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轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及协同提升方法研究
| 论文题名： | 轮胎滚动阻力与抓地性能矛盾机理及协同提升方法研究 |
| 关键词： | 子午线轮胎;滚动阻力;抓地性能;接地特性 |
| 摘要： | 欧盟等国出台的轮胎标签法以及我国提出的《绿色轮胎技术规范》均对轮胎滚动阻力、抓地等性能提出了更高更全面的要求，然而这些性能之间存在不同程度的不相容性。因此，突破性能之间不相容性是发展绿色轮胎的关键技术。 本文选取十条不同胎面花纹的205/55R16型子午线轮胎作为研究对象，为获取轮胎的静态接地特性，一方面，利用Tekscan压力测试系统获取了轮胎静态接地印痕的几何特征和压力分布；另一方面，利用VIC-3D非接触全场应变测试系统获取了垂直载荷作用下轮胎接地区域的胎面变形分布。通过对接地区细化分区，并定义了描述各分区接地特性的接地特性参数，构建了表达轮胎接地几何、压力和变形特性的评价参数体系。 采用相关分析方法筛选出和轮胎滚动阻力、抓地性能显著相关的接地特性参数，分析了这些参数对两性能的影响。从接地区胎面变形的角度揭示了滚动阻力和抓地性能的矛盾机理，研究表明，提升轮胎的抓地性能需要降低接地区胎面的横向拉伸应变，增加胎面的纵向拉伸应变；然而，随着胎面纵向拉伸应变的增加轮胎滚动阻力也会增加，这是导致上述两性能间矛盾的成因。利用偏最小二乘回归法对轮胎滚动阻力系数和制动距离与接地特性参数之间的关系进行回归分析，提出了一种基于接地特性参数的轮胎滚动阻力和抓地性能评价方法。由于通过相关分析所筛选出的接地特性参数间具有相关性，即参数中存在重复表达量。为简化回归模型，采用Bootstrap重抽样法对回归系数进行显著性检验，筛选出对性能有显著解释作用的接地特性参数，并辨识出上述两性能的胎面功能区域。 建立了205/55R16型复杂花纹轮胎有限元模型，通过静态接地印痕试验和轮胎刚度试验验证了有限元模型的有效性。利用前面得到的接地特性参数对轮胎滚动阻力和抓地性能的影响规律，进行了胎面的改形设计，有限元分析结果表明，利用接地特性参数评价轮胎滚动阻力和抓地性能具有普适性。为解决轮胎滚动阻力和抓地性能之间的矛盾，提出对胎面进行区域化设计，并设计了胎面和花纹结构的优化设计方案，有限元分析结果表明，相对于原始方案优化后轮胎滚动阻力降低了2.633N、抓地力提升了6.428N。此外，针对两性能的胎面矛盾区域，开展了外胎肩区横向沟槽数目和宽度对滚动阻力和抓地性能影响的有限元分析，提出在外胎肩区域采用沟槽中间较窄而两端较宽的凹型横向沟槽结构设计，有限元分析结果表明，相对于原始方案其滚动阻力降低了2.112N，抓地力提升了10.196N，实现了滚动阻力和抓地性能的协同提升。 |
| 作者： | 喻康颖 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王国林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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