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机械弹性安全车轮侧偏特性的建模研究
| 论文题名： | 机械弹性安全车轮侧偏特性的建模研究 |
| 关键词： | 机械弹性车轮;有限元模型;静力学仿真分析;侧偏特性试验 |
| 摘要： | 传统的充气轮胎在车辆高速行驶时存在穿孔爆胎的危险，导致胎压急剧下降，造成严重的交通事故。本课题研究的弹性安全车轮是一种特殊的车轮，通过铰链组将特制轮毂与橡胶体包覆的弹性钢丝环连接成一体，实现了车轮与轮胎的合二为一。由于采用无充气的机械弹性结构，具有抗刺扎、防破损、承载能力强等优势。 本文旨在研究机械弹性车轮的侧偏特性，为车轮性能评价、结构优化设计及整车动力学分析等提供指导，主要研究内容包括以下几个方面： 首先，阐述了机械弹性车轮的系统构成及基本原理，对机械弹性车轮结构进行合理简化，利用CATIA建立机械弹性车轮的几何模型，利用ABAQUS建立机械弹性车轮静态接地的有限元模型，并对其进行垂直接地与侧倾接地条件下的静力学仿真分析，得到了机械弹性车轮下沉量、接地区压力分布状况与所受垂向载荷的关系，为进一步研究车轮的各项力学性能奠定坚实的基础。 其次，建立了胎面为弹性体胎体为刚性体的纯滚动与制动-驱动工况下机械弹性车轮的侧偏特性一般理论模型，并推导出回正力矩、侧向力与侧偏角的理论公式，将其与Fiala轮胎模型中纯侧偏工况与纵滑侧偏工况下轮胎的纵向力、侧向力、回正力矩模型公式进行对比分析，以验证所建立理论模型的合理性，为进一步研究机械弹性车轮的非稳态侧偏特性提供了一定的参考。 最后，利用机械弹性车轮侧偏特性的有限元模型，仿真得到了机械弹性车轮纯滚动与制动-驱动工况下的侧偏特性关系曲线；利用课题组自主研制的低速平板式轮胎力学特性试验台对机械弹性车轮进行了稳态侧偏特性试验，将试验数据与仿真数据进行了对比分析，验证了所建立有限元模型的合理性；同时仿真研究了不同车辆行驶速度、路面摩擦系数及车轮外倾角时机械弹性车轮侧偏特性的变化规律，初步探索了影响机械弹性车轮侧偏特性的因素。 |
| 作者： | 倪新伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵又群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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