第1章 绪论 1
1.1 安全轮胎技术简介 1
1.1.1 轮胎安全与爆胎 1
1.1.2 安全轮胎的概念和分类 2
1.1.3 内支撑式RFT系统概念 5
1.1.4 胎压监测系统TPMS 6
1.2 内支撑式RFT类型及发展 9
1.2.1 基于特制轮辋型 9
1.2.2 基于标准轮辋型 9
1.2.3 基于标准轮辋综合型 11
1.2.4 国内外RFT研究进展 11
1.3 安全轮胎设计方法 12
1.3.1 RFT设计技术关键 12
1.3.2 RFT内支撑设计流程 13
1.3.3 设计与分析软件简介 14
第2章 安全轮胎零压滚动机理 18
2.1 RFT零压滚动学 18
2.1.1 RFT零压滚动学知识体系 18
2.1.2 RFT系统元素及功能定位 21
2.1.3 RFT坐标系和运动参数 23
2.2 RFT零压续跑系统模型 25
2.2.1 充气轮胎模型简介 25
2.2.2 轮胎接地印迹与轮胎变形 29
2.2.3 RFT零压续跑等效系统模型 30
2.2.4 RFT零压行走鬃毛刷子模型 31
2.2.5 RFT零压滚动阻力 34
2.3 RFT零压行走能力分析 36
2.3.1 碾胎和脱圈的基本条件 36
2.3.2 道路冲击与内支撑振动 37
2.3.3 界面摩擦与损伤破坏 40
2.3.4 温度升高与轮胎失火 41
2.3.5 高速驻波与零压驻波 42
2.4 RFT的滚动与滑动条件 43
2.4.1 RFT常压接地压力分布 43
2.4.2 RFT零压接地压力分布 44
2.4.3 RFT从动工况滚动与滑动 45
2.4.4 RFT驱动工况滚动与滑动 46
2.5 RFT纯滚动运动分析 47
2.5.1 内支撑子单元概念 47
2.5.2 内支撑子单元运动分析 48
2.5.3 内支撑子单元惯性力分析 48
2.5.4 内支撑对车轮动平衡的影响 50
第3章 内支撑设计计算依据 51
3.1 内支撑设计原则和要求 51
3.1.1 内支撑设计基本原则 51
3.1.2 RFT性能指标与设计要求 52
3.1.3 内支撑结构术语及参数名称 53
3.2 内支撑与轮辋结构的关系 54
3.2.1 轮辋的结构与内支撑分体 54
3.2.2 轮辋断面结构与标准曲线 55
3.2.3 内支撑基部与轮辋槽的关系 55
3.3 内支撑与轮胎轮廓的关系 56
3.3.1 轮胎基本尺寸及扁平率 56
3.3.2 轮胎断面重要参数的计算 57
3.3.3 充气轮胎平衡轮廓的确定 58
3.3.4 内支撑与轮胎断面轮廓的关系 60
3.4 内支撑与轮胎接地变形的关系 62
3.4.1 接地径向变形 62
3.4.2 侧偏与外倾变形 63
3.4.3 轮胎包容变形 63
3.4.4 内支撑与轮胎变形的关系 64
3.5 内支撑结构与安装工艺的关系 66
3.5.1 内支撑安装工艺与内支撑结构 66
3.5.2 分体结构的装卡锁紧原理 67
3.5.3 轮胎安装工艺与内支撑结构 68
3.6 内支撑断面参数CAGD求解 69
3.6.1 参数求解的CAGD方法 69
3.6.2 内支撑断面参数计算实例 70
第4章 安全轮胎装配关联设计方法 73
4.1 基本概念与设计流程 73
4.1.1 装配设计的概念 73
4.1.2 装配体与装配树 74
4.1.3 建立RFT项目 75
4.1.4 RFT建模流程 76
4.2 轮辋参数化特征造型 76
4.2.1 标准轮辋断面曲线 76
4.2.2 轮辋断面参数化草图 77
4.2.3 完整的轮辋特征造型 78
4.3 轮胎参数化特征造型 79
4.3.1 轮胎平衡轮廓曲线 79
4.3.2 轮胎断面参数化草图 80
4.3.3 完整的轮胎特征造型 81
4.4 内支撑在位设计 82
4.4.1 内支撑断面草图 82
4.4.2 内支撑分体设计 83
4.4.3 装卡槽结构设计 83
4.5 装卡锁紧零件设计 84
4.5.1 连接零件在位设计 84
4.5.2 原轮辋和轮胎附加质量 85
4.5.3 螺栓选择与校核计算 86
4.5.4 锁紧状态连接件模型 88
第5章 内支撑强度分析与形状优化 90
