一种轮胎计算转动惯量的方法、设备、介质和程序技术

本发明专利技术涉及轮胎领域，尤其涉及一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法、设备、介质和程序。该方法包括将轮胎离散为一定数量的圆环单元、计算离散圆环单元的转动惯量和对所有离散圆环单元的转动惯量求和以获得轮胎的转动惯量；该方法快速准确地估算轮胎各个部件（如带束、胎体帘布等）以及整体的转动惯量，并且可定量分析轮胎各部件对于轮胎转动惯量的影响。定量分析轮胎各部件对于轮胎转动惯量的影响。定量分析轮胎各部件对于轮胎转动惯量的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎计算转动惯量的方法、设备、介质和程序


[0001]本专利技术涉及轮胎领域，尤其涉及一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法、设备、介质和程序。

技术介绍

[0002]轮胎转动惯量，是轮胎绕旋转轴转动及垂直于地面的旋转时的惯性的量度。轮胎转动惯量是轮胎的固有属性。在轮胎处于滚动状态下，转动惯量是用于计算轮胎转动速度的重要参数。
[0003]中国专利技术专利申请(公开号CN104359620A，公开日：20150218)公开了一种测量轮胎横摆转动惯量的装置及方法，可以解决轮胎横摆运动转动惯量的测量问题。定位支撑装置位于三线摆的下圆盘下方，用连接螺母与下圆盘固定，定位支撑装置是一个十字形状的杆件，竖直杆与下圆盘通过连接螺母连接固定，水平伸出的两臂为螺杆，将两个完全相同的带有相同轮辋的轮胎分别穿过两臂，对称放置，并用两个锁紧螺母固定锁紧。利用三线摆测出周期，求出轮胎该状态下的转动惯量。然后在两个轮胎间加上调距螺母，再计算出此时轮胎的转动惯量。根据两次转动惯量测试结果可以计算出轮胎横摆转动惯量值。
[0004]现有技术存在以下不足：目前轮胎转动惯量的测量方法如三线摆法、扭矩法及摆振法，这些方法都有一个共同点即基于轮胎实物且需要在专业的测试设备上才能测得。对于轮胎产品开发来说，如何在轮胎设计初期、在未制造出实物轮胎之前，能快速、有效地预估轮胎的转动惯量，对于轮胎产品的研发具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：针对上述问题，提出通过将轮胎离散为一定数量的圆环单元，计算离散圆环单元的转动惯量，最后进行求和获得轮胎的转动惯量；从而快速准确地估算轮胎各个部件(如带束、胎体帘布等)以及整体的转动惯量，并且可定量分析轮胎各部件对于轮胎转动惯量的影响的一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法、设备、介质和程序。
[0006]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0007]一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法，该方法包括以下的步骤：
[0008]1)将轮胎离散为一定数量的圆环单元；
[0009]2)计算离散圆环单元的转动惯量；
[0010]3)对所有离散圆环单元的转动惯量求和以获得轮胎的转动惯量。
[0011]作为优选，步骤1)中，离散化轮胎断面轮廓，将轮胎离散化为一定数量圆环单元，离散度为t，获得轮廓区域内的坐标点。
[0012]作为优选，步骤2)包括以下的步骤：
[0013]2.1)计算轮胎各组成部件横截面积S及离散圆环单元的坐标点(X，Y)；
[0014]2.2)计算轮胎各组成部件的平均密度ρ及离散圆环单元的质量m：
[0015][0016]其中M为轮胎各组成部件质量，S为轮胎各组成部件面积：
[0017]m
i
＝ρ
i
·
t2ꢀꢀ
(b)
[0018]2.3)根据离散点坐标(X,Y)及离散点所在部件的密度ρ计算各离散点绕x轴转动惯量Ixi及绕y轴转动惯量Iyi：：
[0019]Ixi＝ρ
i
·
t2·
Y
i2
[0020][0021]作为优选，步骤2)中，轮胎各组成部件包括胎面、钢丝带束、钢丝圈、内衬、胎体。
[0022]作为优选，步骤3)中，对所有离散圆环单元的转动惯量求和得到轮胎绕x轴转动惯量Ixx及绕y轴转动惯量Iyy：
[0023][0024][0025]步骤2.2)中，轮胎各组成部件质量M以及轮胎各组成部件面积S都通过轮胎各组成部件质量及材料分布图得到。
[0026]步骤2)中离散圆环单元的转动惯量的计算和步骤3)中轮胎的转动惯量的计算都是基于MATLAB软件二次开发的轮胎转动惯量计算程序得到。
