轮胎力学基础

一、课程介绍

《轮胎力学基础》是专业选修课，学生们需要在学过《汽车构造》《汽车理论》等专业基础课后，再选修这门课程。汽车轮胎力学是适应现代汽车技术发展需要而产生的新技术领域。轮胎力学是分析研究车辆性能的前提。因此，本课程通过系统地讲授汽车轮胎力学的基本概念、理论和实际应用，使车辆工程专业学生掌握轮胎力学的分析方法以及对车辆性能的重要影响。

Introduction

 

The course of “Fundamentals of Tire Mechanics” is a specialized elective course, thus, the students should choose the course after learning the professional basic courses of “Automobile Structure” and “Automobile theory”. Tire mechanics is a new technology field for meeting the needs of the modern automotive technology development. It is the basis for analyzing the vehicle performance. Therefore, the target of this course is to present the basic concept, theory and their applications on the tire mechanics, which can make the students understand the analytical method of tire mechanics and its effects on the vehicle performance

课程基本信息

 

 

 

二、教学大纲

1、教学目标

1.1 教学目标

1. 围绕轮胎力学的基础理论和实际应用，使学生充分认识轮胎的结构复杂性，工况复杂性，分析复杂性，轮胎特性对整车动力学的重要影响，掌握轮胎力学的基本知识，轮胎复杂特性的分析和试验方法，在车辆动力学中的基础应用。

2. 培养学生能够综合应用数学、自然科学和工程科学的科学原理和技术方法，通过文献检索与综述研究分析车辆工程领域中复杂工程问题，以获得有效结论的能力。掌握轮胎力学的基础知识，了解轮胎力学不同特性的特点，掌握分析问题解决问题的方法，能够通过分析得到解决相关轮胎力学的有效结论。

1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

教师要积极备课，认真准备实验，在课堂内进行大纲解读，使学生清楚本课程具体的课程目标，通过该课程的学习应掌握的知识和获得的能力。注重知识的拓展，并在课堂上加强思政教育。

通过理论知识教学，结合典型实例分析，充分利用多媒体动画教学使学生掌握理论知识，具备分析问题解决问题的能力。通过实验教学培养学生动手操作能力，了解实验过程，具备工程实践基础。

成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开，能促使学生学习的积极性。

3、预备知识或先修课程要求

无
4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、实验环境和设备

整洁的实验场地。平板式轮胎外特性试验台。

6、课程教学内容及学时分配

6.1课程内容

第1章  绪论（2）

1.1  汽车轮胎的发展历史和使用要求（0.5学时）

1.2  汽车轮胎的构成（0.5学时）

1.3  轮胎结构的基本形式（0.5学时）

1.4  轮胎的分类和规格（0.5学时）

Chapter 1: Introduction (2 hours)

1.1  History of tire and function for vehicle (0.5 hours)

1.2  Tire components (0.5 hours)

1.3  Tire types (0.5 hours)

1.4  Classification and regulations of tire (0.5hours)

 

第2章  轮胎的静力学特性――轮胎的载荷－变形特性（2）

2.1  轮胎坐标系和作用在轮胎上的力和力矩（0.5学时）

2.2  接地印迹内的应力分布特性（0.5学时）

2.3  轮胎的径向载荷－变形特性（0.5学时）

2.4  轮胎的纵向、侧向和扭转载荷－变形特性（0. 5学时）

Chapter 2 Tire Static Characteristics: Tire Load-Deformation Characteristics (2 hours)

2.1  Tire axis system and tire forces and moments (0.5hours)

2.2  Pressure distribution in the contact patch (0.5 hour)

2.3  Tire radial load - deformation characteristics (0.5hours)

2.4  Tire longitudinal/ lateral/ torsional load -deformation characteristics (0.5hours)

 

第三章  轮胎的工作特性（4）

3.1  轮胎的承载特性（0.5学时）

3.2  轮胎的滚动特性（0.5学时）

3.3  轮胎的附着特性（1学时）

3.4  轮胎的侧偏特性（1学时）

3.5  轮胎的包容特性（1学时）

Chapter 3  Tire Operation Characteristics (4hours)

3.1  Tire Load characteristics (0.5hours)

3.2  Tire rolling characteristics (0.5hour)

3.3  Tire adhesion characteristics (1hour)

3.4  Tire cornering characteristics (1hours)

3.5  Tire enveloping characteristics (1 hour)

 

第四章  轮胎的振动特性（5）

4.1  轮胎的刚度特性（1学时）

4.2  轮胎的固有频率（0.5学时）

4.3  轮胎的振动传递特性（2学时）

4.4  轮胎的动态响应特性（1学时）

4.5  轮胎的不均匀性对动态特性的激励作用（0.5学时）

Chapter 4  Tire Vibration Characteristics (5hours)

4.1  Tire stiffness characteristics (1hour)

4.2  Tire natural frequency (0.5hour)

4.3  Tire vibration transmission characteristics (2hour)

4.4  Tire dynamic response (1hours)

4.5  Effects of tire non-uniformities on the dynamic characteristics (0.5 hours)

 

第五章  汽车轮胎的力学模型（8）

5.1  轮胎模型的分类及应用（0.5学时）

5.2  轮胎稳态侧偏刷子模型（2学时）

5.3  轮胎稳态纵滑刷子模型（0.5学时）

5.4  轮胎稳态侧偏、纵滑复合模型（2学时）

5.5  轮胎稳态半经验（物理）模型（2学时）

5.6  轮胎瞬态模型和高频模型（1学时）

Chapter 5  Tire Mechanical Model (8hours)

5.1  Classification of tire model (0.5hours)

5.2  Tire brush model—pure side slip (2 hours)

5.3  Tire brush model—pure longitudinal slip (0.5 hour)

5.4  Tire brush model—combined slip (2 hour)

5.5  Steady-state tire semi-empirical (physical) model (2 hour)

5.6  Non-steady-state tire model and high-frequency tire model (1 hour)

 

第六章  轮胎模型在车辆性能分析中的应用（3）

6.1  轮胎附着特性对制动性能的影响（1学时）

6.2  轮胎侧偏特性对稳态转向特性的影响（1学时）

6.3  轮胎模型在车辆牵引动力学分析中的应用（1学时）

 Chapter 6  Application of Tire Model in the Analysis of Vehicle Performance (3hours)

6.1  Effect of tire adhesion characteristics on braking performance (1 hour)

6.2  Effect of tire cornering properties on steady steering characteristics (1 hour)

6.3  Application of tire model in the analysis of vehicle traction dynamics (1 hour)

6.2教学内容与教学目标对应关系

表3 教学内容与教学目标对应关系

 7、实验项目内容、学时分配、实验小组

表4实验项目一览表

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

8.1考核方法

表5考核方法（与教学目标对应）

8.2考核标准

表6 考核标准

 

8.3成绩评定

（1）课程作业

采用百分制。由教师根据作业的实际完成情况，给出成绩。

（2）课程实验

打分采用百分制。课程实验成绩包括：实验设计与实施能力（30分）、实验报告成绩（70分）最终实验成绩按照五分制给定。优≥90、90>良≥80、80>中≥70、70>及格≥60、不及格＜60

 

表7《轮胎力学基础》课程实验评分标准

（3）成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑平时成绩，课程作业、实践实验的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，计算公式如下：

总成绩=平时成绩（10%）+平时作业2次（30%）+实践实验（30%）+大作业1次（30%）

无实验成绩，总成绩为不及格。