子午線輪胎綜合接地性能評(píng)價(jià)體系與方法研究.pdf

1、輪胎標(biāo)簽法的實(shí)施，對(duì)輪胎產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。中國(guó)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(píng)價(jià)體系。目前對(duì)輪胎接地性能的評(píng)價(jià)主要依據(jù)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)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(duì)輪胎綜合接地性能進(jìn)行評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)的方法。
　　 運(yùn)用Tekscan壓力分布測(cè)量系統(tǒng)對(duì)輪胎接地壓力分布展開(kāi)了試驗(yàn)研究，以某型號(hào)輪胎為例研究了充氣壓力及負(fù)荷

2、對(duì)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(píng)價(jià)的前提是采用合適的方法對(duì)輪胎接地壓力特征進(jìn)行描述。本文對(duì)輪胎接地壓力分布特征進(jìn)行了研究，提出采用10個(gè)接地壓力幾何特征指標(biāo)與5個(gè)接地壓力力學(xué)特征指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行描述的方法。基于接地壓力特征描述方法，開(kāi)發(fā)了接地壓力特征處理軟件-TFAS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接地壓力特征指標(biāo)的自動(dòng)化處理。
　　

3、 以全鋼載重子午線輪胎385/55R22.5為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元方法對(duì)輪胎接地壓力分布進(jìn)行了仿真試驗(yàn)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(yàn)研究，探索了有效的有限元所需輪胎材料參數(shù)試驗(yàn)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(duì)有限元分析模型進(jìn)行了驗(yàn)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(jì)算精度滿(mǎn)足研究需要。
　　 以385/55R22.5型輪胎現(xiàn)行設(shè)計(jì)斷面與實(shí)際測(cè)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(jì)等參數(shù)對(duì)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(duì)接地壓力分布形狀無(wú)明顯改善;帶束層角度的增加，對(duì)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(lái)較好的改善壓力分布的效果:胎冠弧結(jié)構(gòu)對(duì)改善接地壓力分布最有效，通過(guò)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(jì)對(duì)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(dòng)阻力性能的虛擬試驗(yàn)方法，提出以輪胎制動(dòng)時(shí)的切向力值來(lái)度量輪胎抓地性能，以接地面摩擦能量損失值來(lái)度量輪胎磨

6、損性能，以滾動(dòng)阻力值來(lái)度量輪胎滾動(dòng)阻力性能。分析輪胎接地壓力分布特征對(duì)抓地性能、磨損性能及滾動(dòng)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(duì)稱(chēng)分布;制動(dòng)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(dòng)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(dòng)工況下，滾動(dòng)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(dòng)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(dòng)。
　　 運(yùn)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(jì)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(duì)輪胎滾動(dòng)阻力

8、的影響最顯著。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合仿真試驗(yàn)結(jié)果，提出輪胎綜合接地性能評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的AHP模型，對(duì)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)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(yùn)用所建立的輪胎綜合接地性能評(píng)價(jià)體系，對(duì)4種輪胎設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)結(jié)論與仿真試驗(yàn)結(jié)論一致性良好，表明本文提出的輪胎綜合接地性能評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建方法是可行的。為完善輪胎綜合性能評(píng)價(jià)體系提供了研究工作基