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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 彈性輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程 07-1班
學(xué) 生 姓 名: 吳 中
導(dǎo) 師 姓 名: 紀(jì)峻嶺
開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
吳 中
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-1班
指導(dǎo)教師姓名
紀(jì)峻嶺
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
彈性輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
汽車是人類社會(huì)重要的交通運(yùn)輸工具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，構(gòu)成汽車的每一個(gè)部件是否正常工作是決定汽車行駛狀態(tài)的影響因素。
汽車輪胎是汽車重要的部件之一，它的作用是:
(l)與汽車懸架共同來緩和汽車在行駛時(shí)所受到的沖擊，并衰減由此而產(chǎn)生的振動(dòng);
(2)保證車輪與路面有良好的附著;
（3）支撐汽車的質(zhì)量
因此，輪胎的性能對(duì)汽車的牽引力、制動(dòng)性、行駛的平穩(wěn)性、平順性、越野性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接的影響，所以說輪胎的性能直接影響汽車的使用性能。如果沒有出色的汽車輪胎，汽車的發(fā)展必將受到嚴(yán)重阻礙，因此各國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)都十分重視汽車輪胎的開發(fā)和選用，改善輪胎設(shè)計(jì)、增強(qiáng)輪胎性能一直是汽車輪胎發(fā)展中的一個(gè)重要目標(biāo)。
汽車輪胎在滾動(dòng)過程中，其滾動(dòng)阻力約占汽車總阻力的20%，如果按照每減少10%的輪胎滾動(dòng)阻力，降低2%-3%燃油的話，加強(qiáng)對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力水平的控制，對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)將是顯著的，而且可以在較大范圍內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)。因此，如何有效地控制輪胎的滾動(dòng)阻力是行業(yè)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文將從多個(gè)角度探討和分析汽車輪胎滾動(dòng)阻力以及測(cè)試技術(shù)。
此外，由于石油價(jià)格的持續(xù)上漲汽車工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了雙燃料動(dòng)力、太陽(yáng)能動(dòng)力和電動(dòng)汽車。為了減小輪胎行駛時(shí)產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力、降低能耗,輪胎設(shè)計(jì)者必將更深入地研究影響輪胎滾動(dòng)阻力的因素。從2006 年7 月1 日起,國(guó)內(nèi)對(duì)出廠的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行了“乘用車燃料消耗限制”,這對(duì)降低輪胎滾動(dòng)阻力提出了更高的要求。并且歐美國(guó)家很長(zhǎng)一段時(shí)間以來一直要求在輪胎上標(biāo)注滾動(dòng)阻力信息,因此輪胎滾動(dòng)阻力測(cè)試必須進(jìn)行。
輪胎力學(xué)特性的測(cè)試分為室內(nèi)試驗(yàn)和室外試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)主要設(shè)備有轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)平板式試驗(yàn)機(jī)和循環(huán)鋼帶式試驗(yàn)機(jī);室外試驗(yàn)主要設(shè)備是輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)拖車或具有六分力傳感器車輪的輪胎力學(xué)特性試驗(yàn)車。
室內(nèi)外試驗(yàn)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。室外試驗(yàn)拖車車身不可避免地會(huì)由于路面、風(fēng)的影響產(chǎn)生側(cè)傾、俯仰運(yùn)動(dòng),加之懸架往往選用現(xiàn)成的,軸轉(zhuǎn)向、變形轉(zhuǎn)向不可避免,從而造成了室外試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性比較大。然而室外試驗(yàn)是在真實(shí)路面上進(jìn)行的,故研究不同性質(zhì)的路面對(duì)輪胎力學(xué)特性的影響時(shí),室外試驗(yàn)更容易。而室內(nèi)試驗(yàn)可避免過多的環(huán)境影響,可嚴(yán)格控制各種試驗(yàn)條件,可以比較容易地改變?cè)囼?yàn)參數(shù)值的大小,如轉(zhuǎn)速、輪胎外傾角及側(cè)偏角等。需要注意的是,室內(nèi)試驗(yàn)是單個(gè)車輪的試驗(yàn),因此車輛懸架和轉(zhuǎn)向系的側(cè)傾轉(zhuǎn)向以及懸架的變形轉(zhuǎn)向?qū)兇獾妮喬椥詡?cè)偏特性的影響可以控制到最小甚至不發(fā)生,但是室內(nèi)試驗(yàn)很難模擬不同的道路路面條件。
近年來，我國(guó)在輪胎試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)研究方面也有了很大的進(jìn)展，出現(xiàn)了多家自行研制和開發(fā)輪胎試驗(yàn)機(jī)的單位和企業(yè)，開發(fā)出多種類型的輪胎實(shí)驗(yàn)機(jī)，如廣州市橡膠工業(yè)制品研究所的雙二位輪胎耐久高速試驗(yàn)機(jī)，天津賽象科技股份有限公司的輪胎高速/耐久試驗(yàn)機(jī)，國(guó)家輪胎質(zhì)檢中心及廣東汕頭橡塑機(jī)械所聯(lián)合研制的輪胎強(qiáng)度脫圈靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)等。具有代表性的是天津久榮輪胎技術(shù)有限公司，它是目前我國(guó)專業(yè)研究車輪/輪胎試驗(yàn)機(jī)的高科技企業(yè)，已經(jīng)開發(fā)投資市場(chǎng)的產(chǎn)品有多種輪胎耐久、高速性能試驗(yàn)機(jī)（分別適用于TB、LT、PC、MT、BC輪胎）；彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)；沖擊性能試驗(yàn)機(jī)；車輪/輪胎不圓度試驗(yàn)機(jī)等。由于產(chǎn)品技術(shù)含量高、配置先進(jìn)、質(zhì)量可靠，除供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，還得到了國(guó)際認(rèn)可，日本的普利斯通和法國(guó)的米其林兩大全球輪胎行業(yè)的巨頭都曾批量購(gòu)買過該公司的輪胎試驗(yàn)機(jī)。
國(guó)際上也在不斷涌現(xiàn)許多新型的高性能、多功能的輪胎試驗(yàn)機(jī)。1999年，德國(guó)Besibsardl公司開發(fā)了一種稱作MTT100微型輪胎試驗(yàn)機(jī)的新型輪月合試驗(yàn)裝置，該裝置的工作方式是在輪胎充滿氣時(shí)對(duì)其每個(gè)斷面成一次像，然后將氣壓降至預(yù)定的水平，再成一次像。用軟件對(duì)所得信息進(jìn)行對(duì)比和解釋，以圖像顯示結(jié)果，輪惘和輪胎都不用取下便可完成分析，而且可以看到割傷、撕裂和機(jī)械損傷等輪胎內(nèi)部缺陷。2001年4月，世界著名的輪胎制造商荷蘭VMI公司生產(chǎn)出通用輪胎試驗(yàn)機(jī)，該儀器可用于乘用車胎和載重車胎，可進(jìn)行負(fù)荷變形試驗(yàn)、胎圈離位試驗(yàn)、壓穿試驗(yàn)和接地印痕試驗(yàn)四種輪胎性能測(cè)試。附加測(cè)試包括胎面接地面比例(利用CCD鏡頭掃描圖像)和負(fù)荷下胎面花紋動(dòng)態(tài)性能測(cè)試等。由于一臺(tái)設(shè)備可進(jìn)行多種試驗(yàn)，從而極大地節(jié)省了空間和經(jīng)費(fèi)。另外該公司還可根據(jù)用戶要求為其提供最先進(jìn)的試驗(yàn)技術(shù)。2003年2月，日本普利斯通公司在其東京的技術(shù)中心安裝了一臺(tái)世界上最大的汽車輪胎試驗(yàn)機(jī)，目的是為了提高一級(jí)方程式賽車輪胎的性能。這臺(tái)試驗(yàn)機(jī)名為MTS模擬平路動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它在涉及速度、垂直輸入、側(cè)向力和扭矩等方面的測(cè)試指標(biāo)均勝過其他汽車輪胎試驗(yàn)機(jī)，并且還能評(píng)價(jià)輪胎在拐彎、剎車時(shí)的特性以及高速和大負(fù)載下的加速度。
盡管我國(guó)輪胎試驗(yàn)機(jī)的開發(fā)與研制工作有了很大的發(fā)展，但與國(guó)外仍有很大差距，特別是在大型、高速輪胎試驗(yàn)機(jī)方面仍處于空白階段，因此吉林大學(xué)動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將汽車輪胎動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)臺(tái)的研制工作作為現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)，此項(xiàng)目已納入國(guó)家863計(jì)劃。
本文主要介紹輪胎在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上高速行駛時(shí)力學(xué)特性的研究，以及控制系統(tǒng)的開發(fā)。
2、目的、依據(jù)和意義
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開放的深入，我國(guó)汽車行業(yè)有了很大的進(jìn)步，汽車零件與配套產(chǎn)品也得到相應(yīng)的發(fā)展，汽車數(shù)量顯著增加。但是伴隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，交通事故發(fā)生率也在不斷增加，由此，汽車相關(guān)零部件的安全性能引起人們的重視。
