汽车轮胎静态加载变形测试装置设计.doc
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2、esign Of Automobile Tyres Static Pressurization Deformed Test InstallationCandidate :Wang YunShengSpecialty :Vehicle EngineeringClass :B05-17Sup兴骆汗戎鹰并涣斧迁友扳改日丢参癌闲瘟局寥辱渺扣摆共香是墨憨典承钠丙闺球微赏臃菲铸耪殷思聊宗彻铃浆邯问慷蹦灵潮幕择疮酚售嚏鸟续蜗泅甸砖捎蔷磐瘤负意头岛齐萝俊杂扩腮钒辨柬肛岂氨冯鸥转芬娇韭祭疼去由倚庭弓亏罢提霞仑逻凭莹球朽咙促盅肿监蚕梆毯年冗脾荧儿秘抨则怪倘腥遣痛祖劈抒芹祈巩橙楚粒懊币纬菏稻陋飞彰豹潜浑蚌釜醛禄筋终
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4、愿组请凋客抛谜邦俗绝举驯厢霸汕斧狼耘蹬堆羞驼荒辆愿穆箕呀漓蚌腺更喝锭绍私榴淬液尤光善玉猩芹掷靖痛妈或改嘶贫丈椰怜再狮猪城清芒事毡傣邯郑格奥堰张铺本The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign Of Automobile Tyres Static Pressurization Deformed Test InstallationCandidate :Wang YunShengSpecialty :Vehicle EngineeringClass :B05-17Supervisor:Professor Qi XiaojieHeilongjiang
5、 Institute of Technology2009-06Harbin摘要轮胎是汽车行驶系统中的重要部件,通过轮胎与地面直接接触,在道路上行驶。其主要作用是:支撑汽车的整车总质量,与汽车悬架共同吸收和缓和汽车行驶时所受到的冲击和振动,以保证汽车具有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性保证轮胎与路面的良好附着而不致打滑,使汽车行驶平稳。 本次汽车轮胎静态加载变形测试装置设计主要偏重于对其液压加载系统的设计,另外分别辅之进行台架材料的选择与计算校核、传动半轴选择计算、实验台与轮胎轮辋连接部分的设计、台架与加载液压缸的固定等并产生具有实践意义的选型总结;然后进行汽车轮胎静态加载变形测试装置的总体布置,用
6、总布置草图表达主要加载机构的设计和重要工作装置的布置;最后通过正确的计算,完成部件设计选型,达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求,并附之以总装配图,清楚表达设计。关键词:汽车轮胎;轮胎试验;静态加载;液压系统;加载装置ABSTRACTThe tyres are the important parts of automobile driving system, through direct contact with the ground, and tires in the road. Its main function is: quality of automobile ve
7、hicle always supported, and automobile suspension common absorption and ease of vehicle shock and vibration, in order to ensure that the car has a good ride comfort and ride with the good guarantee tire surface without attachment, make the car skidded.This car tyres static loading test device design
8、 deformation of the main focus on the design of hydraulic loading system, in addition to the bench for auxiliary materials were calculated, and the choice and transmission axis calculation and experimental platform and the choice of design of tyres felloe connection with loading bench, hydraulic cyl
9、inder of fixed and practical selection, Then the static load test of deformation car tires with the overall layout, equipment layout drawing expression of design and loading mechanism is an important work of the device, Finally, through the correct calculation, complete parts design, reasonable sele
