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充气轮胎动力学概要.pptx

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充气轮胎动力学概要.pptx

上传人:wz_198613 2021/2/28 文件大小:925 KB

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文档介绍

文档介绍:第一节 概 述
轮胎是车辆重要的组成部分,直接与地面接触。其作用包括:
1. 支撑整车质量,与悬架共同缓冲激励,以保证车辆具有良好的乘坐舒适性与行驶平顺性。
2. 保证车辆与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,并为车辆提供充足的转向力。
由于现代轮胎是一个复杂的粘弹性结构,具有明显的非线性特性,同时轮胎动力学特性对车辆动力学有重要影响,因此在讨论整车动力性之前,我们先介绍轮胎结构、轮胎模型及力学特性。
1、轮胎运动坐标系
O点:轮胎接地印迹中心;
X轴:车轮平面与地面的交线,前进方向为正;
Y轴:指车轮旋转轴线在地面上的投影线,向右为正;
Z轴:与地面垂直,向下为正。
2、车轮运动参数
1)滑动率 s
车轮相对于纯滚动(或纯滑动)状态的偏离程度,是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。
考虑为驱动与被驱动两种情况。
滑转率----驱动工况
滑移率----被驱动工况
车轮的滑动率
若车轮滚动半径为 ,轮心前进速度(等于车辆行驶速度)为 ,车轮角速度为 ,则车轮滑动率 定义如下:
驱动时:
制动时:
车轮的滑动率数值在0-1之间变化。当车轮作纯滚动时,即 ,此时 ;当被驱动轮处于纯滑动状态时, 。
2)轮胎侧偏角
车轮平面与车轮中心运动方向的夹角,顺时针方向 为正,用 表示,SAE标准轮胎运动坐标系中规定,分别用 和 表示车轮的前进速度与侧向速度,则轮胎侧偏角可表示为:
在下图的标准轮胎运动坐标系中,负的侧偏角将产生正的轮胎侧向力。
3)轮胎径向变形
轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度而使轮胎在半径方向上产生的变形,定义为无负载时的轮胎半径 与负载时的轮胎半径 之差,表达式为:
正的轮胎径向变形产生正的轮胎法向力 。
第二节 轮胎功能、结构及发展
1. 轮胎的基本功能:
传递垂向力:支撑车重,衰减振动与冲击;
传递纵向力:以实现驱动和制动;
传递侧向力:保证车辆转向和行驶稳定。
2. 轮胎的基本结构:
任何充气轮胎必须具备以下结构:
(1)胎体 (2)胎圈 (3)胎面
胎体:轮胎最重要的部分,其结构决定了轮胎的基本性能。具有高弹性模量的帘线层内嵌于低弹性模量的橡胶中,构成了轮胎的胎体。
胎圈:保证胎体从轮辋上装卸,具有高弹性模量的卷边胎圈包容;胎圈内含胎圈芯,有多股高强度钢丝组成。胎圈须有一定刚度,以保证与轮辋紧密结合。
胎面:包括胎冠、胎肩和胎侧
胎冠—承受摩擦和冲击,保护胎体和内胎;提供与路面的摩擦接触,以传递驱动力、制动力和转向力;胎冠花纹能够排水、排污,以保证轮胎与路面具有良好的附着力
胎肩—用于散热
胎侧—用于帘布层侧壁,免受潮湿和机械损失
3. 常用充气轮胎种类:两种
斜交轮胎
子午线轮胎
帘线角:胎体帘布层单线与车轮中心线形成的夹角
子午线轮胎帘线角
斜交轮胎的帘线角
教材中列出了典型轮胎中各种材料所占的比例。
胎体帘线角度不同
轮胎结构很大程度上影响了其物理特性,包括前进方向滚动阻力、车轮垂向减振与缓冲,车辆侧向转向力的能力。现代车辆设计中对轮胎的要求很高。
第三节 轮胎模型
轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的关系,即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系,如左图所示: