毕业设计翻译-

1、山东理工大学毕业设计(论文外文翻译资料英文题目:Experimental verification and finite element modeling of radial truck tireunder static loading翻译题目:车辆轮胎径向固有频率和阻尼系数的研究学院:交通与车辆工程学院专业:车辆工程学生姓名:王臣指导教师:刘瑞军车辆轮胎径向固有频率和阻尼系数的研究摘要-车辆轮胎径向固有频率和阻尼比的测量方法已经有所研究。从小客车轮胎到货车巴士轮胎的径向固有频率和阻尼比都已经被报道。轮胎的径向模态参数承受不同水平的充气压力,已通过使用频率响应函数的方法来确定。为了获得理论上的

2、固有频率和振型,轮胎的平面振动已被建模为貌似一个圆形光束的模型。使用Tielking方法是基于Hamilton原理,理论结果证实旋转速度,切向和径向刚度,径向速度和拉力是由于轮胎的充气压力造成的。结果表明,实验条件下可以认为是参数改变了固有频率和阻尼比。关键词-阻尼比、频率响应函数法、充气压力、模态振型、径向固有频率、子午线轮胎1. 引言在当今世界,通过减少汽车的震动,提高驾驶的质量具有重要意义。通常情况下,很多汽车的振动来源于刚发动的时候,振动速率的影响逐渐增加。特别是,轮胎不仅作为初始旋转接触路面,从路面影响传送到汽车的主体进入汽车的内部,而且,在于轮胎已经对增强乘坐的质量有很大的影响。回

3、顾在轮胎振动上已建立的研究,Tielking研究飞机充气轮胎的振动特性,假定轮胎的运动是圆形壳的运动。有Tielking理论的基本原则,Bohm通过研究轮胎运动和静止的特征同时假设轮胎是弹性环,提出了轮胎的运动方程。Bohm用实验的方法来验证了他的方程。Barons也研究了振动对旋转轮胎的影响。Potts等人建模的轮胎为薄环,并考虑到质量和几何形状研究了轮胎的固有频率。Soedel 和Prasad等人用分析方法研究了轮胎在路表面载荷下的振动特性,例如,解释在自由状态下的振动特性。Takayama 和Yamagishi假定轮胎为刚体环,Kamitamari 和Sakai假定轮胎是圆粱模型,并研究

4、了轮胎震动的特性。Ushijima 和Takayama研究了模式分析和模拟。Eberhardt 和Reter用遥测测量装置研究了旋转轮胎的固有频率。然而,用分析法和数值方法来解释轮胎的固有频率与他们的实验结果有一定的差异。另外,现有的实验结果与汽车轮胎的天然存在的频率的条件不同。这是因为轮胎装配有适配器,使其静止。在此方面,在本文中,对轮胎-车轮系统中固有频率和径向阻尼比进行测定不仅调查装配在汽车上轮胎的速度,而且调查在轮胎车轮系统中边界条件对径向固有频率和阻尼系数的影响。实验进行了在速度和实际环境条件下的边界条件被假定为室内实验条件。此外,本研究对本文中给出的结果和真实条件下汽车的产率实验结

5、果进行了对比,从这些结果可以看出,我们的试验室内的有效性可能有待验证。2. 测量仪器和方法2.1实验轮胎所使用的轮胎包括了车辆中常用的车子午线轮胎和斜交轮胎。实验轮胎的变化范围涵盖得体的设计因素。事实是磨损的轮胎比新制轮胎具有较低槽深,当比较磨损轮胎与新制成轮胎的固有频率时这一点必须谨记。大小,用途,以及改良的设计因素示于表1和2。2.2非负荷非旋转轮胎实验条件被分成两种情况:(1轮胎不旋转(2轮胎非负载。第一种情况是边界条件下轮胎保持自由不固定状态。在第二种情况下,轮胎被固定到一个适配器上来模拟轮胎固定到车辆。为了调查径向固有频率和阻尼系数的影响,任意改变轮胎的压力来测量固有频率和阻尼比。另

6、外,为了估计加速计测量位置的影响,用输出传感器测量的结果如图1所示,重复实验在相同条件下进行。冲击锤和激励器被用来振动轮胎。当使用冲击锤,径向的固有频率和阻尼比由频率测量响应函数测量,放大后即可通过冲击锤将激振力传递到轮胎,又可抵挡响应信号。当使用励磁机振动轮胎时,频率分析器生成不规则放大的信号。这里,频率分析器可以产生不规则的信号,响应函数和相干函数是从分析的激振力的关系而得到,并且使用测量装置如冲击锤,激励器,和加速计来测量响应信号。径向的固有频率,阻尼比和模式形状分别也得到测量结果的参数,如振幅,实部和虚部。当激励器振动的轮胎时,平顶窗口以平均施加32次进行。轮胎径向的固有频率是从频率响