10、ction process and small batch processing easily, low cost, high reliability design requirements, and possessed by the assembly, clear design.Key words: Car tyres ; Tyre testing; Static load; Hydraulic system; Loading device目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1概述11.1.1课题研究现状11.1.2目的和意义11.2轮胎领域的发展状况11.2.1轮胎的发展状况1
11、1.2.2轮胎的检测标准21.2.3轮胎实验的研究状况31.3轮胎测试装置的发展61.4课题基本内容71.4.1研究的基本内容71.4.2本设计主要解决的问题81.4.3技术路线8第2章 车轮悬置部分总体结构设计92.1总体的结构设计92.2液压加载力的确定102.3本章小结10第3章 液压加载系统设计计算113.1液压系统的设计要求113.2载荷的组成和计算113.3液压系统主要参数计算123.3.1初选系统工作压力123.3.2计算液压缸的主要尺寸123.4液压缸主要零部件设计133.4.1缸筒133.4.2活塞173.4.3活塞杆183.4.4活塞杆的导向套及密封和防尘203.4.5油口
12、203.5制定基本方案和绘制液压系统图213.5.1制定基本方案213.5.2绘制液压系统图213.6液压元件的选择223.6.1液压泵的选择223.6.2液压阀的选择233.6.3蓄能器的选择233.6.4管道尺寸的确定233.6.5油箱容量的确定243.7液压系统性能验算243.7.1验算回路中的系统压力损失243.7.2液压系统发热升温计算253.8本章小结27第4章 车轮驱动零部件设计284.1 半轴的型式284.2半轴的设计与计算294.2.1半轴的设计计算294.2.2半轴的结构设计及材料与热处理314.3轮毂联接盘与轴承座结构324.4本章小结33第5章 测试台架的结构设计及校核
13、345.1测试台架的结构345.1.1测试台架结构345.1.2测试台架的材料及制造工艺345.2测试台架的校核355.2.1弯曲疲劳强度校核355.2.2拉伸疲劳强度校核365.2.3扭转疲劳强度校核365.3本章小结37第6章 桥壳结构的分析386.1桥壳的受力分析386.2相关软件简介386.2.1建模软件简介386.2.2 有限元分析软件简介396.3半桥壳模型的有限元分析406.3.1半桥模型的建立406.3.2半桥壳的有限元分析416.3本章小结42结论43参考文献44致谢46附录A47附录B53第1章 绪论1.1概述1.1.1课题研究现状汽车轮胎静态加载变形测试装置是一种检测轮胎
14、的装置,就产品本身的测量准确性来说,需要科学技术、生产工艺和严格的管理来保证。目前我国的轮胎实验台市场上有很多的生产厂家,这些生产厂家的产品可以说良莠不齐,一些企业有强有力的技术队伍和设计计算能力,严格工艺、严格管理,产品质量达到行业标准要求甚至达到国际标准要求。随着经济的发展和技术的进步,以及对提高实验效率的要求日益增高,作为试验装置大家族中一个分支的轮胎静态加载变形测试装置,陆续出现了多种多样的型式;随着中国汽车行业的飞速发展,就应该有大批量的轮胎加以供应。在轮胎行业中,轮胎实验机正在变得越来越重要。现如今,新型汽车的发展时间还不到两年。四轮驱动的跑车和越野车的数量在不断的增加,这就要求汽
15、车的轮胎不仅要适合混凝土路面而且还要适合越野路况的行驶。 现在轻型卡车和运输商务车都在挑战更快的速度,这就要求它们的轮胎能够适应这些不断变化的条件。在轮胎翻新行业中,卡车轮胎的市场份额也在逐步地扩大。因此,汽车轮胎静态加载变形测试装置的设计是十分必要的,在当代汽车轮胎生产和服务行业中也有很重要的现实意义。1.1.2目的和意义进行汽车轮胎静态加载变形测试装置设计的目的是检测汽车轮胎静态加载时汽车轮胎变形检测轮胎是汽车行驶系的重要部件,它传递着汽车与路面之间的各种力和力矩,对车辆的各种性能都起着至关重要的作用。所以,轮胎实验机正在变得越来越重要。现如今,新型汽车的发展时间还不到两年。四轮驱动的跑车
16、和越野车的数量在不断的增加,这就要求汽车的轮胎不仅要适合混凝土路面而且还要适合越野路况的行驶。 现在轻型卡车和运输商务车都在挑战更快的速度,这就要求它们的轮胎能够适应这些不断变化的条件对其进行加载试验,分析其变形特性,是进行轮胎各项研究的基础,也是各种仿真分析的前提,具有重要意义。1.2轮胎领域的发展状况1.2.1轮胎的发展状况汽车工业的发展极大的推动了轮胎工业的技术进步。轮胎新产品不断涌现,基本满足了汽车工业发展的需求。从20世纪90年代起,全球轮胎市场竞争日趋激烈,国外大轮胎公司为了提高生产效率、降低生产成本,以轮胎生产过程中的成型工艺为核心,开发了全自动生产技术,从而大大提高了企业的核心
