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      全鋼子午線輪胎駕乘主觀評(píng)價(jià)性能影響因素分析

      2020-07-19 10:20:56王德志任世奪
      輪胎工業(yè) 2020年11期
      關(guān)鍵詞:成山加強(qiáng)筋平順

      王德志,任世奪,劉 巖

      [浦林成山(青島)工業(yè)研究設(shè)計(jì)有限公司,山東 青島 266000]

      隨著汽車行業(yè)的發(fā)展,除了行駛安全性外,主機(jī)廠對(duì)輕型載重輪胎駕乘舒適性和操縱穩(wěn)定性的要求也越來越高,同時(shí)隨著輪胎的輕量化、無內(nèi)胎化、子午化的發(fā)展,某些主機(jī)廠已經(jīng)開展了對(duì)全鋼輕型載重輪胎的主觀性評(píng)價(jià)[1-3]。

      目前還不能完全通過仿真分析以及室內(nèi)測試完成輪胎的駕乘主觀性評(píng)價(jià),本工作以7.00R16LT 14PR輪胎為例,分析輪胎的剛度和胎面壓力分布與部分主觀評(píng)價(jià)性能的關(guān)系。

      1 技術(shù)要求

      根據(jù)GB/T 2977—2016《載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷》,確定7.00R16LT 14PR輪胎的技術(shù)參數(shù)如下:標(biāo)準(zhǔn)輪輞 5 1/2J,充氣外直徑(D′) 775(764~786) mm,充氣斷面寬(B′)200(192~210) mm,標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力 770 kPa,標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷 1 320 kg(單胎)/1 180 kg(雙胎)。

      駕乘主觀性評(píng)價(jià)項(xiàng)目及指標(biāo)(分?jǐn)?shù))如下。

      (1)平順性。噪聲,不規(guī)則路的沖擊 ≥7,緩沖 ≥7,打音 ≥7。

      (2)操縱穩(wěn)定性。高速直線性:直線穩(wěn)定性≥7,中立感 ≥7;車道交換:應(yīng)答性 ≥7,手感應(yīng) ≥7,收斂安定性 ≥7,控制性 ≥7。

      本工作對(duì)平順性中的沖擊和緩沖及操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)答性和手感應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

      2 評(píng)價(jià)使用車輛及場地

      評(píng)價(jià)使用車輛為某品牌新車型(見圖1)。該車型后輪采用雙輪位設(shè)計(jì),防側(cè)滑功能提高了行駛穩(wěn)定性,此類車型更注重導(dǎo)向輪的方向盤建力(力的線性增益、中心區(qū)范圍、響應(yīng)速度等)感覺。評(píng)價(jià)使用場地為襄樊東風(fēng)汽車試驗(yàn)場。

      圖1 評(píng)價(jià)使用車輛

      3 駕乘主觀評(píng)價(jià)影響因素分析

      試驗(yàn)輪胎基本信息見表1,方案A為競品,方案B為自主產(chǎn)品,方案B-輕為輕量化自主產(chǎn)品。

      表1 試驗(yàn)輪胎基本信息

      3.1 剛度對(duì)平順性的影響

      各方案輪胎剛度及平順性評(píng)價(jià)得分分別見表2和3。

      表2 各方案輪胎剛度

      表3 各方案輪胎平順性評(píng)價(jià)得分

      方案A輪胎平順性評(píng)語:小沖擊的過濾不夠,傳遞比較直接,連續(xù)沖擊下的振動(dòng)處理速度一般,不夠干脆,大沖擊柔和度一般。

      方案B輪胎平順性評(píng)語:大沖擊的柔和度適中,小沖擊的過濾充分,有柔和的感覺,連續(xù)沖擊的吸收能力較好。

      方案B-輕輪胎平順性評(píng)語:大沖擊的柔和度適中,小沖擊的過濾比方案B輪胎稍差,連續(xù)沖擊的吸收能力相當(dāng)。

      各方案輪胎平順性評(píng)價(jià)由優(yōu)到差為B,B-輕,A。結(jié)果表明,包絡(luò)剛度和徑向剛度較大時(shí),輪胎對(duì)地面凸起物沖擊的緩沖過濾性能下降,舒適性降低。

      3.2 操縱穩(wěn)定性

      3.2.1 剛度的影響

      仿真分析和五剛機(jī)測試輪胎剛度見表4,輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分見表5。

      表4 仿真分析和五剛機(jī)測試輪胎剛度

      表5 各方案輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分

      方案A輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:變道響應(yīng)適中,彎道中修正方向響應(yīng)良好,中心區(qū)力感大,收斂安定性稍差,回正速率較快。

      方案B輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:小角度變道響應(yīng)偏慢,彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢,中心區(qū)力感較小,收斂安定性良好。

      方案B-輕輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:小角度變道響應(yīng)比方案A輪胎有提升;彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢;中速段(30~60 km·h-1)中心區(qū)力感增大,導(dǎo)致力矩增益不明顯,有粘滯感;收斂安定性良好。

