随着科技技术的发展,人们对轮胎的性能也提出了较高的要求,非充气轮胎以其独特的优势将成为未来轮胎发展的趋势。相较于传统轮胎,非充气轮胎在材料的选择和结构的设计方面都有较大的不同之处。材料方面,非充气轮胎的材料主要体现在轮辐方面,这是由于在整个非充气轮胎的变形中,轮辐是主要的受力点,决定着整个非充气轮胎的性能。结构方面,非充气轮胎一般包括轮辐和剪切带两部分结构,其结构更简单化。稳健设计就是通过调整设计变量及控制其容差使可控因素和不可控因素当与设计值发生变差时仍能保证产品质量的一种工程方法。话句话说,就是在研发和改善产品的前期,通过模拟和实验找出影响因子,通过改变条件得出最优值,达到改善产品的目的,使所生产的全部产品符合所设定的目标要求,并能够大大的减少损失和降低成本。本文以一种新型结构的非充气轮胎为例,结构主要包括轮毂以及具有一定弧度的轮辐和剪切带。剪切带有内衬层、带束层和橡胶层三层组成。刚性的轮毂可以为非充气轮胎提供一个支撑作用,保证非充气轮胎在运动过程中的稳定性。轮辐为具有超弹性的聚氨酯材料(PU材料),剪切带的作用是保证轮胎与地面的接触和应力,其中,内衬层的作用是固定轮辐,可以看作为轮辐与外环的缓冲带。带束层是保证非充气轮胎外环的刚度,起到保护和支撑外环的作用,而最外面的橡胶层则是轮胎与地面接触的保障,具有良好的耐磨性。针对非充气轮胎的结构,利用三维建模软件和有限元分析软件建立分析模型。首先在三维软件中作出非充气轮胎的三维造型,然后导入到有限元分析软件中进行材料、接触、边界条件和载荷工况的设置,进而进行静态及滚动状态分析。选取影响非充气轮胎的静态结构的主要因素,采用稳健参数设计方法,选出需要的目标量,根据有限元分析得出的结果,建立基于正交试验设计的直角表,以定量分析各设计因素对非充气轮胎性能的影响,研究关键结构参数对非充气轮胎性能稳健性的影响,获得使非充气轮胎对目标量的具有稳健性的最优参数水平组合,为新型非充气轮胎特性研究及数字化设计提供有效方法和理论支持。在非充气轮胎滚动状态分析中,考虑到速度和接触面等因素的影响,利用稳健设计的理论,提高非充气轮胎的抓地性能。在抓地性能的研究中,以非充气轮胎和地面之间的摩擦力作为衡量指标。通过提高非充气轮胎的抓地性能,可以提高轮胎操控性。在非充气轮胎中,随着滚动的平稳进行,带束层作为主要的受力部件,其受力状态对非充气轮胎的力学性能有很大的影响,对带束层的优化设计有利于提高整车的舒适性。