轮胎静态接地印记测量试验及测试数据处理文献综述
2020-04-14 22:17:41
1.目的及意义
轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上,能支承车身,缓冲外界冲击,实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用,它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用,因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时,还要求具备高耐磨性和耐屈挠性,以及低的滚动阻力与生热性。
近十几年来,随着交通运输事业的发展,对轮胎的高速、安全、节能、耐磨和舒适等性能提出愈来愈高的要求,而所有这些性能都是通过轮胎与地面接触的那一小块区域(接地区)实现的。接地区承担着各种驾驶行为(加速、拐弯、刹车等)和各种路面条件(干、湿、冰等)下轮胎与地面之间的载荷转换, 因此轮胎与地面之间的接触问题便成为轮胎研究工作的一个重点。
研究轮胎接地问题时,分析其接地区的压力分布尤为重要,因为它直接与轮胎的耐磨、制动、牵引、操纵稳定以及滚动阻力等性能有关。研究轮胎力学的知名人士Clark和Akasaka采用弹性力学法预测了轮胎接地压力分布,并与实测结果进行对比;Akasaka和Shiokara等研究了子午线轮胎二维压力分布和一维动态接地压力分布;还有许多人应用三维有限元法对静态、动态、有摩擦、无摩擦时轮胎接地压力进行了模拟研究。
目前的研究现状主要包括:根据 11.00R20子午线轮胎与路面实际接触情况,采用ABAQUS有限元软件进行轮胎—路面三维整体建模,分析子午线轮胎静态接地压力分布和动态接地压力分布。最后的分析结果表明:轮胎胎压和荷载对静态接地压力分布有明显影响;轮胎胎压、荷载和速度对动态接地压力分布有较大影响[1];利用ANSYS有限元软件建立了子午线轮胎的有限元模型,计算了在胎压载荷和汽车重力载荷作用下轮胎 的变形、应力和接地压痕[8];使用 MATLAB 建立接地压力三维分布图,研究轮载和胎压等因素对轮胎自由滚动状态下垂向、水平纵向和水平横向接地压力分布规律的影响,并以双指数函数模型为基础,建立垂向接地压力模型解析函数[16];将图像处理技术应用到轮胎接地印痕几何量提取领域,提出一种基于图像处理技术的轮胎接地几何特征提取方法,并开发了相应的软件系统,基于轮胎接地印痕的扫描图像,精确重构了轮胎接地印痕.通过图像处理技术对获取的接地印痕进行滤波及轮廓增强处理,减少内部孔洞及边缘毛刺导致的随机误差。提取包括投影面积、接触面积、印痕宽度、印痕长度、海陆比和花纹间隙宽度在内的几何信息,实现了印痕几何参数的快速测量[14]。
各种预算理论所得到的分析结果都需要与实测结果进行对比,因此有必要开展实测接地压力分布的研究。实测轮胎接地压力的方法,大致可归纳为3种:①压力板法;②电测法(采用配备有压力传感器的金属平板);③光学法(通过光学棱镜与接地面之间的光吸收量换算得到接地压力值)。
本文旨在通过小车轮胎的静态接地印记来测定静态接地压力,它在轮胎结构设计中占有重要地位,接地压力分布的合理与否会直接影响到轮胎的使用性能。
如果我们能够精确的把握轮胎接地压力,不但能够延长轮胎的使用寿命,而且能够有效的减少路面遭到破坏,延长路面使用寿命。故此研究轮胎静态接地压力对保护轮胎和路面都具有重要的现实意义。
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轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上,能支承车身,缓冲外界冲击,实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用,它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用,因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时,还要求具备高耐磨性和耐屈挠性,以及低的滚动阻力与生热性。
