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1、毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告设计（论文）题目 : 弹性轮胎转鼓试验台的设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程 07-1 班 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2011 年 3 月 11 日 指导委员会审查意见：签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07-1 班指导教师姓名 职称 副教授从事专业 车辆工程 是否外聘 是否题目名称 弹性轮胎转鼓试验台的设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，
2、构成汽车的每一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因素。汽车轮胎是汽车重要的部件之一，它的作用是:(l)与汽车悬架共同来缓和汽车在行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动;(2)保证车轮与路面有良好的附着; （3）支撑汽车的质量因此，轮胎的性能对汽车的牵引力、制动性、行驶的平稳性、平顺性、越野性和燃料经济性都有直接的影响，所以说轮胎的性能直接影响汽车的使用性能。如果没有出色的汽车轮胎，汽车的发展必将受到严重阻碍，因此各国汽车生产企业都十分重视汽车轮胎的开发和选用，改善轮胎设计、增强轮胎性能一直是汽车轮胎发展中的一个重要目标。汽车轮胎在滚动过程中，其滚动阻力约占汽车总阻力的 20%，如果
3、按照每减少 10%的轮胎滚动阻力，降低 2%-3%燃油的话，加强对轮胎滚动阻力水平的控制，对汽车燃油经济性的贡献将是显著的，而且可以在较大范围内得以实现。因此，如何有效地控制轮胎的滚动阻力是行业面临的一个关键问题。本文将从多个角度探讨和分析汽车轮胎滚动阻力以及测试技术。此外，由于石油价格的持续上涨汽车工业设计生产了双燃料动力、太阳能动力和电动汽车。为了减小轮胎行驶时产生的滚动阻力、降低能耗,轮胎设计者必将更深入地研究影响轮胎滚动阻力的因素。从 2006 年 7 月 1 日起,国内对出厂的机动车进行了 “乘用车燃料消耗限制”,这对降低轮胎滚动阻力提出了更高的要求。并且欧美国家很长一段时间以来一直
4、要求在轮胎上标注滚动阻力信息,因此轮胎滚动阻力测试必须进行。轮胎力学特性的测试分为室内试验和室外试验。室内试验主要设备有转鼓式试验机、往复平板式试验机和循环钢带式试验机;室外试验主要设备是轮胎力学特性试验拖车或具有六分力传感器车轮的轮胎力学特性试验车。SY-025-BY-3室内外试验方法各有其优缺点。室外试验拖车车身不可避免地会由于路面、风的影响产生侧倾、俯仰运动,加之悬架往往选用现成的,轴转向、变形转向不可避免 ,从而造成了室外试验数据的离散性比较大。然而室外试验是在真实路面上进行的,故研究不同性质的路面对轮胎力学特性的影响时,室外试验更容易。而室内试验可避免过多的环境影响,可严格控制各种试
5、验条件 ,可以比较容易地改变试验参数值的大小,如转速、轮胎外倾角及侧偏角等。需要注意的是 ,室内试验是单个车轮的试验,因此车辆悬架和转向系的侧倾转向以及悬架的变形转向对纯粹的轮胎弹性侧偏特性的影响可以控制到最小甚至不发生,但是室内试验很难模拟不同的道路路面条件。近年来，我国在轮胎试验机的设计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实验机，如广州市橡胶工业制品研究所的双二位轮胎耐久高速试验机，天津赛象科技股份有限公司的轮胎高速/耐久试验机，国家轮胎质检中心及广东汕头橡塑机械所联合研制的轮胎强度脱圈静负荷试验机等。具有代表性的是天津久荣轮胎技术
6、有限公司，它是目前我国专业研究车轮/轮胎试验机的高科技企业，已经开发投资市场的产品有多种轮胎耐久、高速性能试验机（分别适用于 TB、LT、PC、 MT、BC 轮胎）；弯曲疲劳试验机；冲击性能试验机；车轮/轮胎不圆度试验机等。由于产品技术含量高、配置先进、质量可靠，除供应国内市场外，还得到了国际认可，日本的普利斯通和法国的米其林两大全球轮胎行业的巨头都曾批量购买过该公司的轮胎试验机。国际上也在不断涌现许多新型的高性能、多功能的轮胎试验机。1999 年，德国 Besibsardl 公司开发了一种称作 MTT100 微型轮胎试验机的新型轮月合试验装置，该装置的工作方式是在轮胎充满气时对其每个断面成一
7、次像，然后将气压降至预定的水平，再成一次像。用软件对所得信息进行对比和解释，以图像显示结果，轮惘和轮胎都不用取下便可完成分析，而且可以看到割伤、撕裂和机械损伤等轮胎内部缺陷。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，该仪器可用于乘用车胎和载重车胎，可进行负荷变形试验、胎圈离位试验、压穿试验和接地印痕试验四种轮胎性能测试。附加测试包括胎面接地面比例(利用 CCD 镜头扫描图像)和负荷下胎面花纹动态性能测试等。由于一台设备可进行多种试验，从而极大地节省了空间和经费。另外该公司还可根据用户要求为其提供最先进的试验技术。2003 年 2 月，日本普利斯通公司在其
