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基于轴头六分力的轮胎接地性态建模及其磨损研究
| 论文题名： | 基于轴头六分力的轮胎接地性态建模及其磨损研究 |
| 关键词： | 轮胎;接地性态;三维环模型;胎面磨损量;轴头六分力;应力应变 |
| 摘要： | 轮胎接地界面是胎面磨损的唯一发生界面，其性态对胎面磨损有着重要影响。轴头六分力是车辆系统对轮胎的动态输入，是影响轮胎接地性态的重要因素。因此，本文基于轴头六分力建立轮胎三维解析模型计算轮胎三维接地性态，结合轮胎刷子模型计算胎面磨损量，分析轴头六分力对轮胎接地性态和胎面磨损的影响。 首先，简化真实轮胎结构建立轮胎物理模型，将承担主要变形的带束层简化为具有宽度的三维弹性圆环，能够连续表达轮胎的变形特性。通过考虑三维弹性圆环面外应力应变特性，建立带束层侧向弹性变形与面内变形特性的联系，同时考虑了胎侧预应力，实现了轮胎二维模型到三维模型的转换。利用哈密尔顿原理和拉格朗日方程建立基于轴头六分力的轮胎运动微分方程。 其次，运用二元傅里叶级数构造带束层位移函数，运用三角函数的正交性将轮胎运动微分方程矩阵化，通过胎面橡胶变形量表达路面作用力，基于龙格—库塔法计算轮胎接地压力分布的数值解。运用控制变量法讨论了轴头力和力矩对轮胎接地压力分布的影响。 第三，实施了轮胎接地压力的实车试验。利用六分力测力轮动态测量行驶车辆的轮胎轴头六分力信号，采用TireScan8050型压力测试分析设备测定了静态、稳态和侧倾三种工况下的轮胎接地压力分布。通过计算获得相同工况下的三维接性态解析模型的结果，发现与实验结果有较好的一致性。 最后，结合轮胎三维接地性态模型和轮胎刷子模型建立了胎面磨损解析模型，利用摩擦耗散能计算了胎面的二维磨损分布，分别讨论了轴头翻转力矩和回正力矩对胎面磨损的影响。 本文提出了一种新的轮胎三维接地性态解析模型，分析了轴头六分力对轮胎接地性态和胎面磨损的影响，将有助于阐明轮胎磨损过程中各有关物理参量及相关变量之间的数学物理关系。研究成果为可以为今后研究轮胎动力学特性和胎面磨损提供一种可供借鉴的方法，也将有助于为黏弹性滚动体的磨损控制提供新的思路。 |
| 作者： | 汪晨 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 黄海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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