近十几年来,随着交通运输事业的发展,对轮胎的高速、安全、节能、耐磨和舒适等性能提出愈来愈高的要求,而所有这些性能都是通过轮胎与地面接触的那一小块区域(接地区)实现的。接地区承担着各种驾驶行为(加速、拐弯、刹车等)和各种路面条件(干、湿、冰等)下轮胎与地面之间的载荷转换, 因此轮胎与地面之间的接触问题便成为轮胎研究工作的一个重点。
研究轮胎接地问题时,分析其接地区的压力分布尤为重要,因为它直接与轮胎的耐磨、制动、牵引、操纵稳定以及滚动阻力等性能有关。研究轮胎力学的知名人士Clark和Akasaka采用弹性力学法预测了轮胎接地压力分布,并与实测结果进行对比;Akasaka和Shiokara等研究了子午线轮胎二维压力分布和一维动态接地压力分布;还有许多人应用三维有限元法对静态、动态、有摩擦、无摩擦时轮胎接地压力进行了模拟研究。
目前的研究现状主要包括:根据 11.00R20子午线轮胎与路面实际接触情况,采用ABAQUS有限元软件进行轮胎—路面三维整体建模,分析子午线轮胎静态接地压力分布和动态接地压力分布。最后的分析结果表明:轮胎胎压和荷载对静态接地压力分布有明显影响;轮胎胎压、荷载和速度对动态接地压力分布有较大影响[1];利用ANSYS有限元软件建立了子午线轮胎的有限元模型,计算了在胎压载荷和汽车重力载荷作用下轮胎 的变形、应力和接地压痕[8];使用 MATLAB 建立接地压力三维分布图,研究轮载和胎压等因素对轮胎自由滚动状态下垂向、水平纵向和水平横向接地压力分布规律的影响,并以双指数函数模型为基础,建立垂向接地压力模型解析函数[16];将图像处理技术应用到轮胎接地印痕几何量提取领域,提出一种基于图像处理技术的轮胎接地几何特征提取方法,并开发了相应的软件系统,基于轮胎接地印痕的扫描图像,精确重构了轮胎接地印痕.通过图像处理技术对获取的接地印痕进行滤波及轮廓增强处理,减少内部孔洞及边缘毛刺导致的随机误差。提取包括投影面积、接触面积、印痕宽度、印痕长度、海陆比和花纹间隙宽度在内的几何信息,实现了印痕几何参数的快速测量[14]。
各种预算理论所得到的分析结果都需要与实测结果进行对比,因此有必要开展实测接地压力分布的研究。实测轮胎接地压力的方法,大致可归纳为3种:①压力板法;②电测法(采用配备有压力传感器的金属平板);③光学法(通过光学棱镜与接地面之间的光吸收量换算得到接地压力值)。
本文旨在通过小车轮胎的静态接地印记来测定静态接地压力,它在轮胎结构设计中占有重要地位,接地压力分布的合理与否会直接影响到轮胎的使用性能。
如果我们能够精确的把握轮胎接地压力,不但能够延长轮胎的使用寿命,而且能够有效的减少路面遭到破坏,延长路面使用寿命。故此研究轮胎静态接地压力对保护轮胎和路面都具有重要的现实意义。
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1研究的基本内容
1.采用压敏纸进行试验,采集小车轮胎的静态接地印记;
2.将上一步得到的压敏纸进行扫描,获得小车轮胎的接地印记的电子图片;
3.对压敏纸进行定压力的实验,获得特定压力下压敏纸的变色情况;
4.将上一步得到的压敏纸进行扫描;
5.通过matlab编程将两份扫描图进行比对,得出小车轮胎静态接地压力的数据。
2.2研究的目标
旨在通过小车轮胎的静态接地印记来测定静态接地压力,它在轮胎结构设计中占有重要地位,接地压力分布的合理与否会直接影响到轮胎的使用性能。如果我们能够精确的把握轮胎接地压力,不但能够延长轮胎的使用寿命,而且能够有效的减少路面遭到破坏,延长路面使用寿命。故此研究轮胎静态接地压力对保护轮胎和路面都具有重要的现实意义。
2.3拟采用的技术方案及措施
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