基于正交试验的轮胎胎冠花纹结构影响滚动阻力的分析

胎面花纹是影响轮胎滚动阻力的关键部件,研究花纹结构参数设计对滚动阻力的影响在低滚阻轮胎结构设计应用中具有重要意义。以载重子午线轮胎295/80R22.5为研究对象,通过对比试验测试与数值计算得到的接地压力和印痕参数,检验轮胎模型的有效性。在此基础上,采用数值计算的方法分析了胎面中心花纹块宽度、胎肩花纹块宽度和胎面弧高度等三个因素,每个因素取三个水平,选用正交试验L_9(3~4)分析了各因素对滚动阻力的影响。根据正交试验的结果,采用回归分析对试验结果进行优化,得到了各因素之间的最佳组合,并对其滚动阻力进行了分析,结果表明,相对原始结构,滚动阻力降低了3.78%。     

结构参数对轮胎滚动阻力和辐射噪声的影响研究

针对大多数研究轮胎滚动阻力或外部噪声,未能将二者联系起来,揭示其内在机理。本研究主要关注结构参数对轮胎滚动阻力和辐射噪声的影响,探究其关系。以载重子午线轮胎315/60R22.5为对象建立了滚动阻力有限元和辐射噪声边界元分析模型。对比分析仿真结果发现:采用非平衡轮廓结构设计可以有效地减小轮胎的滚动阻力并降低轮胎的辐射噪声,轮胎滚动阻力和噪声二者并非严格对立,合理调整结构参数可同时提高轮胎综合性能。     

基于接地性态和解析方法的轮胎减磨优化及影响规律研究

接地性态是轮胎磨损的重要影响因素。本文结合轮胎刷子模型和环模型,建立了基于接地性态的轮胎磨损数学解析模型,并利用粒子群优化算法对轮胎进行了减磨优化。结果表明,接地性态中最大接地压力与滚动阻力矩是影响轮胎磨损量的最主要因素,接地长度在优化过程中的变化不明显,接地压力非对称性指数对轮胎磨损量影响的规律性较弱。研究结果可以为轮胎的减磨优化提供一种可供借鉴的思路。     

行驶面宽和行驶面高对子午线轮胎滚动阻力的影响

以载重子午线轮胎385/65R22.5为研究对象,借助ABAQUS有限元软件,建立其滚动阻力计算分析模型。在此基础上,采用数值方法对比分析了不同行驶面宽和行驶面高对轮胎滚动阻力的影响,并从胎体受载形变及轮胎各部位能量损失的角度,阐述了行驶面宽和行驶面高的变化对轮胎滚动阻力的影响规律。结果表明,行驶面宽的变化对轮胎滚动阻力影响较小。随着行驶面宽的增加,轮胎滚动阻力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,且存在低滚阻轮胎的最佳行驶面宽;行驶面宽的变化对轮胎受载形变影响较小,但会引起轮胎不同部位能量损失的明显变化。行驶面高的变化对轮胎滚动阻力影响较大。随着行驶面高的增加,轮胎滚动阻力有变大的趋势,但这不适用于行驶面高较小时的情形;行驶面高对轮胎受载形变有明显的影响,较大的行驶面高会增加轮胎胎冠部位的压缩变形及胎肩处的弯曲变形,减少胎侧部位的弯曲变形;行驶面高的增加加大了胎冠部位的能量损失,但减小了胎体、胎侧、三角胶部位的能量损失。     

胎面变形与刚度对轮胎抓地性能的影响研究

以库仑摩擦模型和衰减指数摩擦模型为基础,建立修正的衰减指数摩擦模型,进而以29580/R22.5全钢子午线轮胎为研究对象,采用数值分析方法分析轮胎制动过程中的胎面变形规律,揭示胎面变形及刚度分布与抓地力的关联关系。结果表明:修正的衰减指数摩擦模型能够更加真实地反映轮胎与路面之间制动力的变化情况。胎面径向变形呈现出中心大,从中心向边缘逐渐减小的分布趋势;胎面纵向变形在接地前缘变形较大,接地后缘变形较小。增大纵向变形有利于抓地力的提升。胎面表面径向微观刚度在接地区域(边缘除外)的刚度值变化不大,胎肩两侧会在小范围出现一个极值;胎面纵向微观刚度以胎面中心线为基准左右对称,在胎肩区域的刚度值明显低于胎面中间。降低胎面的径向和纵向表面微观刚度可提升抓地力。     

