轮胎耐久高速性能试验机参数化实体模型设计开题报告
2020-02-20 09:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
| 1.1 概述 轮胎，通常由橡胶制成，是一种沿圆周覆盖金属或木头轮圈的元件。它是陆地上动力机械车辆重要的一部分，用于搭载机械或汽车使之移动，并减少不规则路面造成的震荡。通常安装在金属轮毂上，起到支承车身，缓冲外力冲击和保证机动车行驶安全的作用。轮胎常在复杂和苛刻的工作状况下使用，在机动车行驶时承受着各种变形、负荷、摩擦、氧化以及高低温作用，因此要求轮胎必须具有较高的耐久性能和高速性能。耐久性和高速性是两项轮胎性能的重要指标。 由于轮胎耐久性能或高速性能差导致汽车在运行过程中发生爆胎事故已屡见不止，造成巨大的经济损失和人员伤亡。 因此，对轮胎耐久性和高速性进行测试，是提高汽车安全性能的必要工作。 本文就是针对目前存在的问题进行的有针对性的设计，设计一种轮胎耐久高速性能试验机，来实现对汽车轮胎的测试，使汽车在运行过程中有可靠的安全依据。 1.2 国内外的研究现状分析 轮胎耐久高速性能试验机是当前各轮胎厂通过轮胎产品认证的必要条件之一，没有轮胎耐久高速性能试验机或实验速度达不到规定要求将无法通过中国轮胎认证委员会的产品认证。近年来，国际上不断涌现出许多高性能、多功能的轮胎性能试验机。1999年，德国Beissbarth公司开发了一种称作MTT2100微型轮胎试验机的新型轮胎试验装置。2001年4月，世界著名的轮胎制造商荷兰VMI公司生产出通用轮胎试验机，该仪器可用于普通车胎和工程载重车胎，可进行负荷变形试验、强度脱圈试验、压穿试验和接地印痕试验四种轮胎性能测试。 我国的轮胎试验机研究工作起步较晚，早期主要依靠引进国外设备。沈阳橡胶机械厂1989年开发的 NG／120—2Y—A 型轮胎耐久性转鼓试验机是我国最早的一批轮胎耐久性试验机之一。近年来，在轮胎试验机的设计和研究方面也有了很大的进展，出现了多家自行研制和开发轮胎试验机的单位和企业，开发出多种类型的轮胎试验机，如天津赛象科技股份有限公司的轮胎高速／耐久试验机，天津久荣轮胎有限公司，青岛双星轮胎工业有限公司等等。但是，目前国内的轮胎试验机的研制都不尽如人意，无法很好地实现响应快速、超调量小、控制精确的要求。究其原因，无非是机械加工、装配精度，施力系统，以及控制其设计等多方面综合因素的影响。所以，从提高自主创新能力，拥有自主知识产权角度来讲，积极开展本课题进行研究有助于增强我国的创新实力，生产出值得国民骄傲的试验机，赢得国内外市场的信任和占有率，提高国民对国有产品的支持度，具有较高的理论研究意义和应用价值。 |
2. 研究的基本内容与方案
| 轮胎耐久高速性能试验机是用轮胎耐久性和高速性能试验的专用检测设备，主要由模拟路面的转鼓、加负荷装置、驱动和速度控制系统、检验测试系统及主机等组成。转鼓由电机驱动，其转速可调节。加负荷装置为液压伺服闭环加载，可以控制和模拟轮胎在运动时所受的载荷。驱动和速度控制系统主要由电机带动，而速度及试验阶段控制程序由系统设定调节。检验测试系统对轮胎的各种性能指标如负荷、气压、相对下沉量、刚度、温度等检测后传输至主机进行分析汇总。下图为轮胎耐久高速性能试验机原理示意图。
机架采用方型钢管框架结构, 并且重心位置低, 具有较好的刚性和稳定性。该机亦可有多个试验工位, 可同时由多个不同规格的轮胎在不同的试验工位上分别进行高速或耐久性试验，起到一机多用的作用，如图。 