5.1 结构有限元分析基础 90
5.1.1 弹性力学基本方程 90
5.1.2 有限元分析的步骤 93
5.1.3 结构分析单元类型 95
5.2 内支撑三维结构静力学分析 96
5.2.1 内支撑分析流程 96
5.2.2 定义内支撑材料 97
5.2.3 有限元网格划分 99
5.2.4 施加约束和载荷 100
5.2.5 计算求解与结果分析 102
5.2.6 材料对内支撑强度的影响 105
5.3 内支撑三维结构拓扑优化 107
5.3.1 结构拓扑优化的基本原理 107
5.3.2 内支撑拓扑优化单元体选择 109
5.3.3 内支撑单元体约束与载荷 109
5.3.4 内支撑单元体有限元网格划分 110
5.3.5 内支撑单元体结构拓扑优化结果 111
5.4 内支撑三维结构改进设计 112
5.4.1 确定主体宽度 112
5.4.2 设置装胎环槽 113
5.4.3 调整装卡参数 113
5.4.4 设置减重结构 114
第6章 内支撑安全性影响因素分析 116
6.1 关键几何特征的影响 116
6.1.1 主体宽度的影响 116
6.1.2 装胎环槽的影响 119
6.1.3 锁环槽的影响 120
6.1.4 锁紧壁厚度的影响 122
6.1.5 锁紧孔大小的影响 124
6.1.6 减重孔形式的影响 126
6.1.7 减重孔数量的影响 127
6.2 内支撑固有频率与影响因素 128
6.2.1 模态分析数学模型 128
6.2.2 内支撑模态分析物理模型 130
6.2.3 内支撑模态分析边界条件 131
6.2.4 内支撑固有频率和振型 131
6.2.5 锁紧的内支撑固有频率 133
6.2.6 不同减重孔数量模态对比 135
6.2.7 基频下内支撑安全性预测 136
6.3 材料选择对内支撑安全性的影响 137
6.3.1 内支撑整体网格控制 137
6.3.2 装卡部位局部单元细化 138
6.3.3 精确计算求解与结果分析 139
6.3.4 不同材料的内支撑安全性 142
6.4 运动因素对内支撑安全性的影响 142
6.4.1 内支撑滑转时的安全程度 142
6.4.2 不同车速下内支撑安全性 144
第7章 内支撑散热结构耦合设计 148
7.1 温度场有限元分析基础 148
7.1.1 热力学第一定律和导热微分方程 148
7.1.2 三维稳态热传导有限元基本方程 150
7.1.3 三维温度场分析常用单元类型 151
7.2 内支撑稳态温度场分析 152
7.2.1 稳态温度场分析的内支撑模型 152
7.2.2 单元控制与网格划分 152
7.2.3 热载荷边界条件 153
7.2.4 结果分析与讨论 154
7.3 内支撑与轮辋接触传热 155
7.3.1 装配模型准备与数据共享 155
7.3.2 接触传热处理 156
7.3.3 单元控制与网格划分 157
7.3.4 热载荷边界条件 158
7.3.5 结果分析与讨论 158
7.4 散热结构设计与对比分析 160
7.4.1 散热结构设计 160
7.4.2 带散热结构的内支撑稳态温度场 161
7.4.3 内支撑与轮辋接触的稳态温度场 163
7.5 内支撑热－结构耦合有限元分析 164
7.5.1 热－结构耦合有限元分析基础 164
7.5.2 热－结构耦合模型和边界条件 165
7.5.3 热－结构耦合求解和结果对比 166
第8章 安全轮胎试制与性能试验 168
8.1 干涉检查与技术文档 168
8.1.1 试制前装配干涉检查 168
8.1.2 工程图与技术文件 170
8.2 内支撑试制与装配 171
8.2.1 内支撑毛坯与加工 171
8.2.2 连接零件的加工 171
8.2.3 内支撑装配试验 171
8.3 RFT台架性能试验 174
8.3.1 试验台简介及试验内容 174
8.3.2 零压接地印迹和变形 175
8.3.3 纵滑特性对比试验 175
8.3.4 侧偏特性对比试验 176
8.3.5 极限工况性能试验 178
8.4 RFT试验与研究方向讨论 178
参考文献 180