8、东京的技术中心安装了一台世界上最大的汽车轮胎试验机，目的是为了提高一级方程式赛车轮胎的性能。这台试验机名为 MTS 模拟平路动态系统，它在涉及速度、垂直输入、侧向力和扭矩等方面的测试指标均胜过其他汽车轮胎试验机，并且还能评价轮胎在拐弯、刹车时的特性以及高速和大负载下的加速度。尽管我国轮胎试验机的开发与研制工作有了很大的发展，但与国外仍有很大差距，特别是在大型、高速轮胎试验机方面仍处于空白阶段，因此吉林大学动态模拟国家重点实验室将汽车轮胎动态特性试验台的研制工作作为现阶段的研究重点，此项目已纳入国家 863 计划。本文主要介绍轮胎在转鼓试验台上高速行驶时力学特性的研究，以及控制系统的开发。2、目
9、的、依据和意义 随着我国市场经济的发展和改革开放的深入，我国汽车行业有了很大的进步，汽车零件与配套产品也得到相应的发展，汽车数量显著增加。但是伴随着汽车行业的蓬勃发展，交通事故发生率也在不断增加，由此，汽车相关零部件的安全性能引起人们的重视。比如汽车轮胎，汽车行驶全靠四条轮胎与路面接触，而每条轮胎的实际触地面积大约只有一张明信片大小。如果车子以 150 甚至 200 公里的时速狂奔，全靠这么大的轮胎触地面积来保障安全，那么轮胎和路面质量的好坏就非常重要。轮胎就是时刻支撑着车的全部重量，向路面传递发动机输出的动力并立刻向驾驶员反馈路面信息而且能尽快让车停下的媒介。从安全角度说，轮胎是汽车最重要的
10、部件，它关系到汽车行驶，特别是高速行驶时的安全。因此研究汽车高速行驶时的轮胎性能就显得尤为必要，这就需要有专门对此进行检测的设备，于是，汽车高速轮胎试验机的研制就提到议事日程，且己纳入我国“863”科技发展计划。为模拟车辆实际行驶状态，准确测定车辆滚动阻力系数，为确定滚动阻力系数的大小、分析滚动阻力系数的影响因素提供参考。采用这种方法可以对新胎的滚动阻力进行比较，测试时轮胎垂直于转鼓外表面且以稳定的状态向前自由滚动。测量轮胎滚动阻力时，还必须测量在存在大得多的作用力下的各种小作用力。这就要求设备和仪表有很高的精度。汽车行驶阻力直接影响汽车的动力性、经济性和操纵稳定性等几大使用性能，而滚动阻力是
11、汽车行驶阻力中的常有阻力的一种，其大小主要取决于滚动阻力系数，而滚动阻力的大小与轮胎和道路有较大的关系，因此对与道路有密切关系的滚动阻力系数的测定具有十分重要的意义。根据车轮的实际工作状态，开发可以模拟汽车实际使用状态的摩擦系数测定系统，要求设计的系统采用测功机输入动力，制动系消耗功率，并能准确测量输入和输出的转矩参数，进而通过运算得到滚动阻力系数的准确值，为研制开发滚动阻力系数试验装置提供理论参考。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容（1）滚动阻力系数测试系统的总体方案；（2）驱动电机和制动电机的选择；（3）加载机构和传动机构的设计；（4）运动关系的分析及试验结果的
12、运算和处理。2、拟解决的主要问题（1）确定合适的汽车驱动车轮的输入功率；（2）确定合适的汽车驱动车轮的输出功率；（3）驱动车轮的加载情况；（4）测试结果及数据分析的准确性。三、技术路线（研究方法）方案选择运动关系的分析制动电机的选择驱动电机的选择传动机构的设计与校核液压缸的设计与校核确定总体方案电机的选择 加载机构的设计传感器的选择其他控制阀的选择实验结果的运算处理四、进度安排1、进行文献检索查，查看相关资料。 第 1-2 周（2 月 283 月 13 日）2、初步确定设计的总体方案，对系统进行初步设计。 第 3-6 周（3 月 144 月 10 日）3、提交设计草稿，进行讨论，修定。 第 7
13、 周（4 月 114 月 17 日）4、对电机进行选取，对传动系统进行设计，绘制图纸。 第 8-12 周（4 月 185 月 22 日）5、提交设计，教师审核。 第 13-14 周（5 月 236 月 5 日）6、设计修改。 第 15 周（6 月 66 月 12 日）7、装订设计，准备答辩。 第 16 周（6 月 136 月 19 日）8、设计答辩。 第 17 周（6 月 206 月 24 日）五、参考文献1张利平.测功机原理M .北京：化学工业出版社， 2005.32蒲良贵，纪名刚.机械设计M.高等教育出版社，2006.53成大先.机械设计手册M .化学工业出版社，2002.14冯晋祥.机械
14、设计M .北京：人民交通出版社， 2006.75黄声显.汽车试验与检测技术M.北京：人民交通出版社， 2005.106谢金元.轮胎摩擦理论的研究M.北京：机械工业出版社， 2006.47喻凡，林逸.汽车系统动力学M.北京：机械工业出版社， 2005.78郭应时，袁伟.汽车试验学M.北京：人民交通出版社， 2006.69陶柯，李伟.高速轮胎试验机机架动态特性研究A . 山西省机电设计研究院 山西省机械工程学会，2009.1210冯健璋.汽车发动机原理与汽车理论M.北京机械工业出版社 ，2005.111贾铭新.液压传动与控制M.北京：国防工业出版社， 2001.12王毅.汽车轮胎的发展M.北京汽车
15、，2002.513张琳.汽车底盘测功机的台架滚动阻力系数检测方法的研究J . 宁夏机械，2004.114李天阳. 汽车高速轮胎试验机液压伺服加载系统研究D.沈阳工业大学，2005.315郭丹.基于现代设计技术的汽车高速轮胎试验台的研究D.沈阳工业大学，2006.316International Organization for Standardization.Passenger Car Tyres-Rolling Resistance Measurement.Draft International Standard ISO/DIS 8767.1989.17Grover P S.Bordelon S H.New Parameters for Comparing Tire Rolling Resistance.SAE Paper 1999.六、备注指导教师意见签字：