      初步結(jié)論為,扭轉(zhuǎn)剛度的提高,可提升方向盤在轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)力的感知,有利于提升應(yīng)答性。

      3.2.2 壓力分布的影響

      壓力毯壓力平均分布情況見表6。

      表6 壓力毯壓力平均分布情況 kPa

      方案B比方案B-輕輪胎操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)好,初步推斷花紋邊部加強(qiáng)筋壓力較小、花紋中間加強(qiáng)筋壓力較大時(shí)有利于操縱穩(wěn)定性中車道交換時(shí)的手感應(yīng)性,有利于轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤力的線性建立。

      4 輕量化改進(jìn)對(duì)比

      為提升B-輕輪胎的駕乘主觀評(píng)價(jià)性,在B-輕方案的基礎(chǔ)上,采用了3種方案(成山①—③)進(jìn)行駕乘主觀評(píng)價(jià)對(duì)比以及仿真壓力分布和剛度分析。成山①輪胎帶束層角度由18°改為16°;成山②輪胎帶束層角度由18°改為22°,帶束層寬度增大5 mm;成山③輪胎膠芯寬度增大10 mm。

      4.1 仿真壓力分布對(duì)駕乘主觀評(píng)價(jià)的影響

      3個(gè)B-輕方案輪胎仿真壓力分布見表7,輪胎平順性和操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分分別見表8和9。

      表7 3個(gè)B-輕方案輪胎仿真壓力分布 kPa

      表8 3個(gè)B-輕方案輪胎平順性評(píng)價(jià)得分

      表9 3個(gè)B-輕方案輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)得分

      成山①輪胎平順性評(píng)語:大沖擊的柔和度適中;小沖擊的過濾充分,有柔和的感覺。

      成山②輪胎平順性評(píng)語:大沖擊的柔和度略差;小沖擊的過濾充分,有柔和的感覺。

      成山③輪胎平順性評(píng)語:大沖擊的柔和度適中;小沖擊的過濾充分,有柔和的感覺。

      輪胎平順性評(píng)價(jià)由優(yōu)到劣為成山③、成山①、成山②。

      成山①輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:小角度變道響應(yīng)偏慢;彎道中修正方向時(shí)的響應(yīng)慢;打方向盤時(shí)輪胎轉(zhuǎn)向角度滯后于方向盤轉(zhuǎn)角較大,即感覺中間位置輪胎轉(zhuǎn)向不靈敏的空間較大;力感模糊,增益不明顯。

      成山②輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:轉(zhuǎn)向響應(yīng)稍差于成山③,手力介于成山①與成山③之間。

      成山③輪胎操縱穩(wěn)定性評(píng)語:轉(zhuǎn)向響應(yīng)提升;中間位置力感清晰,力矩增益良好。

      輪胎操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)由優(yōu)到劣為成山③、成山②、成山①。

      分析可知:成山③輪胎花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力分布最小;成山②輪胎次之,5條花紋加強(qiáng)筋的平均壓力分布梯度感較好。

      初步結(jié)論,花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力較小以及各花紋加強(qiáng)筋平均壓力梯度感較好時(shí),有利于操縱穩(wěn)定性的提升。

      4.2 剛度對(duì)駕乘主觀評(píng)價(jià)的影響

      剛度仿真分析結(jié)果見表10。

      表10 剛度仿真分析結(jié)果

      根據(jù)3個(gè)B-輕方案輪胎平順性和操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)結(jié)果和剛度分析結(jié)果可知:胎側(cè)剛度較大時(shí)對(duì)于路面突出物的沖擊過濾性降低,影響舒適性;胎側(cè)剛度較小時(shí),對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)力的傳導(dǎo)有延緩性,造成粘滯感,響應(yīng)變慢。

      5 結(jié)論

      (1)胎側(cè)剛度較大時(shí),對(duì)地面的沖擊過濾性差,影響舒適性。

      (2)胎側(cè)剛度較小時(shí),延緩轉(zhuǎn)向時(shí)力的傳導(dǎo),易產(chǎn)生粘滯感,響應(yīng)慢;扭轉(zhuǎn)剛度較大時(shí),可提升方向盤在轉(zhuǎn)向時(shí)的力感,有利于提升應(yīng)答性。

      (3)在轉(zhuǎn)向力感模糊時(shí),減小花紋邊部加強(qiáng)筋的平均壓力或提高從外向內(nèi)花紋加強(qiáng)筋平均壓力的梯度感,有助于提高力的線性建立,提高手感應(yīng)性;但是花紋邊部加強(qiáng)筋平均壓力減小過多也會(huì)帶來不利因素,對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響是大轉(zhuǎn)向時(shí),后期增益明顯,比預(yù)期變快,影響操縱穩(wěn)定性;對(duì)輪胎質(zhì)量的影響是易產(chǎn)生肩部偏磨。

      駕乘的主觀評(píng)價(jià)比較復(fù)雜,目前完全用可量化的數(shù)據(jù)來比較還有很多困難,需要在今后繼續(xù)積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn),不斷進(jìn)行完善。

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