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原文传递轿车轮胎非正常磨损机理及使用寿命预测研究

论文题名：	轿车轮胎非正常磨损机理及使用寿命预测研究
关键词：	轿车轮胎;非正常磨损;悬架系统;磨损数值计算;使用寿命
摘要：	近年来，随着高等级公路的不断建设，轿车能够稳定和持续的以较高速度行驶，轿车轮胎的磨损及非正常磨损较之以往也出现了新的特点。车辆轮胎的磨损是一个系统的、复杂的动力学过程，因此研究轮胎在动态下的磨损特性及其相关问题，对实际车辆悬架的研发和轮胎结构性能的改进都有重要的理论和现实意义。本文对复合式悬架—轮胎系统的磨损特性及相关问题进行了较为深入的理论分析和试验研究。车辆轮胎动态下的磨损特性研究涉及许多方面的内容，本论文主要开展了以下几方面的研究工作：首先对195/65R15型轮胎进行了基本参数的试验研究。根据轮胎磨损可能涉及到的一些参数，本论文都进行了设计和研究。在完成了试验设计和测试结果的数据分析后，拟合了基本参数之间的关系，为进一步的理论分析和基于磨损的轮胎局部力学建模研究以及轮胎的动态磨损仿真提供了数据支持。在动力学软件ADAMS中建立了复合式悬架—轮胎—地面系统的动力学仿真模型。对该系统模型进行了静态和动态的仿真，对悬架定位角度的变化进行了检测，得到了悬架的静力学特性和系统的模态特征。通过试验验证了模型的精确性。此动力学模型为进一步深入研究车辆行驶过程中轮胎复杂的磨损现象提供了仿真支持。从经典的轮胎刷子模型出发，由浅入深，建立了外倾角复合滑移轮胎刷子理论改进模型；在复合滑移模型的基础上，通过定义中间面以及考虑垂向压力、接地印迹和有效半径在宽度方向上的分布等因素，建立了胎宽方向局部复合滑移轮胎改进力学特性模型，用以计算轮胎宽度方向的局部力学特性。通过参数分析，确定了轮胎力学特性中影响磨损的主要因素。借鉴表面摩擦学的相关理论，限定磨损只是由于轮胎与地面之间的力学特性造成，对轮胎的磨损进行了量化的数值计算探讨，对影响磨损的各种参数进行了分析；与试验拟合参数结合，建立了可以与多刚体动力学模型的动态数据结合的轮胎半经验理论模型，并进行了耦合仿真，对轮胎在典型频率下的磨损进行了讨论，讨论结果与已有的定性分析结论一致；给出了由轮胎的磨损性状判断悬架故障的判掘；最后探讨了地域特征对轮胎非正常磨损的影响。运用动力系统稳定性理论，结合胎面扰动振幅的随机性和胎面扰动位置的随机性，对由于胎面扰动形成的轮胎磨损进行了定量的数值分析研究，并对磨损的抑制环节进行了理论分析。通过设定道路的基数样本，基数样本内道路比例组合，提出了轮胎磨损线性累积预估法，由基数样本预测轮胎的使用寿命；尝试建立了轮胎磨损预测的一个完整的体系和方法，并应用于实例。全文的理论研究成果进一步扩展了车辆轮胎磨损的理论研究内容，为生产企业今后研制开发新型的悬架系统及轮胎提供了理论依据和可供借鉴的思路。
作者：	黄海波
专业：	机械工程
导师：	丁玉兰;靳晓雄
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文