率大、断面宽造成的轮胎在充气载荷状态下接地行驶面压力分布不均的现象,减少了胎肩变形生热,确保了轮胎的使用性能。     

新非自然平衡轮廓载重子午线轮胎设计及试验验证

以载重子午线轮胎295/80R22.5为研究对象,利用新非自然平衡轮廓理论对其胎体轮廓进行重新设计。在此基础上,试制了具有新非自然平衡轮廓的轮胎样胎,并依据GB/T23663-2009对其径向、横向和纵向刚度进行测试。借助ABAQUS软件建立了新非自然平衡轮廓轮胎295/80R22.5的有限元分析模型,并对其静态接地压力分布、充气外轮廓以及径向、横向和纵向刚度进行了数值计算。试验测试与数值计算结果有较好的一致性。结果表明,本文建立的新非自然平衡轮廓轮胎的有限元分析模型具有较高的精度,可用其分析轮胎的综合性能。     

机械结合面接触刚度建模新方法

建立精确、有效的结合面接触刚度模型是进一步开展机床整机动力学建模与分析的基础。提出了一种新的弹性接触刚度模型,该模型考虑基体变形的同时,对GREENWOOD和WILLIAMSON提出的粗糙表面微观接触模型(GW模型)进行了修正。为分析基体对接触变形的影响,首先建立含有基体的单个微凸体接触模型,并基于HERTZ接触理论,获得结合面的接触参数;然后,通过引入三角分布函数和解决GW模型在模拟微观接触行为中存在的问题,建立了新的弹性接触刚度模型,并揭示了分布函数、基体变形以及表面粗糙度对结合面接触特性的影响规律。研究表明:三角分布函数能有效地表征表面微凸体高度分布;基体变形的影响是由基体和微凸体相互作用引起,随着法向载荷的增大而明显;表面粗糙度是影响接触刚度的主要因素,相同载荷下,表面粗糙度越大,接触变形越大,接触刚度越小。     

轮胎胎体轮廓设计对侧偏刚度的影响研究

以某205/55R16型轿车子午线轮胎为研究对象,利用ABAQUS建立计及复杂花纹的轮胎稳态侧偏滚动3D有限元分析模型,并通过侧偏特性转鼓试验验证仿真模型的可靠性。为研究胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响,以胎体弦平衡轮廓理论为基础,提出带束层压力分担率简化为梯形的修正胎体弦平衡轮廓理论,编制轮廓计算程序。结合仿真模型,从接地特性和侧偏刚度的角度与现行设计轮胎作对比分析;进而设计出不同带束层压力分担率的胎体轮廓,仿真研究不同带束层压力分担率下胎体轮廓设计对轮胎侧偏刚度的影响。结果表明,应用胎体弦平衡轮廓修正理论设计的轮胎接地面积略有增大,接地压力偏度值下降;接地特性的改善使轮胎的侧偏刚度得到提升,有利于轮胎的操纵性能;不同带束层压力分担率的胎体轮廓对轮胎的侧偏刚度具有一定的影响。     

技术文摘专栏

仿蝗虫脚掌的子午线轮胎胎冠结构设计 【摘要】：扁平化是载重子午线轮胎的一个发展趋势,然而由于低断面轮胎胎面较宽,轮胎接地过程中胎冠变形难以控制导致轮胎接地压力分布不均匀,从而影响轮胎的磨损性能和抓地性能。蝗虫脚掌特殊的结构形式,有利于降低接触刚良、增加接触面积,并在接触过程中产生使其脚掌稳定的附着摩擦力。     

某型航空子午线轮胎刚度仿真分析

轮胎力学特性是飞机地面运动学研究的重要课题之一。基于轮胎静刚度的形成机理,忽略胎面花纹,建立某型航空子午线轮胎三维非线性有限元分析模型。考虑到航空轮胎材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题,借助ABAQUS和HYPERMESH软件,并在ABAQUS/STANDARD求解器下进行径向和侧向刚度特性仿真分析,得出不同充气压力工况下的相应的负荷与变形的关系。通过仿真分析结果与理论估算值的对比,表明所建立的有限元分析模型可较好模拟该型航空轮胎的刚度特性。     

技术文摘专栏

轮胎静态及侧偏刚度有限元分析 【摘要】：考虑子午线轮胎的材料非线性、接触非线性以及大变形等复杂的力学特性,采用Abaqus软件建立轮胎三维有限元分析模型,研究充气压力和负荷对轮胎静态刚度（径向刚度、侧向刚度、纵向刚度、扭转刚度）和稳态侧偏刚度的影响,并给出了相应的负荷与变形之间的关系。     

子午线轮胎的滚动瞬态碰撞有限元分析

考虑轮胎材料、几何及其与地面接触的非线性,借助ABAQUS软件建立了子午线轮胎滚动瞬态碰撞的三维有限元模型,并与轮胎径向刚度试验结果对比验证了该模型的有效性。对轮胎在标准气压,一定载荷的情况下轮胎与路面碰撞进行了模拟,分析了轮胎与路面碰撞的不同阶段接地压力、Mises应力、带束层帘线应力,纵向剪切应力的变化特征,以及轮胎垂直响应和转角速度变化情况。这些研究结果反应了轮胎的滚动碰撞对轮胎路面接触受力有很大影响,对改进轮胎的结构设计、轮胎接地瞬态受力分析及轮胎振动分析提供了一定的参考价值。     

剥落故障演变对直齿轮副啮合刚度的影响研究

作为机械装备中的关键传动机构,渐开线直齿轮在啮合传动过程中,受极端工况影响,轮齿表面极易引发剥落缺陷,改变齿轮副啮合刚度,严重影响其工作性能和传动效率.针对轮齿表面剥落形貌演变过程中的齿轮副啮合刚度,以拓展后边缘线与原矩形剥落边缘线夹角描述剥落故障演变,结合势能法构建了含剥落故障齿轮副的啮合刚度计算模型.结果表明,当齿轮副发生齿面剥落时,会使剥落区域参与的啮合区间啮合刚度减小,并且随着剥落参数的增大,齿轮啮合刚度减小趋势增大;当剥落区域沿齿轮副轴向中心面不对称时,齿轮易发生扭转变形而产生扭转刚度;同时,由于摩擦力存在,剥落区域边缘会进一步拓展,使剥落区域的宽度增大,导致齿轮副时变啮合刚度曲线变化的区间范围增大.