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原文传递机械弹性车轮缓冲减振机理分析及其影响因素研究

论文题名：	机械弹性车轮缓冲减振机理分析及其影响因素研究
关键词：	机械弹性车轮;缓冲减振;滚动阻力;垂向振动;越障性能;有限元模型
摘要：	机械弹性车轮是一种新型的非充气弹性安全车轮，该车轮是通过机械弹性复合连接结构代替充气弹性结构的轮胎，在实现充气轮胎基本功用的同时，能够避免刺扎、爆胎和爆损等问题，且更满足于特种车辆的安全使用要求。车轮动力学特性是车辆动力学分析和研究的基础，良好的动态特性是车轮设计的关键因素，它直接影响到整车行驶性能。本文针对机械弹性车轮缓冲减振性能及其影响因素进行了理论和试验研究，主要研究内容如下：　　1、针对所研究的新型机械弹性车轮结构特点，分析了其承载变形特性、滚动半径和振动传递路径，建立了稳态工况下的车轮滚动阻力模型、驱动力学模型、制动力学模型等，并根据车轮缓冲减振形式，建立了改进的弹性基础环模型，对车轮受压和受拉区域产生的刚度和阻尼进行了等效，为车轮振动特性的理论和仿真分析提供了参考。　　2、根据机械弹性车轮承载变形的特点，建立了改进的弹性基础封闭圆环曲梁模型和铰链组模型，定性地分析了车轮静、动态刚度的影响因素，并利用有限元方法和静、动态加载试验进行了验证；对影响车轮径向刚度的因素进行了参数化分析，并对比分析了车轮和充气轮胎径向刚度特性；结合车轮静、动态刚度分析结果，建立了车轮刚度及阻尼的非线性解析模型。　　3、利用弹性基础环理论建立了只考虑机械弹性车轮面内振动的弹性基础环模型，预测了车轮的振动模态，并利用模态试验进行了验证；根据弹性环模型理论建立了车轮有限元模型，计算了车轮在不同状态下的模态频率和振型，并与车轮试验模态参数进行了对比分析；通过模态试验对比分析了车轮与充气轮胎的振动特性；最后，基于振动传递路径贡献量的评价指标对车轮的振动传递特性进行了研究。　　4、在轮辋结构不变的条件下，基于有限元分析方法研究了輮轮层合结构对机械弹性车轮振动特性的影响；在輮轮层合结构一定的条件下，结合理论分析和模态试验研究了轮辋结构和外界工况对车轮振动模态的影响规律；采用模态试验对车轮的不均匀性对振动特性的影响进行了研究，并分析了车轮径向刚度对振动传递特性的影响，为车轮结构的优化设计提供了指导。　　5、基于弹性滚子接触模型和非线性有限元模型对机械弹性车轮的有效路形和低速稳态包容特性进行了分析，表明该车轮对不平路面具有包容凸块、减小冲击和延长作用时间的显著特性；利用有限元分析方法研究了障碍物作用下车轮的垂向力学特性，并采用轮胎加载变形测试试验进行了验证；结合有限元分析方法和台架试验对车轮在三种不同截面障碍物作用下的低速稳态包容特性进行了分析，并描述了车轮通过障碍物后的垂向和纵向动态力学响应的变化规律，及负荷、径向刚度和障碍物截面形状对包容特性的影响，结果表明：在一定载荷条件下，车轮表现出典型的包容特性；最后，对机械弹性车轮进行了越障性能装车试验，验证了所建立的车轮滚动机理模型，基于车轮越障力学模型和实车试验分析了车轮的越障性能，并对车轮越障时的包容特性进行了分析，结果表明该车轮具有良好的越障和包容性能。
作者：	王强
专业：	车辆工程
导师：	赵又群
授予学位：	博士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文