第三章 轮胎动力学
- 格式:ppt
- 大小:12.14 MB
- 文档页数:99
轮胎动力学的研究与应用轮胎是汽车的重要组成部分,其性能直接影响到整个车辆的驾驶稳定性、制动距离、油耗等方面。
而轮胎动力学作为轮胎工程学科中重要的一个分支,研究轮胎的力学特性,以提高轮胎性能和安全性。
本文将从轮胎动力学的基本概念、轮胎动力学模型、轮胎动力学的应用等方面展开论述。
一、轮胎动力学的基本概念轮胎动力学指的是轮胎与地面之间的相互作用力学问题。
一般来说,轮胎与地面的接触面积很小,只有车轮接触地面的一小部分,因此这个问题也被看作是一个点接触问题。
轮胎动力学的研究主要涉及轮胎力学、轮胎动力、轮胎与地面之间的相互作用力等方面。
轮胎力学是研究轮胎变形、刚度和耗能等性能的学科。
轮胎动力是指轮胎的运动学和动力学特性。
而轮胎与地面之间的相互作用力包括接触力、摩擦力、支撑力等。
二、轮胎动力学模型轮胎动力学模型是轮胎动力学研究中重要的工具。
它是对轮胎与地面之间的相互作用力进行模拟分析的数学模型。
其中最基本的轮胎动力学模型是布洛赫模型,它认为轮胎承受的负载力可以分解为切向力和法向力两个方向的力。
接下来,我们简单介绍一些常用的轮胎动力学模型。
1. 符号模型符号模型是一种用符号和代数表达式描述轮胎动态行为的模型。
它不考虑轮胎和地面之间的接触条件,只考虑负载和受力之间的平衡关系。
因为它不涉及精细的接触性质,所以计算速度比较快,适用于轮胎的基本特性研究。
2. 模态模型模态模型是一种基于振动模态分析的轮胎动力学模型。
它主要考虑了轮胎的弹性变形和刚性形变,还考虑了轮胎和地面之间的接触强度和形状。
模态模型适用于轮胎垂向动力学特性的研究。
3. 有限元模型有限元模型是一种用于计算物体形变和应力分布的数学模型。
它可以很好地模拟轮胎与地面之间的接触力,能够更精细地分析轮胎变形、刚度和耗能性能等方面。
有限元模型适用于轮胎在车速较高时的动力学分析。
三、轮胎动力学的应用轮胎动力学的应用非常广泛,不仅可以在汽车工程领域中得到应用,还可以在航空、船舶等领域中得到应用。
工程机械轮胎的动力学特性分析第一章题意引入工程机械轮胎是用于各种大型工程机械上的轮胎,包括推土机、挖掘机、装载机、起重机等。
作为工程机械的重要组成部分,轮胎对机械的运动性能和稳定性有着重要的影响。
而轮胎的动力学特性则是影响轮胎运动性能的重要因素。
本篇文章将对工程机械轮胎的动力学特性进行分析。
第二章工程机械轮胎的结构与类型工程机械轮胎是一种特殊的轮胎,与普通汽车轮胎有很大的差异。
其结构包括胎体、内胎、带束和胎面四个部分。
内胎与外胎形成充气的空间,带束和胎面则分别位于轮胎内侧和轮胎外侧,起到增强轮胎结构、降低胎噪和提高操控性等作用。
根据不同的机械使用和路面条件,工程机械轮胎的类型多种多样。
一些常见的工程机械轮胎类型包括:1. 三元胎:三元胎是指轮胎构造中带束、内胎和胎面之间存在3个元件。
三元胎具有解决胎肩剪力问题,防止胎面起皱的优点,在土方工程中广泛应用。
2. 无内胎轮胎:无内胎轮胎不需要内胎,胎体本身就是充气的,便于安装与拆卸,同时可减少轮胎磨损和爆胎的风险,被广泛应用于挖掘机、推土机等重型设备上。
3. 衬垫式轮胎:衬垫式轮胎是在轮胎胎体内部加装一层聚酯带来增加胎体刚性。
衬垫式轮胎有很好的耐切割性、爆破性能和保护性能,在煤矿采煤等恶劣环境下广泛使用。
第三章动力学特性工程机械轮胎的动力学特性包括轮胎的侧向稳定性、直线行驶稳定性和加速度等因素。
1. 轮胎的侧向稳定性:轮胎的侧向稳定性是指轮胎侧向力与侧向位移之间的关系。
轮胎的侧向稳定性直接影响到机械的操控性和安全性。
为了提高轮胎的侧向稳定性,可以采用独立悬挂系统、加宽轮距和增加轮胎的胎宽等措施。
2. 直线行驶稳定性:直线行驶稳定性是指轮胎在直线行驶过程中的稳定性。
直线行驶稳定性受到诸如路面细节、载荷分布以及车体结构等因素的影响,为了提高直线行驶稳定性,在工程机械车体的设计中通常采用轻量化改进、低重心设计以及降低车身振动等措施。
3. 加速度:加速度是机械进行加速或减速过程中,轮胎接受的垂向力与质量之比。
