随着汽车工业和航空工业的发展,汽车、飞机的行驶速度、着陆速度和所受载荷越来越大,对各自相匹配的轮胎耐磨性能的要求也越来越高。特别是飞机在高速高载着陆时,常有“冒烟”现象并在路面上留下黑色印迹,短时间内产生大量热量,轮胎胎面温度迅速升高,橡胶复合材料的强度、粘合性能等下降。当轮胎长时间在高温下工作时,为交通事故埋下安全隐患。然而,目前对橡胶材料磨耗性能的研究主要局限在常温条件下。因此,本文选取胎面橡胶材料作为研究对象,运用试验研究与有限元分析技术相结合的方法,对其不同温度下的磨耗特性进行系统研究,这对提高橡胶制品的质量和使用寿命具有重要理论意义和应用价值。首先,针对胎面橡胶材料进行高温磨耗试验研究。根据阿克隆试验机工作原理,建立其数学模型,作为有限元分析的基础;改进阿克隆高温磨耗试件,开展磨耗试验,研究材料配方、环境温度、磨耗距离和磨耗偏角对橡胶材料磨耗性能的影响;为了重点研究环境温度的影响,设计变温磨耗试验,搭建胶轮磨耗表面温升测试平台,进一步研究表面温升对磨耗性能的影响。其次,对橡胶材料高温时的磨耗机理进行研究。利用光学电子显微镜对不同温度、偏角下的胶轮磨耗表面形貌开展研究,利用MATLAB图像处理技术对不同温度、偏角下的磨屑颗粒外观形态特征进行研究,根据这两者的研究,揭示橡胶材料在高温条件下的磨耗机理;利用橡胶材料摩擦测试装置,研究不同磨耗工况下磨耗后胶轮摩擦系数的变化,以及接触压力、速度和摩擦面对磨耗前的橡胶材料摩擦系数的影响,为胶轮稳态滚动有限元分析提供边界条件。最后,进行胶轮磨耗有限元分析。开展高低温单轴拉伸和压缩试验,修正橡胶材料的本构模型;建立胶轮与砂轮的稳态滚动模型;利用该模型分析胶轮在不同温度、偏角下摩擦特性对接触压力和印痕的影响;根据试验和仿真的结果,建立考虑温度的胶轮磨耗预测模型;基于此模型仿真分析胶轮表面轮廓随磨耗距离的变化,并研究胶轮轮廓变化对接触特性的影响。