为了能够满足轮胎耐久高速性能试验机的工况要求，以及试验机在试验时的可靠性等性能要求，具体设计流程如下： 1) 试验机整体方案确定； 2) 确定试验机各传动系统的传动方式及轮胎加载方式； 3) 试验机重要组成部分的详细计算说明包括主传动系统的电机选型，主 轴强度校核，轴承校核，直线导轨的选型与寿命计算，液压伺服闭环加载方式的液压系统原理设计与计算； 4) 试验机各重要零部件的三维结构设计； 5) 试验机重要传动部件润滑剂及润滑方式的选择。 具体开发目标如下： 1) 要求能够实现轮胎耐久性能和高速性能试验； 2) 可以实现大范围的无级调速，调速范围0~ 260 KM/h； 3) 试验载荷范围0~7.5KN； 4) 能承受三阶段试验，分别以不同负荷运行4、8、24小时； 5) 轮胎加载压力及轮胎与转鼓外表面接触位置可以得到精确控制。 |
3. 研究计划与安排
| 第1－3周：查阅文献资料，确定方案，完成开题报告。 第4－5周：检索外文资料，并完成外文资料的翻译工作。 第6－7周：主传动总体方案设计。 第8－9周：试验机技术参数计算及强度校核与寿命计算。 第9－10周： 三维结构设计及Solidworks模拟仿真。 第11－13周：完成毕业论文的撰写及修改。 第14－15周：论文答辩准备工作及答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
| [1] 刘 广. 轮胎耐久性及高速性能转鼓试验机示值误差 [J]，鉴定与检测2018（3）: 35-37 [2] 赵 芳, 刘尚勤. 轮胎高速及耐久性转鼓试验机简介 [J]，橡胶技术与装备 1995（21）:37-38 [3] 吴宁荪. NG／120—2Y—A 型轮胎耐久性转鼓试验机的改进 [J]，橡胶 工业 1994（4l）: 354-356 [4] 苗常青, 田振辉, 杜星文. 轮胎与转鼓之间接触界面特性研究 [N]， 哈尔滨工业大学学报 2001.04.02（4） [5] 王其营, 尹衍东, 王洪训, 秦咏梅, 葛庆昌. 轮胎耐久性转鼓试验机的提速改造[J], 橡塑技术与装备 2001（27）:48-52 [6]雷秋生, 袁婷. 轮胎高速耐久性试验机的自检方法[J]，轮胎工业2000（20） ：557-559 [7] 段俊勇, 王守城，任海霞. 轮胎耐久性试验机阀控液压伺服系统的研究[J].自动化技术与应用，2008,27（7）：21-24 [8] 苏博. 工程机械轮胎试验场和巨型转鼓试验机[J]，橡胶科技市场2008-10-15（20）：28-29 [9] 姜少杰, 谢正富. 轮胎耐久性试验机滚动阻力测试装置的设计[J].南昌航空工业学院学报（自然科学版），2003,17（2）24-26 [10] 刘菲菲, 刘安琪.轮胎耐久性测试台的设计[J].计算机工程应用技术,2010,6(7):1737-1737 [11] 陶柯, 李丹, 钱建徐. 轮胎试验机的运动机构选型及仿真[J]. 机械工程师,2006(12):91-92. [12] 吕江毅, 张绍. 基于虚拟样机的轮胎侧偏特性分析[J]. 汽车技术,2013(06):32-36. [13] Klaus Sander ，Untersuchungrollwiderstandsarmer Pkw-Reifen [M]，Bundesanstalt für Stra#223;enwesen ，12. 1995 [14] Ingo Weber，Verbesserungspotenzial vonStabilisierungssystemen im Pkw durch eine Reibwertsensorik [D]，Dem FachbereichMaschinenbau an der Technischen Universit#228;t Darmstadt 21.12.2004 [15]Maik Jeschor，Ein neues Verfahren zurBewertung von Runflat-Reifen [D]，Technischen Universit#228;tDresden ，6. 2005 |