轮胎动力学协同创新联盟(以下简称轮学盟) 是在自愿、平等、互利、合作的基础上,由来自汽车、飞机、轮胎、高校、行业管理单位及技术服务单位等多方力量组成的跨行业、开放性、非营利性的联合体,并为轮学盟理事单位、轮学盟成员提供一个专业、诚信、可靠的资源共享和技术交流的服务平台。
轮学盟致力于在汽车、轮胎、飞机等行业及上下游产业之间建立有效运行的产学研合作新机制,实现轮学盟成员的共同发展。
轮学盟的宗旨是:协同创新、集聚资源、战略合作、共策共力、突破瓶颈、互赢共荣。
轮学盟接受国家相关部委指导。
贯彻落实《中国创造 2025》战略,坚持创新驱动,以提升产业技术创新能力为目标,以集成优化创新资源配置为核心,以建立健全政产学研用协同创新机制为手段,汇聚整合汽车、飞机、轮胎等相关行业资源及优势,突出协同配合,加强国际合作,联合开展轮胎动力学共性关键技术的研究和应用,探索建立以企业为主体,市场化、多元化投融资和成果转化的有效机制,打造政产学研用多赢的创新平台。
第六条轮学盟主要在以下几个方面开展工作:(一)政策和战略研究。
为推动行业良性快速发展,明确发展战略和路径规划,环绕轮胎动力学发展重点领域和关键问题,加强统筹协调,开展行业发展政策和战略研究,为政府和行业提供战略规划和政策措施等方面的咨询服务。
(二)关键共性技术研发。
环绕轮胎动力学共性关键技术开展联合攻关,积极推动轮学盟单位研发具有自主知识产权、对行业有重大影响的共性技术,形成轮胎动力学共性技术研究平台和持续技术研发能力。
(三)标准法规。
组织轮学盟成员单位参加制定轮胎动力学国家标准及团体标准和规范,加强技术标准基础研究,支撑国家和行业标准制修订工作;开展轮胎动力学相关法律法规研究,本着循序渐进和有利于创新的原则,提出相关法律法规制订及修订建议。
(四)测试评价。
组织开展轮胎动力学测试技术及评价方法研究,提出评价指标,编制轮胎动力学测试评价标准,建立完整的测试评价技术体系,推动我国轮胎动力学测试评价相关标准和规范与国际的合作与联动。
第三章充气轮胎动力学§3-1 概述轮胎是车辆重要的组成部分,直接与地面接触。
其作用是支承整车的重量,与悬架共同缓冲来自路面的不平度激励,以保证车辆具有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性;保证车轮和路面具有良好的附着性,以提高车辆驱动性、制动性和通过性,并为车辆提供充分的转向力。
一、轮胎运动坐标系二、车轮运动参数1.滑动率2.轮胎侧偏角a3.轮胎径向变形§3-2 轮胎的功能、结构及发展轮胎的基本功能包括:1)支撑整车重量;2)与悬架元件共同作用,衰减由路面不平引起的振动与冲击;3)传递纵向力,以实现驱动和制动;4)传递侧向力,以使车辆转向并保证行驶稳定性。
为实现以上功能,任何一个充气轮胎都必须具备以下基本结构:(1)胎体(2)胎圈(3)胎面常用的车用充气轮胎有两种,即斜交轮胎和子午线轮胎。
二者在结构上有明显不同,主要区别在于胎体帘线角度的不同。
所谓“帘线角”即为胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角。
根据车辆动力学研究内容的不同,轮胎模型可分为:(1)轮胎纵滑模型主要用于预测车辆在驱动和制动工况时的纵向力。
(2)轮胎侧偏模型和侧倾模型主要用于预测轮胎的侧向力和回正力矩,评价转向工况下低频转角输入响应。
(3)轮胎垂向振动模型主要用于高频垂向振动的评价,并考虑轮胎的包容特性(包含刚性滤波和弹性滤波特性)。
这里仅对几种常用的轮胎模型给予介绍。
(1)幂指数统一轮胎模型幂指数统一轮胎模型的特点是:。
1)采用了无量纲表达式,其优点在于由纯工况下的一次台架试验得到的试验数据可应用于各种不同的路面。
当路面条件改变时,只要改变路面的附着特性参数,代人无量纲表达式即可得该路面下的轮胎特性。
2)无论是纯工况还是联合工况,其表达式是统一的。
3)可表达各种垂向载荷下的轮胎特性。
4)保证了可用较少的模型参数实现全域范围内的计算精度,参数拟合方便,计算量小。
在联合工况下,其优势更加明显。
5)能拟合原点刚度。
(2)“魔术公式”轮胎模型“魔术公式”轮胎模型的特点是:1)用一套公式可以表达出轮胎的各向力学特性,统一性强,编程方便,需拟合参数较少,且各个参数都有明确的物理意义,容易确定其初值。