基于解析模型的轮胎振动特性研究

摘要

轮胎的振动特性是影响车内噪声的关键因素，而轮胎的空腔共振现象又是研究轮胎振动特性时不可忽略的部分。空腔共振现象不仅会加剧胎面的振动，还会引起轮胎空腔内声压的变化，对车轴产生很大的作用力。因此，为了可以同时分析轮胎的振动特性和空腔共振现象，本文建立了考虑胎体和空腔内声场耦合现象的流-固耦合柔性环模型。具体研究内容如下，
　　(1)根据子午线轮胎的结构特点，将轮胎简化为柔性环模型，然后通过相关力学知识和哈密顿原理建立了考虑轮胎转速和轮辋两个平动自由度和转动自由度的柔性环模型的运动微分方程。由于子午线轮胎带束层的拉伸刚度较大，故可认为其不可伸长，进而将运动微分方程进一步简化，使得拟合参数减少，提高了研究者的工作效率。
　　(2)在柔性环模型的基础上考虑了胎体和空腔内声场的流-固耦合现象，利用振速连续边界条件建立了轮胎胎体/空腔低频耦合柔性环模型的运动微分方程，然后利用模态展开法求解了该运动方程，得到了轮胎-轮辋系统的特征矩阵。
　　(3)利用轮胎的模态试验验证耦合柔性环模型的可靠性和准确性，然后利用该模型分析了轮胎振动的固有特性，如结构固有频率、空腔共振频率和模态振型，最后基于耦合柔性环模型讨论了轮胎的各物理参数对轮胎固有频率的影响。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究来源、背景和意义

1．2 轮胎模型研究现状

1．2．1 定性轮胎模型

1．2．2 半经验模型

1．2．3 解析模型

1．2．4 有限元仿真模型

1．3 轮胎空腔共振现象研究现状

1．4 本文研究的主要内容

第二章 轮胎-轮辋系统运动微分方程

2．2 轮胎-轮辋系统坐标系

2．3 胎面应变与胎面变形量的关系

2．4 运动微分方程

2．4．1 胎面中储存能量的表达式

2．4．2 动力学方程

2．5 基于固有频率对不可伸长假设的研究

2．6 本章小结

第三章 轮胎胎体/空腔流-固耦合环模型

3．1 空腔内的声场

3．2 流-固耦合环模型

3．3 本章小结

第四章 基于流-固耦合环模型的轮胎固有特性分析

4．1 轮胎模态试验

4．2 环模型参数识别及轮胎固有频率预测

4．3 振型分析

4．3．1 轮胎的零阶振动振型分析

4．3．2 轮胎的一阶振动振型分析

4．3．3 轮胎的二阶及以上振动振型分析

4．4 速度对结构固有频率和空腔共振频率的影响

4．5 抗弯刚度EI对固有频率的影响规律

4．6 弹性支撑刚度对固有频率的影响

4．7 轮辋的质量参数对轮胎固有特性影响规律分析

4．8 本章小结

第五章 全文总结与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况