機械彈性車輪緩沖減振機理分析及其影響因素研究.pdf

1、機械彈性車輪是一種新型的非充氣彈性安全車輪，該車輪是通過機械彈性復(fù)合連接結(jié)構(gòu)代替充氣彈性結(jié)構(gòu)的輪胎，在實現(xiàn)充氣輪胎基本功用的同時，能夠避免刺扎、爆胎和爆損等問題，且更滿足于特種車輛的安全使用要求。車輪動力學(xué)特性是車輛動力學(xué)分析和研究的基礎(chǔ)，良好的動態(tài)特性是車輪設(shè)計的關(guān)鍵因素，它直接影響到整車行駛性能。本文針對機械彈性車輪緩沖減振性能及其影響因素進(jìn)行了理論和試驗研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　1、針對所研究的新型機械彈性車輪結(jié)構(gòu)特點，

2、分析了其承載變形特性、滾動半徑和振動傳遞路徑，建立了穩(wěn)態(tài)工況下的車輪滾動阻力模型、驅(qū)動力學(xué)模型、制動力學(xué)模型等，并根據(jù)車輪緩沖減振形式，建立了改進(jìn)的彈性基礎(chǔ)環(huán)模型，對車輪受壓和受拉區(qū)域產(chǎn)生的剛度和阻尼進(jìn)行了等效，為車輪振動特性的理論和仿真分析提供了參考。
　　2、根據(jù)機械彈性車輪承載變形的特點，建立了改進(jìn)的彈性基礎(chǔ)封閉圓環(huán)曲梁模型和鉸鏈組模型，定性地分析了車輪靜、動態(tài)剛度的影響因素，并利用有限元方法和靜、動態(tài)加載試驗進(jìn)行了驗證；對

3、影響車輪徑向剛度的因素進(jìn)行了參數(shù)化分析，并對比分析了車輪和充氣輪胎徑向剛度特性；結(jié)合車輪靜、動態(tài)剛度分析結(jié)果，建立了車輪剛度及阻尼的非線性解析模型。
　　3、利用彈性基礎(chǔ)環(huán)理論建立了只考慮機械彈性車輪面內(nèi)振動的彈性基礎(chǔ)環(huán)模型，預(yù)測了車輪的振動模態(tài)，并利用模態(tài)試驗進(jìn)行了驗證；根據(jù)彈性環(huán)模型理論建立了車輪有限元模型，計算了車輪在不同狀態(tài)下的模態(tài)頻率和振型，并與車輪試驗?zāi)B(tài)參數(shù)進(jìn)行了對比分析；通過模態(tài)試驗對比分析了車輪與充氣輪胎的振動特

4、性；最后，基于振動傳遞路徑貢獻(xiàn)量的評價指標(biāo)對車輪的振動傳遞特性進(jìn)行了研究。
　　4、在輪輞結(jié)構(gòu)不變的條件下，基于有限元分析方法研究了輮輪層合結(jié)構(gòu)對機械彈性車輪振動特性的影響；在輮輪層合結(jié)構(gòu)一定的條件下，結(jié)合理論分析和模態(tài)試驗研究了輪輞結(jié)構(gòu)和外界工況對車輪振動模態(tài)的影響規(guī)律；采用模態(tài)試驗對車輪的不均勻性對振動特性的影響進(jìn)行了研究，并分析了車輪徑向剛度對振動傳遞特性的影響，為車輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供了指導(dǎo)。
　　5、基于彈性滾子接

5、觸模型和非線性有限元模型對機械彈性車輪的有效路形和低速穩(wěn)態(tài)包容特性進(jìn)行了分析，表明該車輪對不平路面具有包容凸塊、減小沖擊和延長作用時間的顯著特性；利用有限元分析方法研究了障礙物作用下車輪的垂向力學(xué)特性，并采用輪胎加載變形測試試驗進(jìn)行了驗證；結(jié)合有限元分析方法和臺架試驗對車輪在三種不同截面障礙物作用下的低速穩(wěn)態(tài)包容特性進(jìn)行了分析，并描述了車輪通過障礙物后的垂向和縱向動態(tài)力學(xué)響應(yīng)的變化規(guī)律，及負(fù)荷、徑向剛度和障礙物截面形狀對包容特性的影響，