高速轮胎试验机的机构特性研究

论文摘要

轮胎试验技术对轮胎工业的发展起着至关重要的作用。轮胎试验机模拟轮胎在路面行驶效果与轮胎实际工况的近似程度是轮胎试验技术发展的关键。轮胎工作时的受载情况较为复杂,试验机上的轮胎悬挂机构应能实现对轮胎各种运动姿态的模拟,同时要接近实际工况。汽车高速轮胎动态特性试验机是测试汽车轮胎在高速(小于250km/h)状态下各种性能参数的实验设备。本文综述了轮胎试验技术的发展状况,介绍了多体系统动力学理论,基于ADAMS软件对轮胎的接触运动过程进行仿真模拟,确定较为合适的机构方案进行控制规律优化。首先,提出两种应用于高速轮胎试验机的轮胎悬挂机构,分别分析两种机构的特点,并对两种机构间的运动形式差别进行分析。两种方案在侧倾运动和侧偏运动中,在保持一定的侧倾或侧偏角度时,轮胎摆动的旋转轴线位置不同。因此两种机构下轮胎的运动姿态可能存在差别,何种机构的运动形式能够使轮胎的运动姿态更接近实际工况,是要进一步解决的问题。其次,采用ADAMS软件分别将悬架机构和两种机构进行运动仿真。得到有参考价值的接触轨迹曲线。轮胎与车辆之间是通过悬架机构相连接的,选用又横臂悬架机构作为参考,将两种方案在单侧倾运动、单侧偏运动和侧倾侧偏混合运动下的轮胎接触轨迹与悬架机构相比较。通过对接触轨迹的比较,确定方案2的模拟效果优于方案1。最后,方案2机构加载轮胎所形成的接触轨迹与悬架机构下的轨迹近似程度有待提高,对方案2机构的运动规律进行优化。以侧倾、侧偏混合运动为例,将悬架机构下轮胎的运动规律曲线提取成样条函数,作为驱动加入方案2机构仿真模型,仿真后的接确轨迹与悬架机构下的接触轨迹较为近似。此时侧倾、侧偏油缸的伸缩量、伸缩速度规律曲线可生成函数在实际机构中驱动伺服油缸,使方案2机构的模拟效果与悬架机构近似,优化效果较为理想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 相关领域的发展状况
• 1.2.1 轮胎的发展状况
• 1.2.2 轮胎的检测标准
• 1.2.3 轮胎试验的研究状况
• 1.2.4 轮胎试验机的发展趋势
• 1.3 虚拟样机技术
• 1.4 论文的主要内容
• 1.4.1 轮胎加载机构的机构分析
• 1.4.2 建立悬架及两种轮胎加载机构的仿真模型
• 1.4.3 进行各工况的运动仿真
• 1.4.4 根据轮胎与转毂的接触轨迹对机构运动形式进行分析
• 1.4.5 对轮胎加载机构的控制规律进行优化
• 第二章 多体系统动力学理论基础
• 2.1 多体系统动力学理论
• 2.2 多体系统动力学建模与求解过程
• 2.3 多刚体系统动力学分析计算理论
• 2.3.1 自由度计算
• 2.3.2 广义坐标的选择
• 2.3.3 动力学方程建立
• 2.3.4 动力学方程求解
• 2.3.5 静力学分析
• 2.3.6 运动学分析
• 2.4 ADAMS软件简介
• 2.4.1 ADAMS软件的模块
• 2.4.2 ADAMS软件的设计流程
• 2.4.3 ADAMS软件使用方法
• 第三章 轮胎加载机构的机构分析
• 3.1 轮胎在平直路面行驶工况及轮胎坐标系的建立
• 3.2 轮胎试验机悬挂机构的建立
• 3.2.1 悬挂机构方案1的构成
• 3.2.2 悬挂机构方案2的构成
• 3.3 两种机构方案间的运动形式存在差别
• 3.3.1 侧偏工况下的差别
• 3.3.2 侧倾工况下的差别
• 第四章 机构仿真模型的建立
• 4.1 Pro/E软件简介
• 4.2 轮胎和路谱文件
• 4.2.1 在轮胎加载机构中添加UA轮胎模型文件
• 4.2.2 在轮胎加载机构中添加3D路面谱文件
• 4.3 建立双横臂独立悬架机构仿真模型
• 4.4 建立方案1机构仿真模型
• 4.5 建立方案2机构仿真模型
• 第五章 三种典型工况下的运动学仿真
• 5.1 双横臂独立悬架机构的运动学仿真
• 5.1.1 侧偏角为+30°时的侧倾运动仿真
• 5.1.2 侧倾角为+30°时的侧偏运动仿真
• 5.1.3 侧倾、侧偏混合运动仿真
• 5.2 方案1机构的运动仿真
• 5.2.1 侧偏角为+30°时的侧倾运动仿真
• 5.2.2 侧倾角为+30°时的侧偏运动仿真
• 5.2.3 侧倾、侧偏混合运动仿真
• 5.3 方案2机构的运动仿真
• 5.3.1 侧偏角为+30°时的侧倾运动仿真
• 5.3.2 侧倾角为+30°时的侧偏运动仿真
• 5.3.3 侧倾、侧偏混合运动仿真
• 5.4 根据轮胎与转毂的接触轨迹对仿真结果进行比较
• 5.4.1 侧偏角为+30°时,侧倾运动的仿真结果比较
• 5.4.2 侧倾角为+30°时,侧偏运的仿真结果比较
• 5.4.3 侧倾、侧偏混合运动仿真结果比较
• 5.5 轮胎加载机构的控制规律优化
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