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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TPMS6

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