子午线轮胎的非自然平衡轮廓设计及性能分析
子午线轮胎的非自然平衡轮廓设计及性能分析
杨 建 王国林 万治君
江苏大学,镇江,212013
摘要:在分析现有子午线轮胎非自然平衡轮廓设计理论的基础上,以12.00R20和385/55R22.5两
种规格载重子午线轮胎为研究对象,利用酒井秀男非自然平衡轮廓理论二Frank 非自然平衡轮廓理论及新非自然平衡轮廓理论对胎体轮廓进行设计三利用有限元分析技术,从轮胎磨损二滚动阻力二抓地力等方面,对三种轮廓理论设计的两种规格轮胎的性能进行综合对比分析三结果表明:酒井秀男的设计理论适合于断面高宽比较大的轮胎;Frank 的设计理论适合于断面高宽比较小的轮胎;新非自然平衡轮廓理论设计能够减小轮胎磨损,降低滚动阻力等;轮胎胎体轮廓设计对轮胎性能具有重要影响,尤其对滚动阻力具有显著影响,新非自然平衡轮廓设计理论为低滚阻轮胎设计提供了方向参考;新非自然平衡轮廓设计理论可解决轮胎性能间不相容的难题三
关键词:车辆工程;新非自然平衡轮廓;结构设计;轮胎磨损;滚动阻力中图分类号:U463.3 DOI :10.3969/j .
issn.1004132X.2015.13.022
None q uilibrium Tire Contour Desi g n for Radial Tires and Performance Anal y sis
Yan g Jian Wan g Guolin Wan Zhi j un Jian g su Universit y ,Zhen j ian g ,Jian g su ,212013
Abstract :The contours of radial truck tire 12.00R20and 385/55R22.5were redesi g ned b y usin g the Sakai Hideo s none q uilibrium contour theor y ,Frank s none q uilibrium contour theor y and the o p -timized none q uilibrium contour theor y ,which were based on the current none q uilibrium contour de -si g n theories of radial tire.Tire wear ,rollin g resistance and g ri p p erformances of radial tires with de -si g ned contours were anal y zed com p rehensivel y throu g h finite element anal y sis.The results show that ,Sakai Hideo s desi g n theor y suits for the tires with small as p ect ratio ;Frank s desi g n theor y suits for the tires with lar g e as p ect ratio ;the o p timized none q uilibrium tire contour will enhance the tire p erformances such as tire wear ,rollin g resistance and so on.Tire inner contour holds g reat influ -ences on the p erformances of the tires ,es p eciall y on tire rollin g resistance.The o p timized none q uilib -rium contour p rovides a g uidance to reduce the tire rollin g resistance.The o p timized none q uilibrium tire contour desi g n can breakthrou g h the tar g et conflicts in tire p erformance.
Ke y words :vehicle en g ineerin g ;new none q uilibrium contour ;structural desi g n ;tire wear ;roll -in g resistance
收稿日期:2014
05
23
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20070299006);江苏省 六大人才高峰 资助项目(2011A031);江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目(QC201303);江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CXLX13_676)
0 引言
早期,由于对轮胎的结构力学性能缺乏系统二
深入的认识,人们主要依赖经验进行设计,这种
边试验边修正 的方法需要消耗大量的时间和资
金[1]
三为了缩短研发周期和降低研发费用,学者
们提出了多种解析和半解析模型来对轮胎的结构力学进行研究,如用于轮胎平衡轮廓分析的网格
模型[2]二薄膜模型[3]二胎体弦模型[4]
,用于轮胎结
构应力分析的变截面各向异性层合壳模型,以及用于轮胎动力学性能分析的弹性支撑圆环梁模
型[5]
等三以上解析和半解析模型将轮胎设计水平
提升到半定量设计阶段三但这些模型均进行了过多的假设和简化,难以得到精确可靠的分析结果三
虽然学术界迄今为止尚没有给出关于轮胎轮廓对轮胎性能影响比较完整的结论,但普遍认为轮胎轮廓,尤其是轮胎胎体轮廓对轮胎的各项性能均有显著影响三由于轮胎都是在充气状态下工作的,因此,充气后轮胎胎体轮廓形状将直接决定其内部的受力情况及行驶状态,从而直接影响轮胎的安全性(抓地)二滚动阻力二磨损等一系列性能
指标[
6]
三传统的轮胎胎体轮廓设计通常采用自然平衡轮廓法,即假设轮胎充气后帘线所受张力呈均匀分布三但它忽略了带束层和加强层的压力分担作用,且主要考虑的是轮胎的静态强度,没有考虑轮胎使用过程中的性能三20世纪80年代中后
四
7281四子午线轮胎的非自然平衡轮廓设计及性能分析
杨 建 王国林 万治君