CN105404730B - 轮胎自动生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轮胎自动生成方法及系统，该方法包括：确定车型和载荷；在数据库中筛选出针对所述车型对应的轮胎型号和轮毂型号；在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数以及轮胎和轮毂在整车系统中的位置信息；根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型，并根据设计参数自动放置在整车系统中。本发明能够自动生成轮胎和轮毂模型，有利于提高工作效率，改善质量。

Description

轮胎自动生成方法及系统

技术领域

本发明涉及一种轮胎自动生成方法及系统。

背景技术

随着汽车技术和汽车市场的不断发展，新车型的研发和生产正变的越来越快。通常，汽车厂商在研和投产的车型往往有十几种甚至数十种，或者更多，而每一车型往往可以搭配多种不同型号的轮胎、轮毂。而且，车辆在不同载荷下轮胎参数也会不同。这样，在车型研发过程中，例如在对轮胎进行校核时，需要针对多种不同的轮胎、轮毂以及载荷的组合情况进行分析，涉及的组合种类可能达到数百上千种。

不过，现有技术中的轮胎、轮毂建模往往是针对选定的情况手工完成的，耗时很长，效率低下。此外，由于轮胎、轮毂的建模参数繁多，图形画法复杂，很容易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种轮胎自动生成方法及系统，能够自动生成轮胎和轮毂模型，有利于提高工作效率，改善质量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轮胎自动生成方法，包括：

确定车型和载荷；

在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；

在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；

根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数；

根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：根据所述车型和载荷确定轮胎安装位置，并将所述轮胎和轮毂模型设置在所述轮胎安装位置。

根据本发明的一个实施例，所述轮胎安装位置包括轮心位置以及轮胎安装动力学偏转角。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

根据所述轮胎型号在所述数据库中获取对应的防滑链尺寸参数；

根据所述防滑链尺寸参数在所述轮胎和轮毂模型上生成包含运动特性的防滑链模型。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种轮胎自动生成系统，包括：

第一选择模块，用于确定车型和载荷；

筛选模块，用于在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；

第二选择模块，在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；

第一参数获取模块，根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数；

建模模块，根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：定位模块，根据所述车型和载荷确定轮胎安装位置，并将所述轮胎和轮毂模型设置在所述轮胎安装位置。

根据本发明的一个实施例，所述轮胎安装位置包括轮心位置以及轮胎安装动力学偏转角。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

第二参数获取模块，根据所述轮胎型号在所述数据库中获取对应的防滑链尺寸参数；

防滑链生成模块，根据所述防滑链尺寸参数在所述轮胎和轮毂模型上生成包含运动特性的防滑链模型。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的轮胎自动生成方法中，车型、每一车型使用的轮胎和轮毂型号，以及各个轮胎、轮毂型号在不同载荷下的尺寸参数都预存储在数据库中，在生成轮胎和轮毂时，可以根据车型在数据库中筛选出适用于该车型的全部轮胎型号和轮毂型号，然后再在筛选出的结果中确定选用的轮胎型号和轮毂型号，并从数据库中获取相应的尺寸参数以生成轮胎和轮毂模型。采用本发明实施例的方案，可以大大缩短轮胎和轮毂的建模时间，有利于提高效率，而且可以保证建模的准确性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轮胎自动生成方法的流程示意图；

图2至图5示出了根据本发明实施例的轮胎自动生成方法中轮胎和轮毂模型的建模过程；

图6示出了根据本发明实施例的轮胎自动生成方法生成的轮胎和轮毂示意图；

图7示出了根据本发明实施例的轮胎自动生成方法中防滑链模型的建模过程；

图8示出了根据本发明实施例的轮胎自动生成方法生成的防滑链模型的示意图；

图9示出了根据本发明实施例的轮胎自动生成系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参考图1，本实施例的轮胎自动生成方法包括如下步骤：