低滚动阻力轮胎结构设计

将轮胎断面划分为胎冠区域和非胎冠区域,采用有限元分析方法和灵敏度分析,建立滚动阻力和区域能量损耗的关系,进行低滚动阻力轮胎结构设计,达到降低滚动阻力的目的。结果表明,变化区域能量损耗与滚动阻力呈线性变化。胎面结构对胎冠区域能量损耗的贡献度高达69%,对胎冠区域能量变化起决定性作用。合理的降低1#和2#带束层宽度,能降低胎面能量损耗,2#带束层对于胎面能量损耗的灵敏度更高。耐磨胶、胎体层、三角胶胎侧对非胎冠区域能量损耗的贡献度相当,在30%左右。合理的增加耐磨胶高度有利于耐磨胶和胎体能量损耗的降低。合理的降低三角胶高度会降低非胎冠区域能量损耗。基于区域能量损耗与轮胎结构关系,对轮胎胎体结构进行方案设计,最优方案比原始滚动阻力降低9.5%。     

轮胎横向花纹沟泵吸噪声仿真研究

基于流固耦合和气动声学的方法研究了轮胎横向花纹沟槽结构尺寸及其截面形状对花纹泵吸噪声的影响。运用Abaqus仿真了带有横向花纹沟槽轮胎滚动以获得滚动过程中花纹沟槽各壁面位移随时间的变化信息;提取接地印痕区域内单个横向花纹沟槽并建立与周围空气相耦合的有限元模型,通过对其施加相应位移边界条件来重现横向花纹沟槽在滚动过程中的状态特性;借助流场计算实现对花纹泵吸噪声的预测。结果表明:花纹泵吸噪声随着沟槽长度的增大而减小;随着沟槽宽度的增大而增大;而沟槽深度对泵吸噪声影响不明显;沟槽横截面的形状对泵吸噪声影响较大。     

欧盟轮胎标签法即将生效国内轮胎企业又临“大考”

近日,欧盟发布新法令,要求所有成员国统一轮胎标签。轮胎标签上必须注明三项数值：滚动阻力、湿地抓地力和外部滚动噪音。这三项数值是环保和安全性能的重要数值。根据欧盟法令规定,11月1日起只有贴统一标签的轮胎才能在市面上销售。届时,所有在l欢盟销售的轿车胎、轻卡胎、卡车胎及公共汽车轮胎必须加贴标签．标示轮胎的燃油效率、滚动噪声和湿抓着力的等级,中国轮胎生产企业面临新的考验。     

技术文摘

全钢子午胎滚动阻力的仿真计算和实验对比分析 【摘要】：简述了橡胶材料的滞后特性和轮胎滚动阻力产生的机理,推导了轮胎滚动阻力与轮胎单周滚动损失之间的关系,从而确定了轮胎滚动阻力的仿真方法。在此基础上．探讨了某规格全钢子午胎的滚动阻力受气压、实验速度和载荷的影响规律,并将仿真结果与实验结果进行了详细对比。从对比结果看本文所述的仿真方法是可靠的,同时也指出了滚动阻力仿真需要进一步优化的方向。     

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。     

通过改性填料和优化配方来改善轮胎的滞后性

在近十年中,随着燃油价格的上涨和车辆燃油需要量的增加,轮胎工业及其联合会正努力提高能量效率。当为轮胎工业开发一种新材料时,则首先要了解最终产品的性能．一条轮胎须满足多种要求,例如,改善轮胎的滚动阻力（低的滞后性）,减少轮胎胎面磨损,而滚动阻力或滞后性与车辆燃油效率有直接关系。轮胎必须具有耐久性、安全性及具有极好的牵引力,负荷承载力及可操纵性等。     

基于非平衡轮廓理论的子午线轮胎结构设计

在分析现有子午线轮胎非平衡轮廓设计理论的基础上,结合酒井秀男和FRANK非平衡轮廓理论的特点,进行两种理论的融合,得到新的轮胎充气非平衡内轮廓的积分方程,并编制相应的软件。以315/60R22.5及385/55R19.5两种载重子午线轮胎为研究对象,利用提出的轮廓积分方程进行设计。结合轮胎有限元分析技术,从接地压力分布、胎圈和胎肩处的应变比能等方面,对非平衡轮廓设计和现行设计的轮胎进行综合对比分析。结果表明,利用提出的非平衡轮廓积分方程设计的轮胎,接地压力均匀性和接地形状以及胎圈和胎肩处的应变比能具有大幅度地改善,即提高了轮胎的磨损、抓地和疲劳性能。     

