子午線輪胎綜合接地性能評價體系與方法研究.pdf

1、輪胎標(biāo)簽法的實施，對輪胎產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。中國制造商生產(chǎn)的輪胎36％達(dá)不到歐盟第一階段標(biāo)準(zhǔn)，50％達(dá)不到歐盟第二階段標(biāo)準(zhǔn)。其根本原因在于企業(yè)自主研發(fā)能力不足，缺失相應(yīng)的輪胎性能評價體系。目前對輪胎接地性能的評價主要依據(jù)試驗，評價結(jié)果與輪胎結(jié)構(gòu)之間尚缺乏必要的橋梁，亟需一種對輪胎綜合接地性能進(jìn)行評價與預(yù)測的方法。
　　 運用Tekscan壓力分布測量系統(tǒng)對輪胎接地壓力分布展開了試驗研究，以某型號輪胎為例研究了充氣壓力及負(fù)荷

2、對接地壓力分布的影響。結(jié)果表明，接地面積隨負(fù)荷的增加呈線性規(guī)律增加;接地面積隨充氣壓力的增加而減小，但不存在線性關(guān)系。
　　 進(jìn)行輪胎綜合接地性能評價的前提是采用合適的方法對輪胎接地壓力特征進(jìn)行描述。本文對輪胎接地壓力分布特征進(jìn)行了研究，提出采用10個接地壓力幾何特征指標(biāo)與5個接地壓力力學(xué)特征指標(biāo)對其進(jìn)行描述的方法?；诮拥貕毫μ卣髅枋龇椒?，開發(fā)了接地壓力特征處理軟件-TFAS，實現(xiàn)了對接地壓力特征指標(biāo)的自動化處理。
　　

3、 以全鋼載重子午線輪胎385/55R22.5為研究對象，運用有限元方法對輪胎接地壓力分布進(jìn)行了仿真試驗研究。進(jìn)行了輪胎橡膠材料及鋼絲簾線材料拉伸力學(xué)特性的試驗研究，探索了有效的有限元所需輪胎材料參數(shù)試驗方法，選用Yeoh本構(gòu)模型描述橡膠材料，Rebar模型描述簾線一橡膠材料，建立了輪胎有限元分析模型。從輪胎的充氣外輪廓、負(fù)荷.下沉量及接地壓力分布方面對有限元分析模型進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明本文所采用的有限元模型建模方法是正確的，有限元模型

4、的計算精度滿足研究需要。
　　 以385/55R22.5型輪胎現(xiàn)行設(shè)計斷面與實際測繪斷面為基礎(chǔ)，分別建立了有限元分析模型，分析了氣壓、負(fù)荷、帶束層結(jié)構(gòu)、胎冠弧結(jié)構(gòu)及斷面輪廓設(shè)計等參數(shù)對接地壓力分布的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，隨著負(fù)荷的增加或氣壓的降低，該輪胎接地壓力分布都呈現(xiàn)內(nèi)凹的蝴蝶型，容易導(dǎo)致胎肩部位的早期破壞;帶束層寬度的增加對接地壓力分布形狀無明顯改善;帶束層角度的增加，對輪胎胎面的箍緊作用減弱，使輪胎胎肩處的接地壓力減小

5、，接地壓力分布趨于矩形;結(jié)合帶束層寬度增加及角度增加可以帶來較好的改善壓力分布的效果:胎冠弧結(jié)構(gòu)對改善接地壓力分布最有效，通過胎冠弧的控制可以得到任何接地壓力分布形狀;斷面輪廓設(shè)計對改善輪胎在接地面內(nèi)的接地壓力分布有重要作用，可以增加輪胎接地面積，使接地壓力分布更加均勻。
　　 研究輪胎綜合接地性能，即抓地性能、磨損性能及滾動阻力性能的虛擬試驗方法，提出以輪胎制動時的切向力值來度量輪胎抓地性能，以接地面摩擦能量損失值來度量輪胎磨

6、損性能，以滾動阻力值來度量輪胎滾動阻力性能。分析輪胎接地壓力分布特征對抓地性能、磨損性能及滾動阻力性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，靜態(tài)加載工況下，輪胎與路面間法向及切向作用力均呈中心對稱分布;制動工況下，接地面內(nèi)的法向力分布與切向力分布相似，輪胎接地壓力中心前移，在胎面中心處的切向力向接地區(qū)后緣凸出，而兩側(cè)胎肩處的切向力則向接地區(qū)前端凸出;輪胎在制動工況下胎肩處應(yīng)力集中現(xiàn)象比靜態(tài)加載工況更明顯，接地面積比靜態(tài)加載工況高出了7％左右。輪胎磨損是

7、在與路面的接觸區(qū)內(nèi)切向力和胎面滑移的共同作用下產(chǎn)生的，路面切向力的大小不直接影響輪胎的磨損。在自由滾動工況下，滾動阻力隨著氣壓的減小或負(fù)荷的增加而增加。相比靜態(tài)加載工況，滾動工況下胎面中部不再出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，接地壓力向胎肩處移動。
　　 運用相關(guān)分析理論研究了輪胎接地性能與接地壓力分布特征指標(biāo)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，較寬行駛面設(shè)計的輪胎，具有更優(yōu)秀的抓地能力;平均接地壓力和接地壓力偏度值越大，磨損性能越差:硬度系數(shù)對輪胎滾動阻力

8、的影響最顯著。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真試驗結(jié)果，提出輪胎綜合接地性能評價層次分析法(AHP)模型及其判斷矩陣構(gòu)造方法，建立了輪胎綜合接地性能評價的AHP模型，對判斷矩陣的一致性檢驗表明，本文提出的AHP模型判斷矩陣構(gòu)造方法是準(zhǔn)確有效的。運用所建立的輪胎綜合接地性能評價體系，對4種輪胎設(shè)計方案進(jìn)行了評價與預(yù)測，評價結(jié)論與仿真試驗結(jié)論一致性良好，表明本文提出的輪胎綜合接地性能評價體系的構(gòu)建方法是可行的。為完善輪胎綜合性能評價體系提供了研究工作基