胎圈结构参数对机械弹性车轮接地压力分布的影响.pdf

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1、第31卷2015年第17期9月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVbl．31No．17Sep．201557胎圈结构参数对机械弹性车轮接地压力分布的影响付宏勋，赵又群※，林桑，杜现斌，王强，朱明敏(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)摘要：为了进一步掌握机械弹性车轮的接地特性，该文着重研究了胎圈结构参数对车轮接地压力分布的影响。建立了车轮胎圈曲梁模型，通过对车轮承载变形的理论分析，确定影响车轮接地特性的结构参数为胎圈断面高宽比、弹性环

2、断面高宽比和弹性环分布位置。针对不同的胎圈结构参数，建立对应的车轮有限元模型并验证了模型有效性。利用有限元分析软件ABAQUS对其作静态接地特性仿真试验，结果表明减小胎圈断面高宽比、弹性环断面高宽比或弹性环分布系数，可不同程度地增大车轮接地长度和接地面积，并使车轮平均接地压力和接地压力偏度值减小。对比不同胎圈结构参数的车轮，其接地长度最大增加7．2％，接地面积最大增加21．6％。该文为优化机械弹性车轮的接地特性提供了参考。关键词：轮胎；模型：有限元法；非充气轮胎；机械弹『生车轮；曲梁模型；结构参数；接地特性doi：10．11975／j

3、．issn．1002-6819．2015．17．008中图分类号：U463．34文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一17—0057—08付宏勋，赵又群，林菜，杜现斌，王强，朱明敏．胎圈结构参数对机械弹性车轮接地压力分布的影响[J]．农业工程学报，2015，31(17)：57—64．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．17．008http：／／www．tcsae．orgFuHongxun，ZhaoYouqun,LinFen,DuXianbin，WangQiang，ZhuMingmin

4、．Influencesofbeadstructureparametersoncontactpressuredistributionofmechanicalelasticwheel[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：57—64．(inChinesewithEnglishabstracOdoi：10．11975，j．issn．1002—6819．2015．17．008http：／／ww

5、w．tcsae．org0引言轮胎在使用中依靠与路面接触的区域来传递驱动力矩和各种载荷。因此，研究轮胎接地问题，尤其是分析接地区域的压力分布尤为重要。接地压力分布的合理与否，对轮胎的高速、安全、节能、耐磨和舒适性等性能有着直接的影响，而压力分布状况与轮胎结构设计关系密切【lo]。近年来，研究人员对轮胎接地特性作了大量工作，主要是利用数值仿真[4-6]或试验[_7。11]等方法。这些研究主要是针对普通充气轮胎，而充气轮胎结构与机械弹性车轮存在本质区别，其研究结论不适用于机械弹性车轮。随着人们对汽车安全性、操纵稳定性、舒适性要求不断提高，对

6、安全轮胎的研究也日益升温。目前，安全轮胎主要有泄气保用轮胎[12-141和非充气车轮[15-20】。由于泄气保用轮胎没有摆脱原有的充气结构，其安全性能的提升空问有限。非充气车轮是以弹性体结构取代充气轮胎中的空气，在满足普通充气轮胎各项性能的基础上，使车轮不存在扎破、爆胎等安全问题。机械弹性车轮是一种非充气安全轮胎，其负荷主要由胎圈和铰链组承担，承载方式、接地特性不同于充气收稿日期：2015．05—28修订日期：2015-07-22基金项目：总装探索研究项目(NHAl3002)；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目、江苏省研究生培养

7、创新工程(KYLXl50254)作者简介：付宏勋，男，山东淄博人，博士生，主要从事车辆系统动力学方面的研究。南京南京航空航天大学能源与动力学院，210016。Email：fuhongxun615@163．com※通信作者：赵又群，男，河北秦皇岛人，教授，博士生导师，主要从事汽车动态仿真与控制的研究。南京南京航空航天大学能源与动力学院，210016。Emaihyqzhao@nuaa．edu．cn轮胎。课题组已经对机械弹性车轮进行了力学特性、有限元建模等方面的理论及试验研究[21-23】；通过静态接地特性试验，研究了机械弹性车轮静态径向刚

8、度特性以及接地压力分布随载荷的变化规律，并与充气轮胎作了对比分析[24-26]。在上述研究的基础上，本文利用数值仿真方法对机械弹性车轮的接地特性开展更加深入地研究，分析不同胎圈结构参数对车轮接地特性的影响，为优化机械弹性