步骤S11，确定车型和载荷；

步骤S12，在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；

步骤S13，在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；

步骤S14，根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数(例如还可以获取对应的轮胎安装位置信息)；

步骤S15，根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型；

步骤S16，将轮胎和轮毂置于整车位置下。

其中，车型、轮胎型号、轮毂型号以及各种载荷下的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数等参数可以预先存储在数据库中。该数据库可以采用各种适当的形式建立。

进一步而言，对于车型适用的各种轮胎型号和轮毂型号，可以根据轮胎手册或是其他方式获取相关的基本信息，例如：轮胎名义宽度、轮胎高宽比、轮毂直径、轮毂宽度、防滑链直径、轮胎加载状态下的最大宽度、轮胎加载状态下的最大高度以及轮胎设计宽度。上述信息列出如下表：

名称	符号	单位
			轮胎名义宽度	Bnenn	—
高宽比	ar	％
			轮毂直径	D	in
轮毂宽度	Amax	in
			防滑链直径	φ	mm
轮胎加载状态下的最大宽度	SG	mm
			轮胎加载状态下的最大高度	DG	mm
轮胎设计宽度	S	mm

之后，可以依据上述信息获取轮胎尺寸参数、轮毂尺寸参数以及防滑链尺寸参数，例如：轮毂轮缘高度、轮毂轮缘宽度、参考轮胎滚动面宽度、轮胎滚动面圆弧、胎肩半径、轮胎高宽比、轮毂直径、轮毂宽度、防滑链直径、防滑链扩张量、轮胎加载状态下的最大宽度、轮胎加载状态下的最大高度、轮胎设计宽度以及轮胎胎体最大设计厚度等。上述参数列出如下表：

上述两个表格例如可以采用Excel或者其他类似的其他适当工具来维护。

同一车型往往可以适用多种不同的轮胎和轮毂型号，而且每种轮胎型号在不同的载荷下具有不同的轮胎状态，从而具有不同的轮胎尺寸参数。例如，本实施例中的载荷可以有以下6种不同的载荷：整车整备质量ML1，ML1+75kg，ML1+150kg，半载质量ML2，满载质量ML3，试验满载质量ML BGF，但并不限于此。因此，可以在数据库中存储各种不同载荷下的轮胎尺寸参数，此外，还可以存储不同载荷下的轮心位置、轮胎安装动力学偏转角等动力学参数。

数据库中的数据可以采用适当的组织形式，以便于存储和查找。例如，可以通过选择车型快速筛选出适用的轮胎和轮毂型号，可以通过选择载荷快速确定选用的轮胎和轮毂型号对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数。

作为一个非限制性的例子，车型和载荷的选择可以通过人机界面的方式完成，例如，通过下拉菜单、选择框等方式由用户在多种车型和载荷中进行选择。在完成车型选择以后，可以在后台或者外部的数据库中筛选出适用于该车型的全部轮胎型号和轮毂型号，以供用户做进一步选择。之后，可以根据用户的选择输入进一步确定选用的轮胎型号和轮毂型号，然后再在数据库中获取选用的轮胎型号、轮毂型号在选定的载荷下的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数，这些参数的类型例如是先前列表中的全部或部分参数。接下来，根据在数据库中获取到的轮胎、轮毂尺寸参数，生成轮胎和轮毂模型，生成的方法可以采用各种适当的建模方法。

下面对本实施例中优选采用的轮胎和轮毂模型的建模方法进行详细说明。

参考图2，首先确定轮胎的基准框线，包括A线和S线。其中，S线是以轮胎的中心线为基准向两侧各平移S_G/2，S_G的计算方式如下：

S_G＝S_Gmax+10(A-A_max) (1)

其中，S_Gmax为轮胎加载状态的最大宽度，A为轮毂宽度，Amax为轮毂宽度。

A线是以轮胎的中轴线为基准向两侧各平移Amax/2，如上所述，Amax为轮毂宽度。

其中，轮胎的中轴线指的是轮胎转动时围绕的轴线，轮胎的中心线指的是垂直于中轴线且通过轮胎的胎面中点的直线。图2中最左侧的线即为中心线，图2中线条的底部起点即为中轴线。

