机械弹性车轮是一种非充气安全轮胎,具有防刺破、防漏气和防弹损的功能。这些功能使其能够应用于复杂恶劣的行驶环境。刚柔耦合动力学是多刚体系统动力学和柔性多体系统动力学的进一步发展和补充,在机械弹性车轮建模中刚柔耦合仿真模型更加符合实际情况,对于提高仿真结果的准确性有重要作用。本文对机械弹性车轮的运动特性进行研究,阐述了輮轮、铰链组和轮毂三部分的工作特性和相互关系,同时也对机械弹性车轮的振动特性和滚动阻力特性进行了研究。主要研究内容包括:1.阐述机械弹性车轮的结构组成、工作原理和性能特点,基于理论力学理论和弹塑性力学理论建立机械弹性车轮动力学模型;所建机械弹性车轮静态力学模型包括完整状况和有铰链组受损的状况;滚动力学模型包括驱动轮力学模型、从动轮力学模型和制动轮力学模型;并且建立机械弹性车轮滚动阻力模型,分析了影响滚动阻力大小的各种因素。2.根据机械弹性车轮的结构和工作原理对机械弹性车轮仿真模型进行合理的简化,首先建立机械弹性车轮多刚体仿真模型;根据有限元方法对輮轮添加材料属性和划分网格,进行模态分析获取輮轮固有振型数据;基于輮轮模态分析结果将刚体輮轮进行柔性化处理,建立轮毂和铰链组为刚体輮轮为柔性体的机械弹性车轮刚柔耦合仿真模型。3.基于机械弹性车轮刚柔耦合仿真模型,通过改变输入来研究机械弹性车轮的运动特性;研究了转动滞后角与车轮接地切向力、车轮速度的对应关系,研究了輮轮和铰链组的受力特性,研究了机械弹性车轮滚动特性与普通实心安全轮胎的对比情况;在机械弹性车轮仿真模型接地处建立垂向输入通道,在轮毂中心处建立垂向输出通道,振动仿真后得到机械弹性车轮垂向振动响应,研究了机械弹性车轮垂向振动特性,研究了輮轮对振动特性的影响;分析机械弹性车轮滚动阻力的计算方法,通过装车试验对机械弹性车轮滚动阻力大小及其影响因素进行研究。