基于穩(wěn)健設(shè)計(jì)的非充氣輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、隨著科技技術(shù)的發(fā)展，人們對輪胎的性能也提出了較高的要求，非充氣輪胎以其獨(dú)特的優(yōu)勢將成為未來輪胎發(fā)展的趨勢。相較于傳統(tǒng)輪胎，非充氣輪胎在材料的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面都有較大的不同之處。材料方面，非充氣輪胎的材料主要體現(xiàn)在輪輻方面，這是由于在整個(gè)非充氣輪胎的變形中，輪輻是主要的受力點(diǎn)，決定著整個(gè)非充氣輪胎的性能。結(jié)構(gòu)方面，非充氣輪胎一般包括輪輻和剪切帶兩部分結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)更簡單化。
　　穩(wěn)健設(shè)計(jì)就是通過調(diào)整設(shè)計(jì)變量及控制其容差使可控因素和

2、不可控因素當(dāng)與設(shè)計(jì)值發(fā)生變差時(shí)仍能保證產(chǎn)品質(zhì)量的一種工程方法。話句話說，就是在研發(fā)和改善產(chǎn)品的前期，通過模擬和實(shí)驗(yàn)找出影響因子，通過改變條件得出最優(yōu)值，達(dá)到改善產(chǎn)品的目的，使所生產(chǎn)的全部產(chǎn)品符合所設(shè)定的目標(biāo)要求，并能夠大大的減少損失和降低成本。
　　本文以一種新型結(jié)構(gòu)的非充氣輪胎為例，結(jié)構(gòu)主要包括輪轂以及具有一定弧度的輪輻和剪切帶。剪切帶有內(nèi)襯層、帶束層和橡膠層三層組成。剛性的輪轂可以為非充氣輪胎提供一個(gè)支撐作用，保證非充氣輪胎在

3、運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性。輪輻為具有超彈性的聚氨酯材料（PU材料），剪切帶的作用是保證輪胎與地面的接觸和應(yīng)力，其中，內(nèi)襯層的作用是固定輪輻，可以看作為輪輻與外環(huán)的緩沖帶。帶束層是保證非充氣輪胎外環(huán)的剛度，起到保護(hù)和支撐外環(huán)的作用，而最外面的橡膠層則是輪胎與地面接觸的保障，具有良好的耐磨性。
　　針對非充氣輪胎的結(jié)構(gòu)，利用三維建模軟件和有限元分析軟件建立分析模型。首先在三維軟件中作出非充氣輪胎的三維造型，然后導(dǎo)入到有限元分析軟件中進(jìn)行材料

4、、接觸、邊界條件和載荷工況的設(shè)置，進(jìn)而進(jìn)行靜態(tài)及滾動(dòng)狀態(tài)分析。
　　選取影響非充氣輪胎的靜態(tài)結(jié)構(gòu)的主要因素，采用穩(wěn)健參數(shù)設(shè)計(jì)方法，選出需要的目標(biāo)量，根據(jù)有限元分析得出的結(jié)果，建立基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的直角表，以定量分析各設(shè)計(jì)因素對非充氣輪胎性能的影響，研究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對非充氣輪胎性能穩(wěn)健性的影響，獲得使非充氣輪胎對目標(biāo)量的具有穩(wěn)健性的最優(yōu)參數(shù)水平組合，為新型非充氣輪胎特性研究及數(shù)字化設(shè)計(jì)提供有效方法和理論支持。
　　在非充氣輪胎