比如汽車輪胎，汽車行駛?cè)克臈l輪胎與路面接觸，而每條輪胎的實(shí)際觸地面積大約只有一張明信片大小。如果車子以150甚至200公里的時(shí)速狂奔，全靠這么大的輪胎觸地面積來保障安全，那么輪胎和路面質(zhì)量的好壞就非常重要。輪胎就是時(shí)刻支撐著車的全部重量，向路面?zhèn)鬟f發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力并立刻向駕駛員反饋路面信息而且能盡快讓車停下的媒介。從安全角度說，輪胎是汽車最重要的部件，它關(guān)系到汽車行駛，特別是高速行駛時(shí)的安全。因此研究汽車高速行駛時(shí)的輪胎性能就顯得尤為必要，這就需要有專門對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備，于是，汽車高速輪胎試驗(yàn)機(jī)的研制就提到議事日程，且己納入我國(guó)“863”科技發(fā)展計(jì)劃。
為模擬車輛實(shí)際行駛狀態(tài)，準(zhǔn)確測(cè)定車輛滾動(dòng)阻力系數(shù)，為確定滾動(dòng)阻力系數(shù)的大小、分析滾動(dòng)阻力系數(shù)的影響因素提供參考。采用這種方法可以對(duì)新胎的滾動(dòng)阻力進(jìn)行比較，測(cè)試時(shí)輪胎垂直于轉(zhuǎn)鼓外表面且以穩(wěn)定的狀態(tài)向前自由滾動(dòng)。測(cè)量輪胎滾動(dòng)阻力時(shí)，還必須測(cè)量在存在大得多的作用力下的各種小作用力。這就要求設(shè)備和儀表有很高的精度。
汽車行駛阻力直接影響汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性等幾大使用性能，而滾動(dòng)阻力是汽車行駛阻力中的常有阻力的一種，其大小主要取決于滾動(dòng)阻力系數(shù)，而滾動(dòng)阻力的大小與輪胎和道路有較大的關(guān)系，因此對(duì)與道路有密切關(guān)系的滾動(dòng)阻力系數(shù)的測(cè)定具有十分重要的意義。
根據(jù)車輪的實(shí)際工作狀態(tài)，開發(fā)可以模擬汽車實(shí)際使用狀態(tài)的摩擦系數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用測(cè)功機(jī)輸入動(dòng)力，制動(dòng)系消耗功率，并能準(zhǔn)確測(cè)量輸入和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進(jìn)而通過運(yùn)算得到滾動(dòng)阻力系數(shù)的準(zhǔn)確值，為研制開發(fā)滾動(dòng)阻力系數(shù)試驗(yàn)裝置提供理論參考。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
（1）滾動(dòng)阻力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的總體方案；
（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)和制動(dòng)電機(jī)的選擇；
（3）加載機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
（4）運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析及試驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)算和處理。
2、擬解決的主要問題
（1）確定合適的汽車驅(qū)動(dòng)車輪的輸入功率；
（2）確定合適的汽車驅(qū)動(dòng)車輪的輸出功率；
（3）驅(qū)動(dòng)車輪的加載情況；
（4）測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。
三、技術(shù)路線（研究方法）
液壓缸的設(shè)計(jì)與校核
其他控制閥的選擇
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核
加載機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
方案選擇
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)算處理
運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析
傳感器的選擇
制動(dòng)電機(jī)的選擇
驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇
電機(jī)的選擇
確定總體方案
四、進(jìn)度安排
1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查，查看相關(guān)資料。 第1-2周（2月28～3月13日）
2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 第3-6周（3月14～4月10日）
3、提交設(shè)計(jì)草稿，進(jìn)行討論，修定。 第7周（4月11～4月17日）
4、對(duì)電機(jī)進(jìn)行選取，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制圖紙。 第8-12周（4月18～5月22日）
5、提交設(shè)計(jì)，教師審核。 第13-14周（5月23～6月5日）
6、設(shè)計(jì)修改。 第15周（6月6～6月12日）
7、裝訂設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。 第16周（6月13～6月19日）
8、設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月20～6月24日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見
簽字： 年 月 日