基于光学原理的轮胎接地压力分布测量方法研究
发布时间：2022-01-11 10:27
轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件,其与路面的接触力决定了车辆的驱动、制动以及转向性能。轮胎的接地性能也与此接触力密切相关,因此精确测量轮胎接地压力有助于轮胎开发以及车辆性能的研究。目前,轮胎接地压力的精确测量主要通过传感器进行,但密集布置传感器较为昂贵而且其本身的尺寸限制了分辨率的提高。基于光学原理对轮胎接地压力进行测量,不仅能降低测量成本,而且能提高测量结果的分辨率。为利用光学原理进行轮胎接地压力测量,本文研制了测量轮胎接地压力的试验台架,并通过有限元分析方法对台架进行静力学强度与刚度分析。该台架采用钢化玻璃板模拟路面,通过特定的机构和步进电机精确控制轮胎的外倾角、侧偏角、载荷以及滚动速度。在利用试验台架进行轮胎接地压力测量试验时,轮胎与路面接触区域内的压力与相机拍摄图像的灰度值密切相关,因此需要对压力与灰度值的相关性进行校准以获取真实的轮胎接地压力,而影响压力与灰度值校准的因素较多。首先,根据相机在不同焦距和不同光圈孔径下的校准试验结果确定合理的相机参数;其次,考虑了不同环境光的影响,通过使用遮光布建立黑箱解决了每隔一段时间需要校准的问题;最后,考虑了校准材料的颜色、饱和度、粗糙度...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
承载机构Figure2.6Bearingsystem
基于光学原理的轮胎接地压力分布测量方法研究14图2.6承载机构Figure2.6Bearingsystem图2.7加载机构Figure2.7Loadingsystem（4）材料模型台架主要支撑机构是通过型钢焊接而成，其主要材料为Q235。钢板材料为45#钢，导轨材料为S55C钢，回转轴承材料为50Mn钢。在刚度强度计算中，玻璃与橡胶对最终的结果并无显著影响，因此材料模型使用线弹性模型进行简化，表2.3为材料的特性参数。（5）接触与边界条件的设置如图2.8所示，对承载机构进行仿真时，设置承载机构底部支撑处的六向自由度为0，在玻璃中央矩形区域内均匀加载10kN的均匀力，用于模拟轮胎加载。玻璃与下侧承载机构之间设置有橡胶，防止由于应力集中导致玻璃碎裂，因此玻璃与橡胶、橡胶与下侧承载机构之间都设置有接触。如图2.9所示，对加载机构进行仿真时，设置其底部支撑处的六向自由度为0，在龙门架上平面中心处向上加载10kN，用于模拟轮胎加载时，轮胎对龙门架的反作用力。
江苏大学硕士学位论文15表2.3材料特性参数Table2.3Materialcharacteristics钢材型号密度g/cm3弹性模量GPa泊松比Q235钢45#钢S55C钢50Mn钢玻璃橡胶7.837.897.838.002.40.92210209217210700.00780.2740.2690.270.280.220.47图2.8承载机构边界条件Figure2.8Theboundaryconditionsofthebearingsystem图2.9加载机构边界条件Figure2.9Theboundaryconditionsoftheloadingsystem（6）仿真结果图2.10、2.11分别为台架承载机构应力、应变云图。由图可知，承载机构最大变形发生在加载区域，最大变形量为0.7387mm。承载机构的最大应力发生在导轨与滑块的接触区域，这是由于仿真时导轨与滑块简化以后其接触处发生了应力集中，根据此型号导轨与滑块承受的额定动负荷为47.27kN，而轮胎最大载荷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的自适应图像分割技术研究[J]. 李晓芳,尹福成. 计算机与数字工程. 2019(04)
[2]子午线轮胎接地压力分布非对称性研究[J]. 黄海波,余旭东,刘金朋,姚震. 系统仿真学报. 2018(08)
[3]一种基于像素连接性的边缘图像分割方法[J]. 刘伟,宁静涛. 自动化与仪器仪表. 2017(07)
[4]考虑轴头驱动和侧倾力矩的轮胎接地性态建模[J]. 汪晨,黄海波,刘金朋,李洪宇. 中国机械工程. 2016(07)
[5]长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究[J]. 屠建波. 中外公路. 2013(04)
[6]一种新的轮胎印痕测量及压力分布数据处理方案[J]. 刘宁,卢荣胜. 中国机械工程. 2012(09)
[7]基于全局迭代阈值和局部分析的护照图像的二值化算法[J]. 谢国庆,白莹,王智文. 计算机应用与软件. 2009(11)
[8]轮胎印痕识别算法及实例分析[J]. 陈强,李江,吴想,闫松申. 吉林大学学报(工学版). 2005(01)
[9]子午线轮胎负荷性能试验研究[J]. 程钢,赵国群,管延锦. 弹性体. 2004(02)
[10]轮胎与地面接触问题的非线性有限元分析[J]. 刘锋,李丽娟,杨学贵. 应用力学学报. 2001(04)