此外，轮胎的基准框线还可以包括d线和D线。其中，d线是以轮胎的中轴线为基准向两侧偏移dr，dr为包含误差的轮毂半径；D线是以轮胎的中轴线为基准向两侧平移D_G，D_G为轮胎加载状态的最大半径。

参考图3，确定轮胎基准点，包括S点、P点和C线。

其中，S点位于S线上，其在S线上的纵向(或者称为z向)位置为dr与D_G之和的一半。本文中，纵向或z向指的是平行于中心线的方向。

P点的坐标可以使用如下方式确定：

其中，Px为P点的横向(或者称为x向)坐标，Pz为P点的纵向坐标，Amax为轮毂宽度，Bmax为轮毂轮缘宽度，dr为轮毂直径，Gmin为轮毂轮缘高度。本文中，横向或x向指的是平行于中轴线的方向。

C线是以轮胎的中心线为基准向两侧平移C/2，其中，C为胎面宽度，可以采用如下公式计算C：

C＝(1.075-0.005ar)s^1.001 (3)

其中，ar为轮胎名义高宽比，s为轮胎设计宽度。

参考图4，绘制轮胎外廓弧线，包括轮胎滚动面圆弧Rt、轮胎侧壁圆弧Rf和胎肩半径圆弧Re。

其中，轮胎滚动面圆弧Rt的圆心为轮胎的中心，其半径可以采用如下公式计算：

Rt＝(14.8-0.14ar)s_G (4)

进一步而言，轮胎滚动面圆弧Rt起于中心线而终于C线，与水平线相切。而轮胎侧壁圆弧Rf起于轮胎滚动面圆弧Rt的终点而终于S点，与垂直线相切。

胎肩半径圆弧Re的圆心为轮胎的中心，其半径可以采用如下公式计算：

上面公式中，h_G为轮胎加载状态下的最大厚度，与圆弧Rt和Rf相切。

参考图5，绘制封闭弧线Rbf，封闭弧线Rbf由轮胎靠近轮毂部分的形状和最大加载状态的轮胎宽度决定，可以分为以下两种情况：

{A_max+2(B_max+4)}≥s_G (8)

此时，采用直线连接S点和P点。

{A_max+2(B_max+4)}＜s_G (9)

此时，采用圆弧连接S点和P点，并且该圆弧与P点所在的Z轴方向的直线相切。

采用不同的轮毂会对生成的轮胎和轮毂模型产生直接的影响。如图6所示，内部的曲线轮廓为规格205/55R16的轮胎使用6.5J轮毂时的模型轮廓，而外部的曲线轮廓为同样规格205/55R16的轮胎使用8J轮毂时的模型轮廓。

通常而言，所有车型至少需要保证有一款轮胎可以安装防滑链，而轮胎型号决定了防滑链的高度h_Kett，以及在形式过程中在胎面中心处的最大隆起高度h_Aufweit，上述两个参数可以按照如下公式确定：

其中，R为子午线轮胎中的参数R。

参考图7，首先在防滑链的安装位置生成防滑链的剖面(例如圆形)71，剖面71的轮廓线与轮胎和轮毂模型中的轮胎轮廓相切，剖面71在垂直于切线方向的高度等于防滑链的高度h_Kett。之后，确定轮胎转动时防滑链的包络，从而得到包含运动特性的防滑链模型。进一步而言，可以以S点为基准向外侧偏移h_Kett，得到第一点；将轮胎的胎面中心点向上偏移h_Kett+h_Aufweit，得到第二点。

