作品详情

大赛登录

大赛注册

当前位置：首页大赛首页多维自适应——侧向增容变刚度车轮设计

大赛简介

大赛作品

大赛动态

联系我们

联系人：王秀秀

电话：010 -66083178

网址：www.qxwq.org.cn　

地址：北京市西城区广安门

内广义街5号广益大厦

大赛作品详情

作品名称：多维自适应——侧向增容变刚度车轮设计
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：睡觉小分队
队伍编号：223552
参赛学生：常超群赵书同张红玉欧峰
指导老师：付宏勋
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
请在微信端进行投票。点此扫描二维码。

详细说明

轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，直接影响车辆舒适性、操稳性及安全性，其滚动力学特性更是关乎行驶安全的关键。随着车辆应用场景扩展到野外勘探、军事行动等复杂地形，传统充气轮胎容易因压力集中、易爆胎而引发安全问题。因此，抗刺穿、抗爆裂且更安全的非充气轮胎被研发出。

目前主要的非充气轮胎类型有Tweel型、蜂巢型和Uptis型三种，其主要结构包括轮毂、辐条和胎面等，这种轮胎具有良好的缓震减振性能和足够的承载能力。在结构创新与性能优化领域，国内外学者已开展大量针对性研究并取得显著进展。同时基于非充气轮胎的结构深入研究发现，其虽在抗穿刺性和免维护性上有所突破，但仍面临关键瓶颈：机械式可调宽度与非充气抗爆特性难以兼顾；同时，现有设计缺乏动态调节能力，难以适应多工况和多变地形，维护成本高昂。

在此背景下，本文提出一种具有显著变刚度特性的侧向组合式变刚度车轮系统。该系统的核心创新点在于：通过在主体轮毂外侧配置可拆卸式辅助单元，不仅实现车轮宽度的多级可调，更关键的是能够主动调节整个车轮系统的整体刚度。这种设计同时集成了非充气轮胎固有的安全特性和模块化结构的适应优势。该设计主要解决以下问题：通过增减辅助单元数量，系统刚度可灵活变化——增加辅助单元显著提升轮胎整体刚度（下沉量减小可达52.9%），显著提升车轮在松软沙地、泥泞路面及冰雪环境等极端地形条件下的行驶安全性、稳定性与通过性；减少单元则可适当降低刚度，优化不同工况下车轮的行驶舒适性。此外，系统采用新型复合式柔性辐条非充气轮胎与模块化组合结构设计，当单个辅助单元因疲劳损伤失效时，可直接进行单元更换，避免了传统非充气轮胎因局部损坏而需要整体更换的问题，从而有效降低维护成本，延长使用寿命。这种融合宽度调节与刚度调节的设计，为车轮技术发展提供了创新的解决方案。