博士论文
[1]子午线轮胎综合接地性能评价体系与方法研究[D]. 梁晨.江苏大学 2013
[2]轮胎痕迹图像处理及识别算法研究[D]. 张汉欣.吉林大学 2011
[3]计及复杂胎面花纹的子午线轮胎结构有限元分析[D]. 李兵.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]载重轮胎接地压力模型研究[D]. 柳帅蒙.长安大学 2015
[2]数字图像处理技术及其在轮胎质量检测中的应用[D]. 孙燕.合肥工业大学 2009
本文编号：3582622
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
承载机构Figure2.6Bearingsystem
基于光学原理的轮胎接地压力分布测量方法研究14图2.6承载机构Figure2.6Bearingsystem图2.7加载机构Figure2.7Loadingsystem（4）材料模型台架主要支撑机构是通过型钢焊接而成，其主要材料为Q235。钢板材料为45#钢，导轨材料为S55C钢，回转轴承材料为50Mn钢。在刚度强度计算中，玻璃与橡胶对最终的结果并无显著影响，因此材料模型使用线弹性模型进行简化，表2.3为材料的特性参数。（5）接触与边界条件的设置如图2.8所示，对承载机构进行仿真时，设置承载机构底部支撑处的六向自由度为0，在玻璃中央矩形区域内均匀加载10kN的均匀力，用于模拟轮胎加载。玻璃与下侧承载机构之间设置有橡胶，防止由于应力集中导致玻璃碎裂，因此玻璃与橡胶、橡胶与下侧承载机构之间都设置有接触。如图2.9所示，对加载机构进行仿真时，设置其底部支撑处的六向自由度为0，在龙门架上平面中心处向上加载10kN，用于模拟轮胎加载时，轮胎对龙门架的反作用力。
江苏大学硕士学位论文15表2.3材料特性参数Table2.3Materialcharacteristics钢材型号密度g/cm3弹性模量GPa泊松比Q235钢45#钢S55C钢50Mn钢玻璃橡胶7.837.897.838.002.40.92210209217210700.00780.2740.2690.270.280.220.47图2.8承载机构边界条件Figure2.8Theboundaryconditionsofthebearingsystem图2.9加载机构边界条件Figure2.9Theboundaryconditionsoftheloadingsystem（6）仿真结果图2.10、2.11分别为台架承载机构应力、应变云图。由图可知，承载机构最大变形发生在加载区域，最大变形量为0.7387mm。承载机构的最大应力发生在导轨与滑块的接触区域，这是由于仿真时导轨与滑块简化以后其接触处发生了应力集中，根据此型号导轨与滑块承受的额定动负荷为47.27kN，而轮胎最大载荷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的自适应图像分割技术研究[J]. 李晓芳,尹福成. 计算机与数字工程. 2019(04)
[2]子午线轮胎接地压力分布非对称性研究[J]. 黄海波,余旭东,刘金朋,姚震. 系统仿真学报. 2018(08)
[3]一种基于像素连接性的边缘图像分割方法[J]. 刘伟,宁静涛. 自动化与仪器仪表. 2017(07)
[4]考虑轴头驱动和侧倾力矩的轮胎接地性态建模[J]. 汪晨,黄海波,刘金朋,李洪宇. 中国机械工程. 2016(07)
[5]长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究[J]. 屠建波. 中外公路. 2013(04)
[6]一种新的轮胎印痕测量及压力分布数据处理方案[J]. 刘宁,卢荣胜. 中国机械工程. 2012(09)
[7]基于全局迭代阈值和局部分析的护照图像的二值化算法[J]. 谢国庆,白莹,王智文. 计算机应用与软件. 2009(11)
[8]轮胎印痕识别算法及实例分析[J]. 陈强,李江,吴想,闫松申. 吉林大学学报(工学版). 2005(01)
[9]子午线轮胎负荷性能试验研究[J]. 程钢,赵国群,管延锦. 弹性体. 2004(02)
[10]轮胎与地面接触问题的非线性有限元分析[J]. 刘锋,李丽娟,杨学贵. 应用力学学报. 2001(04)
博士论文
[1]子午线轮胎综合接地性能评价体系与方法研究[D]. 梁晨.江苏大学 2013
[2]轮胎痕迹图像处理及识别算法研究[D]. 张汉欣.吉林大学 2011
[3]计及复杂胎面花纹的子午线轮胎结构有限元分析[D]. 李兵.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]载重轮胎接地压力模型研究[D]. 柳帅蒙.长安大学 2015
[2]数字图像处理技术及其在轮胎质量检测中的应用[D]. 孙燕.合肥工业大学 2009
本文编号：3582622
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