对于S点上半部分，将第二点和S点采用圆弧连接，如果无法采用圆弧连接，则采用弧线连接。

对于S点下半部分，可以采用与圆弧相切的直线段连接，起始点位于S点向外侧偏移得到的第一点，终点与剖面71相切，得到防滑链的过度区域。或者，S点下半部分也可以通过圆弧和切线段共同连接。

参考图8，在轮胎和轮毂模型上生成防滑链模型后，轮廓线81为轮胎的外轮廓，轮廓线82为轮胎静止状态下防滑链的外轮廓，轮廓线83为轮胎运动状态下防滑链的外轮廓。

在生成轮胎和轮毂模型以及防滑链模型后，可以将轮胎和轮毂模型设置在轮胎安装位置。具体而言，可以根据车型、载荷在数据库中查找轮心位置以及轮胎安装动力学偏转角，然后将轮胎和轮毂模型的中心设置在该轮心位置，在此偏转的角度主要考虑轮胎的车轮外倾角等于轮胎安装动力学偏转角。

参考图9，本实施例的轮胎自动生成系统包括：第一选择模块91，用于确定车型和载荷；筛选模块92，用于在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；第二选择模块93，在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；第一参数获取模块94，根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数、轮毂尺寸参数和轮胎安装位置信息；建模模块95，根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型。此外，该系统还可以包括：定位模块，根据所述车型和载荷确定轮胎安装位置，并将所述轮胎和轮毂模型设置在所述轮胎安装位置；第二参数获取模块，根据所述轮胎型号在所述数据库中获取对应的防滑链尺寸参数；防滑链生成模块，根据所述防滑链尺寸参数在所述轮胎和轮毂模型上生成包含运动特性的防滑链模型。

关于该轮胎自动生成系统的更多信息请按照先前关于轮胎自动生成方法的相关描述，这里不再赘述。

作为一个非限制性的实例，该轮胎自动生成系统可以采用软件程序的方式来实现，例如可以在采用Excel并结合专业软件Catia的二次开发来实现。进一步而言，可以采用Excel来存储车型、轮胎和轮毂型号、轮胎和轮毂尺寸参数等数据，通过Catia开发界面调用Excel数据库和Catia的软件命令模块，也可根据用户需要进行交互处理，利用Catia中既有的一些功能实现建模等操作。当然，本实施例的轮胎自动生成系统不限于在Catia中的二次开发，例如也可以利用独立的软件程序来实现，或者也可以采用硬件来实现。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种轮胎自动生成方法，其特征在于，包括：

确定车型和载荷；

在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；

在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；

根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数；

根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述车型和载荷确定轮胎安装位置，并将所述轮胎和轮毂模型设置在所述轮胎安装位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轮胎安装位置包括轮心位置以及轮胎安装动力学偏转角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述轮胎型号在所述数据库中获取对应的防滑链尺寸参数；

根据所述防滑链尺寸参数在所述轮胎和轮毂模型上生成包含运动特性的防滑链模型。

5.一种轮胎自动生成系统，其特征在于，包括：

第一选择模块，用于确定车型和载荷；

筛选模块，用于在数据库中筛选出针对所述车型的轮胎型号和轮毂型号；

第二选择模块，在针对所述车型的全部轮胎型号和轮毂型号中确定选用的轮胎型号和轮毂型号；

第一参数获取模块，根据所述选用的轮胎型号、轮毂型号以及载荷在所述数据库中获取对应的轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数；

建模模块，根据所述轮胎尺寸参数和轮毂尺寸参数生成轮胎和轮毂模型。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

定位模块，根据所述车型和载荷确定轮胎安装位置，并将所述轮胎和轮毂模型设置在所述轮胎安装位置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述轮胎安装位置包括轮心位置以及轮胎安装动力学偏转角。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

第二参数获取模块，根据所述轮胎型号在所述数据库中获取对应的防滑链尺寸参数；

防滑链生成模块，根据所述防滑链尺寸参数在所述轮胎和轮毂模型上生成包含运动特性的防滑链模型。