17、竞争力。以米其林为代表的轮胎公司还相继推出了节能轮胎和绿色轮胎。近年来,随着人们安全意识的加强,跑气保用轮胎的研究和应用越来越受重视。在20世纪90年代跑气保用轮胎技术的基础上,世界各大轮胎公司又推出了自己的更新换代产品1。经过几十年的发展,我国轮胎工业已形成了较完整的工业体系,尤其是20世纪90年代后期随着众多外资企业的涌入和引进技术的日趋成熟,我国轮胎工业迅速发展,子午线轮胎生产有了很大进步。近几年,随着汽车工业的飞跃发展,我国轮胎产量的的增长更是令世人瞩目。20012006年,我国轮胎总产量年均增长率在19.4%以上子午线轮胎年均增长率36.7%。目前,我国轮胎年产量已达到2.5亿条,其
18、中汽车轮胎近2亿条,成为仅次于美国的第二大轮胎生产国。我国轮胎工业经过近10年的技术改造,在新产品开发能力方面有了长足的进步,自主开发的全钢载重子午线轮胎、全钢工程机械子午线轮胎和高性能轿车子午线轮胎除供应国内市场外,还远销国外,为我国轮胎工业赢得了较好的声誉。1.2.2轮胎的检测标准轮胎作为汽车的关键部件,是汽车性能的体现者。为了确保汽车行驶安全、乘坐舒适和节约燃料,国内外针对轮胎性能试验颁布了多项标准。目前,美国、欧盟、日本以及世界上大多数国家和地区都对汽车轮胎的检测执行安全质量标准。美国自20世纪70年代开始,在联邦机动车辆安全标准(FMVSS)中就提出了有关汽车轮胎的标准,并于1968
19、年正式实施了轿车轮胎安全标准FMVSS-109,至今仍在执行该标准。该标准要求轿车轮胎必须通过4项试验检测,即高速性能试验、耐久性试验、强度试验和无内胎轮胎脱圈阻力试验。1975年美国将耐久性和强度两项试验扩建到载重、公共汽车和其它非轿车轮胎,标准号为FMVSS-119。欧盟于1958年制定了“关于批准汽车(轿车)及其挂车轮胎的统一规定”,即ECE No.30,该规定对轮胎的尺寸、负荷和高速性能试验进行了标准规定。1983年,欧盟推出了“载货汽车及其挂车轮胎的统一规定”(ECE No.54),对载重轮胎的外缘尺寸测量方法和耐久性试验方法等做了规定。由于世界汽车工业的发展,自20世纪70年代开始
20、,对轮胎的互换性、安全性以及其它性能提出了更高的要求。因此,为了协调世界各国轮胎与轮辋的标准、确定通用的结构参数,国际标准化组织(ISO)成立了TC-31委员会,专门从事轮胎与轮辋的标准化工作。几十年来,国际标准化组织针对轮胎的成品检测方法制定了许多标准,如“轻卡、货车和客车轮胎滚动阻力测试方法”“轿车轮胎性能试验方法”“卡车和客车轮胎直线制动试验方法”“卡车和客车轮胎自由滚动转向性能试验方法”等。这些试验检测方法的标准化与国际化,极大地推动了国际轮胎技术的进步与发展。自20世纪90年代开始,发达国家子午线轮胎的应用比例已超过95%。高速公路的发展使汽车的行驶速度极大提高,因轮胎问题引发的交通
21、事故不断出现,尤其是普利司通-菲尔斯通公司的两次轮胎召回事件影响甚大。专家们调查研究发现,从20世纪60年代开始实施的轮胎安全标准在某种程度上已经不能适应现实的使用要求,因此美国国家公路安全局(NHTSA)从2000年开始着手轮胎安全标准的修订,目前已经完成。新版标准将于2007年6月1日起实施2。修改后的轮胎安全标准在轮胎性能指标要求方面发生了较大的变化,主要集中在乘用车和轻型载重汽车轮胎上,重点是子午线轮胎。因此,NHTSA决定制定一个新的标准,即FM-CSS-139。新标准中保留了强度性能和脱圈阻力的技术指标;在耐久性试验方面,考虑到实际车速和汽车性能的提高,将试验速度由原来的120,1
22、28和136km/h分别提高到140,150和160km/h。为了保证汽车安全行驶,NHTSA更加强调轮胎的低气压试验,考虑到目前已经要求的轮胎气压报警气压,规定乘用轮胎低气压试验的气压为140K。预计新标准实施后将有约11%的轮胎不能达标,其中2%-3%的轮胎不能通过高速性能试验,2%-3.5%的轮胎不能通过耐久性试验,约6%的轮胎不能通过低气压试验3。我国自20世纪80年代开始陆续制定了一系列轮胎成品试验标准,这些标准随着我国汽车工业和交通运输业的发展被不断完善,并已列入“安全性能”的技术要求中。目前,我国轮胎室内试验标准已达到美国、日本、欧洲标准“等效”的程度。1.2.3轮胎实验的研究状
23、况由于轮胎是汽车性能的最终体现者,为了满足汽车的各项性能要求,几十年来对轮胎进行了多方面的试验研究,并不断完善试验方法和标准满足了现代汽车高速、安全等使用要求。1. 力和力矩试验轮胎在行驶过程中产生的力和力矩对汽车的性能有很大影响。轮胎力学特性研究始于1952年,1952年为了统一力学术语,建立了轮胎基准坐标系,有力地促进了轮胎力学特性研究工作。英国邓禄普公司提出的“地面侧向反作用力试验装置”开创了橡胶轮胎力学特性研究的先河。20世纪40年代,随着轿车子午线轮胎开始应用,汽车行驶速度有了较大提高,迫切要求改善汽车的操纵稳定性,轮胎力学特性研究也得以更广泛的开展。在此期间,轮胎力学研究者设计和开
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