[0027]另外，本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法。
[0028]另外，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法。
[0029]另外，本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法。
[0030]本专利技术采用上述技术方案的一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法、设备、介质和程序的优点是：
[0031]本专利技术通过轮胎各组成部件质量及材料分布图，得到轮胎部件密度及位置信息，并基于MATLAB软件二次开发的轮胎转动惯量计算程序，以实现转动惯量的计算与评价，也是整车动力学高精度建模的必要输入。同时，本专利技术通过将轮胎离散为一定数量的圆环单元，计算离散圆环单元的转动惯量，最后进行求和获得轮胎的转动惯量，并且通过与轮胎实际转动惯量对比知本专利技术的计算方法可靠、效率高，与实测结果的一致性佳；从而可以实现不依赖实物轮胎及试验设备，计算成本低，对于轮胎的研发设计具有重要意义；并且能够快速准确地估算轮胎各个部件(如带束、胎体帘布等)以及整体的转动惯量，并且可定量分析轮胎各部件对于轮胎转动惯量的影响；而且基于本专利技术，可以研究不同结构设计参数与配方参数对轮胎转动惯量的变化规律，可实现对轮胎的性能快速评判或调校。
附图说明
[0032]图1为基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法的总体流程图。
[0033]图2为轮胎断面材料分布图。
[0034]图3为基于轮胎设计参数估算转动惯量的具体流程图。
[0035]图4为基于轮胎设计参数估算转动惯量的软件界面。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。
[0037]实施例1
[0038]以195/55R16规格的轮胎估算轮胎转动惯量。由于离散化之后坐标点过多，采用(X，Y)形式代替坐标点。具体估算过程为：
[0039]1)离散度为t＝0.1mm，离散化轮胎设计断面轮廓，获得轮廓区域内全部离散圆环单元坐标；
[0040]2)计算轮胎各组成部件面积S及离散圆环单元坐标点(X,Y)(如表1所示)；
[0041]3)计算各部件平均密度ρ(如表1所示)；
[0042]4)使用公式(c)(d)计算各部件及轮胎整体的转动惯量(如表2所示)。
[0043]表1轮胎断面离散化
[0044][0045][0046]表2轮胎各部件转动惯量
[0047][0048]实际测得195/55R16规格的轮胎整体的转动惯量Iyy＝0.3776，Ixx＝0.6765，即通过本专利技术计算得到的Iyy和Ixx的与实际转动惯量的误差在5％以内，所以本专利技术计算得到的转动惯量与实测结果的转动惯量一致性佳。
[0049]对如图2所示轮胎的离散圆环单元的转动惯量计算公式的推导过程如下：
[0050]m：圆环质量...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：1)将轮胎离散为一定数量的圆环单元；2)计算离散圆环单元的转动惯量；3)对所有离散圆环单元的转动惯量求和以获得轮胎的转动惯量。2.根据权利要求1所述一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法，其特征在于，步骤1)中，离散化轮胎断面轮廓，将轮胎离散化为一定数量圆环单元，离散度为t，获得轮廓区域内的坐标点。3.根据权利要求2所述一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法，其特征在于，步骤2)包括以下的步骤：2.1)计算轮胎各组成部件横截面积S及离散圆环单元的坐标点(X，Y)；2.2)计算轮胎各组成部件的平均密度ρ及离散圆环单元的质量m：其中M为轮胎各组成部件质量，S为轮胎各组成部件面积：m
i
＝ρ
i
·
t2ꢀꢀꢀꢀ
(b)2.3)根据离散点坐标(X,Y)及离散点所在部件的密度ρ计算各离散点绕x轴转动惯量Ixi及绕y轴转动惯量Iyi：Ixi＝ρ
i
·
t2·
Y
i2
4.根据权利要求3所述一种基于轮胎设计参数计算转动惯量的方法，其特征在于，步骤2)中，轮胎各组成部件包括胎面、钢丝带束、钢丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨通，夏丹华，俞旻，金兴，
申请(专利权)人：杭州海潮橡胶有限公司，
类型：发明
国别省市：