7、应函数的振幅得到的,阻尼比为采用联合四图法和审查轮胎质量方面发现。另外,轮胎的径向振型是通过使用测得的频率响应函数的虚部被发现。这些由加速流量计测量。这假设轮胎到轴对称性具有恒定振动状态。对每个方向上的平面对称的一侧被分成20份。2.3负荷非旋转轮胎有必要调查负载对轮胎固有频率的影响,这是因为固定在车辆上的轮胎是恒定负荷下的。轮胎未旋转时施加负荷的实验条件用于测量径向固有频率。液压装置为了帮助支承轮胎而负荷施加于轮胎,其具有1吨气缸容量和3马力的马达容量可使用。建立一个导柱来复制轮胎再和的方向。当把轮胎放于载荷下,励磁器的径向振动引起振动表的波动。这里,车轮必须偏移,因为轮胎在表的中心受到振动

8、波动较大。2.3负荷旋转轮胎当轮胎旋转时施加负载,有必要使用楔子冲击工具连接到冲击振动的点。楔子冲击仪器是一种轮胎测试机,其测量在其中的直流马达旋转的滚筒的振动特性,并且在操作时,轮胎自由转动。夹板固定在滚筒的表面上,轮胎被激发,并沿径向方向的退出力从轮胎的轴线的力传感器传出。由一个A / D转换器实时提取信号进行处理。为了测量行驶速度对轮胎的影响,让行驶速度在20-100公里/小时进行。为了测量空气压力和轮胎径向固有频率的负荷,空气的压力和负荷在轮胎上都发生了变化。来自于楔的冲击力作用于轮胎上,通过力传感器由信号的振幅获得的。此外,通过使用傅立叶变换获得在径向方向上的固有频率是由力传感器传感

9、器变换的信号测量的。阻尼比可使用对数衰减率来表示。此外,轮胎的充气压力和负载的变化遵循跟着日本工业标准。3.实验结果和讨论3.1非负荷非旋转轮胎因为相干函数,同时使用冲击锤具有0.95以上的值,测得的数据是可信的。在低频率的区域中,相干函数下降,因为采样时间的测量期间变窄。与此相反,在采样延长后,相干函数被正确测量。相干函数对径向固定频率的影响不大。由于激振力的噪声比连接各种推定方法的响应信号弱得多,频率响应函数H1被使用。H1被定义为通过由自动频谱驱动的横光谱获得率(Gxy/Gxx. 放大系数可以通过应用公式(1来计算。在频率的实数部响应函数和轮胎的阻尼可以通过使用一个共同的合图法。放大系数

10、和阻尼(n的关系为n =(1/2Q方程(1中,fa是对应于以下的固定频率的最大值的频率响应函数的实部的频率。fb的是对应于上述的频率响应函数的实部的固有振动频率的最小值的频率。为了研究传感器的测量结果的对测量点的影响,相同的实验重复进行,加速度计测量的位置如图1所示。结果表明,出现了一个小的差别是由于加速度计的位置,如图2所示。然而,它不会引起在径向方向上固定频率有很大影响。表3示出径向固有频率和阻尼比的测量结果,当轮胎是自由的并被固定到一个适配器。这估计出了不旋转未施加负荷轮胎的径向固有振动频率。图3示出充气压力在增加中制备的试验轮胎在径向方向上的固有频率和阻尼比的测量结果。果充气压力增加,

11、固有频率必须转移到高频带,并且阻尼比相对降低,如图3所示。这些结果表明该充气压力会影响在径向方向的固有频率轮胎的刚度随着充气压力增大相对增加。表3示出了雪地轮胎和全季节轮胎固有频率的和阻尼比之间的差异。究其原因是由于雪地轮胎具有比全季节轮胎更大的损耗因子的胎面胶的物理差异。因此,在径向方向上的固有频率和阻尼由轮胎的质量和结构的差异而改变。另外,轮胎胎面磨掉小于1.5毫米的轮胎比新轮胎径向方向上的固有频率具有较高的固有频率和更低的阻尼。产生的原因被认为是与轮胎胎面磨掉小于1.5毫米比新制成的具有较低的质量和更高的硬度,如图4所示。胎面部分具有比侧壁部更多的组合材料(如,胎面橡胶,钢带,胎体层胎体

12、等。侧壁部包括橡胶和胎体层。由于这种结构差异和橡胶的性质,胎面部分具有较大的质量,并且比侧壁柔和。这由实验结果来验证。图5示出胎侧和胎面径向固有频率和阻尼比之间的比较图5还示出了该胎面的固有频率比侧壁位于较低的频段,并且胎面具有较大的阻尼。图6示出实验轮胎的振型。它还示出基于Hamilton理论的Tielking理论实验结果和计算值的比较。,在轮胎和固定装置之间的边界条件的稳定性,致使不与计算值一致的实验结果。图7示出了使用Tielking的理论的测量值和在径向的固有频率的计算值之间的比较。下面是径向方向上的位移方程:其中s是轮胎的振动模数,是角变量, 是轮胎旋转角速度t是时间变量。在方程(2

