轮胎是汽车上最重要的组成部件之一,也是汽车上唯一与路面接触发生作用的部件。轮胎的振动和噪声会直接影响整车的行驶平顺性、乘坐舒适性和整车噪声。如何降低轮胎的振动和噪声受到了轮胎制造商和整车厂越来越多的关注,如今整车厂对轮胎的选择与匹配提出了各种各样的要求,例如有些整车厂就要求轮胎制造商提供轮胎的模态参数。所以,研究人员对于轮胎模态特性以及振动传递特性的研究就显得尤为重要。而对于设计人员,如果掌握了轮胎的模态特性,这对轮胎的合理设计也有着重要的意义。但是,由于受到测试条件的限制,目前国内大部分是关于静止状态下轮胎模态特性的研究,而真实滚动与静止两种状态下的轮胎存在着显著差异,即静止状态下的轮胎模态特性并不完全等同于滚动状态下轮胎的模态特性。因此,即便测试面临巨大的挑战,研究滚动状态下的轮胎模态特性都势在必行。而且,其对于预测轮胎的动态特性也有着显著的作用。近年来,随着有限元方法的不断发展和成熟,它已经被很好地应用到了轮胎研究中去,有限元仿真技术可以模拟许多实验室或真实情况下无法完成的测试,为科学研究降低了难度,节约了大量的时间和成本。本文利用有限元方法结合LMS模态试验设备研究了各种关键因素对轮胎模态参数的影响规律和机理,并且计算了滚动状态下轮胎的共振频率,了解了转速对轮胎共振频率的影响规律,从而得到了滚动状态下轮胎的模态特性。具体来说,本文主要内容如下:1.轮胎振动的研究历史和现状。本文详细介绍了轮胎振动几种不同的分类方法及特性、轮胎振动的测试方法及设备仪器、轮胎固有频率及振型的计算模型、国内外对于轮胎振动的研究成果及现状和本课题研究的重要意义等。2.轮胎试验模态分析。本文详细介绍了试验模态分析的理论基础即实模态理论,模态试验所用到的设备仪器和轮胎模态试验的整个过程。通过有效地组织轮胎模态试验,研究了支承方式、激振和拾振方向、边界条件、充气压力和载荷对轮胎模态参数的影响规律,并获得了轮胎振动的传递函数曲线。3.轮胎计算模态分析。本文建立了较为精确的轮胎有限元模型,并详细介绍了模型建立的过程。利用该模型进行模态分析计算出了轮胎的固有频率及振型,而且用参数表示法对模态振型进行分类。研究了充气压力、载荷以及轮胎内部材料参数对固有频率的影响规律和机理。4.滚动轮胎的计算模态分析。对于稳态滚动下的轮胎增加了由于滚动引起的惯性力效应,得出了转速对轮胎共振频率的影响规律和机理。加之在某固定工况下,由于轮胎的结构和材料几乎没有发生变化,所以充气压力、载荷、结构和材料参数等关键因素,对静止状态下轮胎模态特性的影响规律同样适用于滚动轮胎。综上所述,便得到了滚动轮胎的模态特性。