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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)臺的設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 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 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會審查意見:
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
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
汽車是人類社會重要的交通運(yùn)輸工具,在國民經(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所受到的沖擊,并衰減由此而產(chǎn)生的振動;
(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,輪胎的性能對汽車的牽引力、制動性、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)展中的一個重要目標(biāo)。
汽車輪胎在滾動過程中,其滾動阻力約占汽車總阻力的20%,如果按照每減少10%的輪胎滾動阻力,降低2%-3%燃油的話,加強(qiáng)對輪胎滾動阻力水平的控制,對汽車燃油經(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阻力是行業(yè)面臨的一個關(guān)鍵問題。本文將從多個角度探討和分析汽車輪胎滾動阻力以及測試技術(shù)。
此外,由于石油價格的持續(xù)上漲汽車工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了雙燃料動力、太陽能動力和電動汽車。為了減小輪胎行駛時產(chǎn)生的滾動阻力、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阻力的因素。從2006 年7 月1 日起,國內(nèi)對出廠的機(jī)動車進(jìn)行了“乘用車燃料消耗限制”,這對降低輪胎滾動阻力提出了更高的要求。并且歐美國家很長一段時間以來一直要求在輪胎上標(biāo)注滾動阻力信息,因此輪胎滾動阻力測試必須進(jìn)行。
輪胎力學(xué)特性的測試分為室內(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由于路面、風(fēng)的影響產(chǎn)生側(cè)傾、俯仰運(yùn)動,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)的路面對輪胎力學(xué)特性的影響時,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試驗(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)國內(nèi)市場外,還得到了國際認(rèn)可,日本的普利斯通和法國的米其林兩大全球輪胎行業(yè)的巨頭都曾批量購買過該公司的輪胎試驗(yàn)機(jī)。
國際上也在不斷涌現(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對其每個斷面成一次像,然后將氣壓降至預(yù)定的水平,再成一次像。用軟件對所得信息進(jìn)行對比和解釋,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)四種輪胎性能測試。附加測試包括胎面接地面比例(利用CCD鏡頭掃描圖像)和負(fù)荷下胎面花紋動態(tài)性能測試等。由于一臺設(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)中心安裝了一臺世界上最大的汽車輪胎試驗(yàn)機(jī),目的是為了提高一級方程式賽車輪胎的性能。這臺試驗(yàn)機(jī)名為MTS模擬平路動態(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試指標(biāo)均勝過其他汽車輪胎試驗(yàn)機(jī),并且還能評價輪胎在拐彎、剎車時的特性以及高速和大負(fù)載下的加速度。
盡管我國輪胎試驗(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)動態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將汽車輪胎動態(tài)特性試驗(yàn)臺的研制工作作為現(xiàn)階段的研究重點(diǎn),此項(xiàng)目已納入國家863計(jì)劃。
本文主要介紹輪胎在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺上高速行駛時力學(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
隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和改革開放的深入,我國汽車行業(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。輪胎就是時刻支撐著車的全部重量,向路面?zhèn)鬟f發(fā)動機(jī)輸出的動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,特別是高速行駛時的安全。因此研究汽車高速行駛時的輪胎性能就顯得尤為必要,這就需要有專門對此進(jìn)行檢測的設(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“863”科技發(fā)展計(jì)劃。
為模擬車輛實(shí)際行駛狀態(tài),準(zhǔn)確測定車輛滾動阻力系數(shù),為確定滾動阻力系數(shù)的大小、分析滾動阻力系數(shù)的影響因素提供參考。采用這種方法可以對新胎的滾動阻力進(jìn)行比較,測試時輪胎垂直于轉(zhuǎn)鼓外表面且以穩(wěn)定的狀態(tài)向前自由滾動。測量輪胎滾動阻力時,還必須測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力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性等幾大使用性能,而滾動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阻力系數(shù),而滾動阻力的大小與輪胎和道路有較大的關(guān)系,因此對與道路有密切關(guān)系的滾動阻力系數(shù)的測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)測定系統(tǒng),要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用測功機(jī)輸入動力,制動系消耗功率,并能準(zhǔn)確測量輸入和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù),進(jìn)而通過運(yùn)算得到滾動阻力系數(shù)的準(zhǔn)確值,為研制開發(fā)滾動阻力系數(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)滾動阻力系數(shù)測試系統(tǒng)的總體方案;
(2)驅(qū)動電機(jī)和制動電機(jī)的選擇;
(3)加載機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì);
(4)運(yùn)動關(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)動車輪的輸入功率;
(2)確定合適的汽車驅(qū)動車輪的輸出功率;
(3)驅(qū)動車輪的加載情況;
(4)測試結(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)動關(guān)系的分析
傳感器的選擇
制動電機(jī)的選擇
驅(qū)動電機(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、對電機(jī)進(jìn)行選取,對傳動系統(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