路面形貌表征及固体颗粒对轮胎湿附着性能的影响

摘要

汽车在粗糙的路面上行驶时，轮胎通过与路面之间的摩擦耦合传递着车辆与路面之间的各种相互作用力，一旦路面有水膜覆盖时，水膜对高速行驶的汽车将产生动力润滑作用，轮胎湿附着性能随之下降，最终产生滑水现象，这大大降低汽车的操纵稳定性，严重影响行车的安全性。因此，轮胎-路面抗滑性能的研究具有重要的现实意义。
　　本文主要从路面形貌三维表征和固体颗粒对轮胎湿附着性能的影响两个方面展开研究。在研究路面形貌三维表征时，充分借用表面形貌的三维表征参数-ISO25178参数和连通性参数对路面三维形貌进行表征分析，并定量分析了构造的路面凹槽类型以及采样间距对相关路面表征参数的影响，进而分析了路面的抗滑和磨损等方面的性能。结果表明，采样间距对路面表征参数影响较小；路面凹槽有利于改善路面的防滑、磨损以及连通性等方面的性能，双横槽路面抗滑性能较好，斜槽路面的连通性较好。这些结果为路面凹槽设计以及轮胎一路面的抗滑设计都提供了一定的理论参考。
　　在研究固体颗粒对轮胎湿附着性能的影响时，充分考虑了雨水中固体颗粒的影响，把轮胎的粘性滑水问题模拟为胎面单元与粗糙路面之间的动压、挤压膜问题，从而建立了基于平均流量方程的轮胎-路面滑水模型，并采用有限差分的方法进行数值迭代求解，综合分析了固体颗粒、外载荷、初始高度、滑动速度等因素对轮胎湿附着性能的影响，同时也对胎面单元的垂直变形和压力分布进行了深入研究。结果表明，减少液膜中固体颗粒体积浓度有利于提高胎面单元的湿附着性能；外载荷、初始高度、滑动速度对轮胎湿附着性能有重要影响，这些结果将促进轮胎-路面滑水理论的进一步完善。

目录

文摘

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致谢

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 湿滑路面上轮胎附着性能研究现状

1.2.1 路面形貌表征及其抗滑性能研究

1.2.2 湿滑路面上轮胎附着性能的研究

1.3 研究现状评述

1.4 课题来源

1.5 本论文的工作

第二章 路面形貌三维表征研究

2.1 引言

2.2 路面形貌信息采集及处理

2.2.1 ATOS光学扫描仪介绍

2.2.2 路面形貌数据采集与处理

2.3 凹槽路面的模拟构造

2.4 ISO25178参数表征路面形貌

2.4.1 ISO25178参数介绍

2.4.2 采样间距对路面表征参数的影响

2.4.3 Sα相同时各模拟路面表征参数比较

2.5 连通性参数表征路面形貌

2.5.1 连通性参数介绍

2.5.2 采样间距对路面连通性系数的影响

2.5.3 Sα相同时各模拟路面连通性系数比较

2.5.4 路面连通性系数随高度变化分析

2.6 本章小结

第三章 轮胎-路面滑水模型研究

3.1 引言

3.2 物理接触模型

3.3 平均流量模型

3.4 膜厚方程

3.5 载荷平衡方程

3.6 本章小结

第四章 固体颗粒对轮胎滑水性能的影响

4.1 引言

4.2 固体颗粒简介

4.3 数值计算方法

4.3.1 有限差分法

4.3.2 数值计算流程

4.4 胎面单元湿附着性能分析

4.4.1 固体颗粒对胎面单元湿附着性能的影响

4.4.2 外载荷对胎面单元湿附着性能的影响

4.4.3 滑动速度对胎面单元湿附着性能的影响

4.4.4 楔角对胎面单元湿附着性能的影响

4.4.5 初始高度对胎面单元湿附着性能的影响

4.4.6 粗糙度对胎面单元湿附着性能的影响

4.5 胎面单元垂直变形分析

4.5.1 不同阶段的胎面单元垂直变形分布

4.5.2 固体颗粒等因数对胎面单元垂直变形的影响

4.6 胎面单元压力分析

4.6.1 不同阶段的胎面单元压力分布

4.6.2 固体颗粒等因数对胎面单元压力分布的影响

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 需进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文