13、中,第一项是指模态振型第二是指固有频率。图8示出了客运车辆中轮胎的结构,表2示出各种因素的设计,这是为了研究径向固有频率的设计因素的影响。表2示出改变设计因素的结果。作为轮胎的固有频率会受它的质量的影响,因此必须考虑到该下胎面对径向方向上的固有频率有很大的影响。因此,改变该轮胎的质量以传送其固有频率是一个简单的方法。此外,胎冠化合物,带角度和带填料的橡胶硬度有较少强调其固有频率。损耗因素严重影响阻尼胎面化合物(图9。应用轻卡(LT和重卡(TB的轮胎,图10示出的径向固有频率和阻尼比在自由-自由状态下的测量结果。图10示出了斜交轮胎比子午线轮胎的固有频率被设在较高频段并且斜交轮胎具有较低的阻尼。

14、这个结果是由轮胎结构,特别是体厚和钢带的差异引起的(图8的(b。一方面,所述子午线轮胎由胎体和钢带组成,胎体帘线方向相垂直的中心线与强带可以提高速度和行车安全。另一方面斜交轮胎具有许多彼此交互的胎体并且胎体的线方向与轮胎中心线成锐角。因为径向和斜交轮胎之间的这些差别,子午线轮胎比斜交轮胎具有更薄,更灵活的侧壁。因此,子午线轮胎比斜交轮胎具有更高的阻尼和更好的驾驶舒适性。图10和11示出增加轮胎尺寸径向固有频率和阻尼的结果。在PCR轮胎中,如果尺寸(横截面宽度和整体直径增加,固有频率会转移到低频段,但是在阻尼比并无显著差异,除了175/13-英寸夏季轮胎,其是增强耐力轮胎(175/13-英寸轮胎

15、具有非常僵硬的胎面和侧壁。这样做的原因被认为是大尺寸轮胎比小轮胎在断面宽度或总直径具有更高的质量。虽然尺寸增大,但由于胎面橡胶和轮胎结构的特性的类似,阻尼比的显著差异未被发现。从175/13英寸夏季轮胎的结果可以发现,结构和胎面化合物比尺寸对固有频率和阻尼比更显著效果(图11。在LT和BT轮胎,其大小和结构(特别是胎体对固有频率和胎体结构的影响比对阻尼比大小的影响有更显著效果(图10。3.2负荷非旋转轮图12示出负载对固有频率在径向方向上的影响。随着轮胎上所施加的载荷增大,固有振动频率变高。这是因为增加轮胎的质量会导致胎侧变硬。Akasaka 和Yamajaki基于研究的装置对侧壁的刚度进行了

16、测量。图13示出在径向方向上的刚度,根据负载的增加寻求侧壁刚度的测定装置。这些结果表明,当径向方向刚度负载增加,则增加充气压力对径向方向上的刚度有很大的影响。3.3负荷旋转轮胎图14示出改变转速对径向频率的固有振动频率的影响。无论旋转速度为多少,径向方向上的固有频率是恒定的。因此,与方程(3相比较Tielking表明,在径向方向上的固有频率与充气压力和侧壁刚性密切相关,并且旋转角速度的影响较小(图14。其中b是胎面宽度,EI是胎面和带束的弯曲刚度,Kr是每单位长度径向方向上的刚度,Kt 为每单位长度的切向方向的刚度,r是轮胎的半径,S是轮胎的振动模数,t是时间变量,T 是由充气压力引起的皮带拉

17、力,pi是充气压力,sA是每单位质量胎面和带束的长度,h是角度变量,X为轮胎的旋转角速度,x的是负载的频率。3.4实际行驶条件下的固有频率在径向方向的影响轮胎的固有频率随着车辆和实验条件的波动而变化。在过去,很多研究径向方向上的固有频率已经集中在轮胎本身。然而,过去的研究的方法应有所改善。这是因为在轮胎本身径向定向固有频率和固定到车辆上的轮胎之间有显著差异。例如,表4示出室内实验径向的固有频率与轮胎被固定在适配器阻尼比的实验结果进行了对比。这里,径向方向上的固有频率在轮胎不旋转,负载不施加的状态下测定。车辆的轮胎没有施加负载。当轮胎固定到车辆后与路面分离。相比较而言,该实验的结果并没有大的差异。然而,把轮胎固定到车辆和一个非旋转施加负荷的轮胎之间进行比较固有振动频率,这两种情况之间有相当大的差异。不同的是,固有频率移动到高频带。因此,轮胎固定到一个超速汽车与轮胎本身相比较径向方向的固有频率具有的较大差异。4.结论(1结果从旋转而施加负荷的轮胎的径向固有频率和阻尼比得出。如果充气压力并且负载施加到轮胎上,则径向定向固有频率移动到高频带,侧壁的刚度增加。然而,增加驱动速度对固有频率影响较小。此外,磨损轮胎与新产生的轮胎比较的径向定向固有频率移动到高频区域中。这是因为轮胎的物理特性发生