CN105674938A - 轮胎部件接头角度分布优化方法及其制成的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮胎部件接头角度分布优化方法。通过将轮胎各半成品部件进行质点简化的方式计算出轮胎的总离心力，得到轮胎总离心力最小时轮胎部件接头的最佳分布角度，达到部件接头角度分布均匀，静不平衡量最小的目的。本发明简便有效，成本较小，为提高轮胎的均匀性提供理论支持。

Description

轮胎部件接头角度分布优化方法及其制成的实验装置

技术领域

本发明属于轮胎制造领域，涉及一种部件分布角度的优化算法，特别是涉及一种轮胎部件接头角度分布优化算法。

背景技术

轮胎作为汽车与地面的唯一接触部件，其振动幅度直接影响乘坐的舒适性，质量分布不均会使轮胎产生不平衡，导致车辆在行驶过程中产生振动，均匀性是衡量轮胎舒适性的重要指标。

轮胎的均匀性通过动不平衡、静不平衡和偶不平衡量来衡量，这三个不平衡量都可以直接测量。

在轮胎成型工序，要将各成型部件，如带束层、胎面等进行贴合，各接头的分布角度会对轮胎的离心力产生一定影响，为了使轮胎的静不平衡量最小，应合理分布成型部件各接头的分布角度。

现有技术中，轮胎部件接头角度分布方式缺乏理论依据。

因此，为了提高动平衡合格率，改善轮胎均匀性差的问题，需要寻求轮胎部件接头角度分布的最佳方式。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供了一种以计算轮胎总离心力为出发点，简单有效、成本小的轮胎部件接头角度分布优化算法,该算法主要用于提高轮胎的均匀性。

本发明所涉及设计方法主要有以下内容：

一种轮胎部件接头角度分布优化算法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将轮胎成型部件简化为n个同心圆，部件接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)，每个质点的离心力为F_i，离心力与水平线夹角为θ_i；

b.对上述参数中的已知条件进行测量计算，根据各半成品部件接合方式的不同，以对接/搭接允许的上下公差为长度，与未接合部分相减，求出的质量差即为各质点质量；

c.单个质点的离心力F_i

F_i＝m_iω²r_i；

d.将每个离心力分解成水平和竖直两个方向的分力F_ix、F_iy，则

F_ix＝m_iω²r_isinθ_i

F_iy＝m_iω²r_icosθ_i

(i＝1，2，……，n)；

e.计算离心力分力F_ix、F_iy的合力F_x、F_y，则

F_x＝F_1x+F_2x+...+F_nx

F_y＝F_1y+F_2y+...+F_ny；

f.计算总离心惯性力F_I，则

$F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2};$

g.输入质点质量及预期调整的角度θ_i，输出总离心力数值，可确定多个方案进行计算，对比总离心力选择最优部件接头分布角度。

一种使用部件接头角度分布优化方法制成的计量或实验装置，它包括简化为n(n为整数且n≥1)个同心圆的成型部件，每个成型部件的离心力与水平线夹角为θ_i，θ_i是通过以下优化方法得出的：

a.每个成型部件的接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)，每个质点的离心力为F_i，离心力与水平线夹角为θ_i,离心力与水平线夹角θ_i的弧度为ω；

b.对上述参数中的已知条件进行测量计算，根据各半成品部件接合方式的不同，以对接/搭接允许的上下公差为长度，与未接合部分相减，求出的质量差即为各质点质量；

c.单个质点的离心力F_i

F_i＝m_iω²r_i；

d.将每个离心力分解成水平和竖直两个方向的分力F_ix、F_iy，则

F_ix＝m_iω²r_isinθ_i

F_iy＝m_iω²r_icosθ_i

(i＝1，2，……，n)；

e.计算离心力分力F_ix、F_iy的合力F_x、F_y，则

F_x＝F_1x+F_2x+...+F_nx

F_y＝F_1y+F_2y+...+F_ny；

f.计算总离心惯性力F_I，则

$F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2};$

g.输入质点质量及预期调整的角度θ_i，输出总离心力数值，可确定多个方案进行计算，对比总离心力选择最优部件接头分布角度。

本发明的有益效果是:和现有算法相比，本发明考虑各接头的分布角度，进行理论计算后对部件接头角度进行调整，使得静不平衡量最小，均匀性更好，提供轮胎的舒适性。通过监控调整前后轮胎静不平衡量的值进行对比验证即可，快速有效，不影响正常生产，计算方法简单，成本低。

附图说明

图1为本发明的受力分析示意图。

图2是产品合格率表的柱状图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的计算原理进行详细说明:

如图1所示，

a.将轮胎成型部件简化为n个同心圆，部件接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)，每个质点的离心力为F_i，离心力与水平线夹角为θ_i；

b.对上述参数中的已知条件进行测量计算，根据各半成品部件接合方式的不同，以对接/搭接允许的上下公差为长度，与未接合部分相减，求出的质量差即为各质点质量；

c.单个质点的离心力F_i

F_i＝m_iω²r_i；

d.将每个离心力分解成水平和竖直两个方向的分力F_ix、F_iy，则

F_ix＝m_iω²r_isinθ_i

F_iy＝m_iω²r_icosθ_i

(i＝1，2，……，n)；

e.计算离心力分力F_ix、F_iy的合力F_x、F_y，则

F_x＝F_1x+F_2x+...+F_nx

F_y＝F_1y+F_2y+...+F_ny；

f.计算总离心惯性力F_I，则

$F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2};$

g.输入质点质量及预期调整的离心力与水平线角度θ_i，输出总离心力数值，可确定多个方案进行计算，对比总离心力选择最优部件接头分布角度。

本发明的特点：

(1)一种轮胎部件接头角度分布优化算法；(2)通过调整部件接头角度排布，可以调整轮胎的静不平衡量；(3)静不平衡量与轮胎的均匀性有很大的关系；(4)调整轮胎部件接头的分布角度可以提高轮胎的均匀性。

本发明涉及的计算方法为，将轮胎的各成型部件进行简化处理，并对其进行受力分析，推导出轮胎成型后的总离心力公式。

所述的简化处理，是将各成型部件简化为n个同心圆，部件接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)。

所述的受力分析，是根据离心力公式F_i＝m_iω²r_i求出各质点在水平和竖直方向上的分力，其中F_i为各质点的离心力，θ_i为离心力与水平线夹角。

所述的总离心力公式为 $F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2},$ 其中F_x为各质点水平方向上的分力之和，F_y为各质点竖直方向上的分力之和。

以315/70R22.5轮胎为例，为提高产品均匀性，2014年2月对其部件接头分布角度进行优化计算，并于2月底根据计算结果将某成型机成型角度进行调整，经过样本统计，该产品动平衡合格率由80％提高至90％，达到理论计算的预期效果。

产品合格率表的柱状图见图2。

产品合格率表

以上内容是结合具体实施方式对本发明所作详细说明，不能认定本发明只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种轮胎部件接头角度分布优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将轮胎成型部件简化为n个同心圆，部件接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)，每个质点的离心力为F_i，离心力与水平线夹角为θ_i,离心力与水平线夹角θ_i的弧度为ω；

b.对上述参数中的已知条件进行测量计算，根据各半成品部件接合方式的不同，以对接/搭接允许的上下公差为长度，与未接合部分相减，求出的质量差即为各质点质量；

c.单个质点的离心力F_i

F_i＝m_iω²r_i；

d.将每个离心力分解成水平和竖直两个方向的分力F_ix、Fi_y，则

F_ix＝m_iω²r_isinθ_i

F_iy＝m_iω²r_icosθ_i

(i＝1，2，……，n)；

e.计算离心力分力F_ix、F_iy的合力F_x、F_y，则

F_x＝F_1x+F_2x+...+F_nx

F_y＝F_1y+F_2y+...+F_ny；

f.计算总离心惯性力F_I，则

$F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2};$

g.输入质点质量及预期调整的角度θ_i，输出总离心力数值，可确定多个方案进行计算，对比总离心力选择最优部件接头分布角度。

2.一种使用部件接头角度分布优化方法制成的计量或实验装置，其特征在于：它包括简化为n(n为整数且n≥1)个同心圆的成型部件，每个成型部件的离心力与水平线夹角为θ_i，θ_i是通过以下优化方法得出的：

a.每个成型部件的接头简化为圆上的质点m，由内至外分别为m₁，m₂…m_i…m_n，每个质点对应的半径分别为r₁，r₂…r_i…r_n(n为整数且n≥1)，每个质点的离心力为F_i，离心力与水平线夹角为θ_i,离心力与水平线夹角θ_i的弧度为ω；

b.对上述参数中的已知条件进行测量计算，根据各半成品部件接合方式的不同，以对接/搭接允许的上下公差为长度，与未接合部分相减，求出的质量差即为各质点质量；

c.单个质点的离心力F_i

F_i＝m_iω²r_i；

d.将每个离心力分解成水平和竖直两个方向的分力F_ix、F_iy，则

F_ix＝m_iω²r_isinθ_i

F_iy＝m_iω²r_icosθ_i

(i＝1，2，……，n)；

e.计算离心力分力F_ix、F_iy的合力F_x、F_y，则

F_x＝F_1x+F_2x+...+F_nx

F_y＝F_1y+F_2y+...+F_ny；

f.计算总离心惯性力F_I，则

$F_I=\sqrt{{F_x}^2+{F_y}^2};$

g.输入质点质量及预期调整的角度θ_i，输出总离心力数值，可确定多个方案进行计算，对比总离心力选择最优部件接头分布角度。