载荷与径向刚度对机械弹性车轮包容特性的影响.pdf

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1、第32卷第13期362016年7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVol_32No．13Jul．2016载荷与径向刚度对机械弹性车轮包容特性的影响王强，赵又群※，付宏勋，张彬彬(南京航空航天大学能源与动力学院，南京210016)摘要：为解决机械弹性车轮在不平路面的冲击振动传递问题，提高车辆行驶平顺性能，该文基于弹性滚子接触模型、有限元分析及试验测试方法对车轮的包容特性及影响因素进行了研究。通过对车轮有效路形的分析

2、，揭示了负荷和径向刚度对车轮包容特性的影响规律，并验证了所建模型的可靠性，结果表明：在车轮径向刚度一定的条件下，有效路形幅值随负荷的增加而减小．但有效路形扰动长度随负荷的增加而增大；在负荷一定的条件下，有效路形幅值随车轮径向刚度的增加而增大，扰动长度随之增加而降低。利用有限元模型和台架试验对车轮的低速稳态包容特性进行了分析，得出了车轮垂向动态力学响应随负荷和径向刚度变化的规律，在径向刚度一定的条件下，车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形，在负荷一定的条件下，车轮垂向力响应随径向刚度的增加而增

3、大，分析结果反映了该车轮实际包容特性的客观规律性。该研究为机械弹性车轮结构优化及整车振动特性分析提供了参考。关键词：轮胎；模型；有限元法；机械弹性车轮；包容特性；有效路形；载荷；径向刚度doi：10．11975，j．issn．1002—6819．2016．13．006中图分类号：U463．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一13—0036—07王强，赵又群，付宏勋，张彬彬．载荷与径向刚度对机械弹性车轮包容特性的影响【J】．农业工程学报，2016，32(13)：36-42．doi：1

4、0．11975／j．issn．1002-6819．2016．13．006http：／／www．tcsae．orgWangQiang，ZhaoYouqun，FuHongxun，ZhangBinbin．Influencesofloadingandradialstiffnessonmechanicalelasticwheelenvelopingcharacteristics[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(Transact

5、ionsoftheCSAE)，2016，32(13)：36-42．finChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．13．006http：／／www．tcsae．org0引言轮胎是汽车的主要组成部件，介于车辆和路面之间，实现了车身、传动系和地面之间力的传递，其结构参数和力学特性直接影响到车辆的操纵稳定性、动力性、安全性及平顺性等特性。但当轮胎刺破受损时，会造成车辆通过性降低，甚至丧失机动性能，为了改变现有轮胎状况，安全轮胎技

6、术越来越受到轮胎工业的重视。因此，国内外学者研发了不同结构的非充气轮胎[1-41，但该非充气轮胎一致都存在自重和刚度较大、加工工艺复杂和散热难等问题，且仍处于概念研发阶段。为解决以上问题，本课题组提出了一种非充气弹性车轮，该车轮是通过机械弹性复合连接结构代替充气弹性结构的传统轮胎，在实现充气轮胎基本功用的同时，能够避免刺扎、爆胎和爆损等问题，所以该弹性车轮更满足于特种车辆(军事车辆、越野车、抢险救灾车等)的安全使用要求。且课题组对该车轮的力学特性、通过性、牵引性等已进行了系统研究，表明提出的弹性车轮较充

7、气轮胎具有良好的通过性、牵引性和滚动阻尼小等特点。收稿日期：2015—09—15修订日期：2016—04—20基金项目：总装备部探索研究重大资助项目(NHAl3002)；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(KYLX_0241)作者简介：王强，男，山东济宁人，博士生，主要从事汽车动态仿真与控制的研究。南京南京航空航天大学能源与动力学院，210016。Email：wq8121318@163．com※通信作者：赵又群，男，河北秦皇岛人，教授，博士生导师，主要从事汽车动态仿真与控制的研究。南京南京航空航天

8、大学能源与动力学院，210016。Email：yqzhao@nuaa．edu．cn当轮胎滚动时，轮胎对路面不平度及来自路面的垂直作用力进行滤波的特性称为轮胎包容特性，轮胎包容特性随轮胎结构、尺寸和负荷大小的变化而变化，国内外学者就充气轮胎的包容特性进行了系统的仿真和试验研究，如AlkanV等口_q利用有限元分析方法和测试试验对轮胎的径向刚度和包容特性进行了研究，并对轮胎包容特性的影响因素进行了定量分析；郭孔辉等17-81基于弹性滚子接触模型