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。     

轮式装载机轮胎最佳充气压力的现场试验获取方法

轮式工程机械在松软路面作业时，一般用低压轮胎，这样牵引力较大。因此，在组织机械化土方施工时，常会遇到这样的问题：轮式工程机械轮胎充气压力（p；值）应如何确定？多少最为合适？有关这方面的研究，工程机械领域进展不大。汽车行业对p；值的研究虽然较为充分，但研究结果不完全适用于工程机械，且都为理论计算，不适应现场施工需要。因为计算需要许多有关泥土的参数，现场不易获取。而且现有的最佳值仅考虑了使滚动阻力最小，实际上最佳值应该包括两点：滚动阻力尽量小，驱动效率较高，综合起来就是所能提供的牵引力最大。目前一般用…     

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。     

轮毂直驱电动车轮胎刚度及滚阻匹配研究

研究轮毂直驱电动车轮胎垂向刚度与滚阻特性相匹配问题,揭示轮毂直驱电动汽车非簧载质量负效应产生机理,提出利用胎压改变轮胎垂向刚度进而改善悬架特性的方法。设计出四组不同胎压的轮胎垂向刚度试验,并将轮胎实际垂向刚度应用到悬架特性分析上。结果表明,通过调节轮胎垂向刚度改变了悬架特性的二阶共振频率使其远离人体敏感振动频率,并在一定程度上抑制其振动幅值。为解决轮毂直驱电动汽车轮胎刚度与滚阻特性匹配问题,研究胎压对轮胎滚阻特性和能量损耗的影响,并对四组胎压的轮胎进行滚阻特性及滞回特性试验。试验结果表明,胎压对轮胎滚动阻力有很大影响,胎压升高,轮胎滚动阻力系数和能量损耗变小。进一步表明,胎压与轮胎滚阻系数的关系及能量损耗的关系两者之间基本是一致的,揭示了轮胎滚动阻力产生机理。因此,利用胎压调节轮胎垂向刚度抑制了电动汽车非簧载质量负效应,兼顾了胎压对轮胎滚阻及能耗的影响,实现了轮胎垂向刚度与滚阻特性的匹配,为轮胎与悬架的相互作用机理提供了理论依据。     

轮胎花纹泵浦噪声计算及评价方法

利用ABAQUS软件建立计及复杂花纹的205/55R16型子午线轮胎3D有限元模型,通过接地试验验证了有限元模型的精度,并提取轮胎在滚动过程中单个节距花纹沟体积变化历程。结合Lighthill声学理论和FW-H方程,利用动网格技术将花纹沟体积变化历程作为流体计算边界条件,计算花纹泵浦噪声,并与试验结果取得了较好的一致性。在此基础上,分析了使用因素对轮胎泵浦噪声的影响,轮胎花纹泵浦噪声随载荷和速度的增加而增加,随着轮胎气压的增加而减小。泵浦噪声与滚动程中花纹沟体积变化率成正比,提出以单一节距花纹沟体积变化率作为泵浦噪声的评价指标,控制花纹沟变形可实现降噪,为设计低噪声轮胎提供了新思路。     

天然胶蛋白质含量在不同加工温度条件下对白炭黑填充交联的影响

近几年来,随着对低能耗和低滚动阻力轮胎的要求日益增长,故用于胎面胶料中的白炭黑也在增多。白炭黑一橡胶技术的4个基本要素是橡胶聚合物、特殊白炭黑、有效的偶联剂及合适的混炼技术在轮胎工艺的扩展魔术三角形方面均未相互关联：滚动阻力、牵引力（湿路面）和磨耗之间存在着平衡关系。     

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。     

子午线轮胎的非自然平衡轮廓设计及性能分析

在分析现有子午线轮胎非自然平衡轮廓设计理论的基础上,以12.00R20和385/55R22.5两种规格载重子午线轮胎为研究对象,利用酒井秀男非自然平衡轮廓理论、Frank非自然平衡轮廓理论及新非自然平衡轮廓理论对胎体轮廓进行设计。利用有限元分析技术,从轮胎磨损、滚动阻力、抓地力等方面,对三种轮廓理论设计的两种规格轮胎的性能进行综合对比分析。结果表明：酒井秀男的设计理论适合于断面高宽比较大的轮胎;Frank的设计理论适合于断面高宽比较小的轮胎;新非自然平衡轮廓理论设计能够减小轮胎磨损,降低滚动阻力等;轮胎胎体轮廓设计对轮胎性能具有重要影响,尤其对滚动阻力具有显著影响,新非自然平衡轮廓设计理论为低滚阻轮胎设计提供了方向参考;新非自然平衡轮廓设计理论可解决轮胎性能间不相容的难题。