低速电动轿车轮胎的结构设计与仿真

摘要

本文的研究目的是明确低速电动轿车轮胎的设计目标与设计思路，并设计出一款低速电动轿车轮胎，用有限元的方法对轮胎滚动阻力进行研究，进而为今后低速电动轿车轮胎的设计提出有效建议。
　　本文阐述了轮胎滚动阻力的发生机理，在此基础上，推导出用有限元的方法对轮胎滚动阻力进行研究的计算公式和计算流程。从低速电动轿车轮胎与普通子午线轮胎相比具有低速度、低滚阻、低噪声、轻量化、低成本、横向稳定性和使用寿命适可等特征出发，提出了低速电动轿车轮胎的设计目标和设计思路，其中大角度带束层设计与DNA双螺旋胎面花纹设计是两大创新点。针对国内北汽 EV200低速电动轿车设计了一款155/65R1779Q低速电动轿车轮胎，完成了轮胎的结构设计、轮胎主要部件强度和安全系数的计算。本文还利用ABAQUS对轮胎进行了三维有限元建模，并根据仿真分析的结果，利用MATLAB编制滚阻计算程序计算出轮胎的滚动阻力及其滚阻系数。文中分析了充气压力和带束层角度对低速电动轿车轮胎滚动阻力及滚动阻力系数的影响，并对比分析了低速电动轿车轮胎与原配胎总的滚动阻力以及各部分胶料对整体轮胎滚动阻力的贡献分布。
　　研究发现，随着充气压力的升高，低速电动轿车轮胎的滚阻及其系数将会降低，且当气压高于3.5bar时，气压对滚动阻力的降低效果减弱。带束层角度的增加会降低低速电动轿车轮胎总的滚阻及其系数，但对轮胎各部位胶料滚动阻力的影响趋势则各不相同。在橡胶材料不变的基础上低速电动轿车轮胎的滚动阻力比原配传统轮胎的滚动阻力降低了29％，但胎面胶对滚阻能耗的贡献比原配胎更大，滚动阻力系数等级由原来的C级水准提高到了A级水准。上述充分证实了本文提出的低速电动轿车轮胎的设计思路是合理的，这对于以后电动轿车轮胎的设计与开发有着非常积极的意义。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 轮胎设计相关知识的发展与现状

1.3 轮胎滚动阻力的研究状况

1.4 低速电动轿车轮胎在国内外的研究现状

1.5 本文的主要研究内容

第2章 子午线轮胎滚动阻力分析理论简述

2.1 轮胎滚动阻力的定义及其意义

2.2 轮胎滚动阻力的产生机理

2.3 轮胎滚动阻力的计算

2.4 轮胎滚动阻力的研究方法和计算流程

2.5 本章小结

第3章 低速电动轿车轮胎设计

3.1 低速电动轿车轮胎的设计目标

3.2 低速电动轿车轮胎的设计理论和设计思路

3.3 低速电动轿车轮胎的结构设计

3.4 轮胎主要部件的强度计算与安全系数校核

3.5 本章小结

第4章 轮胎的有限元仿真与对比分析

4.1 软件简介

4.2 低速电动轿车轮胎的建模过程

4.3 轮胎有限元的稳态仿真步骤

4.4 轮胎有限元仿真的对比分析

4.5 本章小结

第5章 滚动阻力的结果预报与分析

5.1 轮胎各部位对滚动阻力的贡献

5.2 充气压力对滚动阻力的影响

5.3 带束层帘线角度对滚动阻力的影响

5.4 低速电动轿车轮胎与原配胎的滚阻对比分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