CN109325298A - 基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，包括：数据管理模块、图层管理模块、花纹辅助设计模块及花纹性能评价模块；所述数据管理模块用以保存轮胎花纹竞品数据、属性数据、性能参考数据以及历史设计性能参数；所述图层管理模块用以规范化设计流程创建图层管理系统标准；所述花纹辅助设计模块用以完成三维设计；所述花纹性能评价模块用以提供设计中的反馈信息指导设计。本发明针对轮胎花纹设计所涉及的性能进行评价和限定，同时基于花纹设计反馈的实际测试数据与以往设计数据的对比和拟合运算进行合理的定义新一代花纹设计的参数，以市场不同的定位给出不同的花纹设计参数，进而综合提高轮胎花纹性能水平。

Description

基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统

技术领域

本发明属于轮胎工业技术领域，涉及一种轮胎花纹设计系统。

背景技术

随着2018年欧盟公布新一轮标签法，轮胎的各项性能标准被进一步提高，轮胎的设计和制造要求被大幅提高，特别是轮胎的设计。目前多数企业都能实现轮胎的二维和三维设计并且能熟练使用CAXA、AutoCAD、CATIA、UG等通用CAD软件,这些软件优势如下：第一、轮胎三维设计主要用参数化来提升设计人员的工作效率，避免大量重复操作提升效率；第二、规范化公司设计流程；第三、利用三维软件的参数化设计，进一步分析花纹模型和进一步优化改进。但是，以上技术主要体现在提升轮胎花纹设计的效率，对于提升轮胎花纹性能的水平并没有有效办法，轮胎花纹是直接与路面接触行驶，轮胎花纹设计的性能水平是直接影响到轮胎产品的使用性能，所以在轮胎花纹设计初期给予轮胎花纹设计以性能评价设计参数的范围限制显得十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术的轮胎花纹设计系统无法提升轮胎花纹性能的缺陷，提出一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，包括：数据管理模块、图层管理模块、花纹辅助设计模块及花纹性能评价模块；所述数据管理模块用以保存轮胎花纹竞品数据、属性数据、性能参考数据以及历史设计性能参数；所述图层管理模块用以规范化设计流程创建图层管理系统标准；所述花纹辅助设计模块用以完成三维模型设计；所述花纹性能评价模块用以提供设计中的反馈信息，包括花纹噪声性能评价子模块、花纹整体刚性评价子模块、花纹排水性能评价子模块及轮胎花纹三维不饱和度定义子模块。

进一步地，所述花纹噪声性能水平评价子模块包括：用以获取三维花纹参数的第一获取模块；用以获得胎面噪声实测数据和仿真结果并输出到数据管理模块，通过对比分析评价正在开发的轮胎花噪声性能水平的第一评价模块。

进一步地，所述花纹整体刚性性能水平评价子模块包括：用以获取轮胎花纹模型块节距大小的第三获取模块；用以获取花纹横沟和纵沟间距大小的第四获取模块；用以获取每个花纹沟所占空腔体积的第五获取模块；用以判断花纹沟花纹筋高度和拔模角度的判断模块；用以输出拟合曲线图评价花纹整体刚性性能水平的第二评价模块。

进一步地，所述花纹排水性能评价子模块包括：用以获取轮胎花纹的纵沟空腔体积和横沟空腔体积的第六获取模块；用以拟合计算花纹横沟和纵沟数值的计算模块；用以获取数据管理模块中对应的历史竞品轮胎花纹横沟和纵沟的实际数据并与正在进行的设计数据进行拟合运算的运算模块；用以根据新设计轮胎花纹参数和历史竞品花纹设计参数进行正交分析的分析模块；用以通过程序窗口输出分析曲线图评价花纹排水性能的第三评价模块。

进一步地，所述图层管理模块包括轮廓设计图层、花纹展开图层、三维花纹模型图层、片体层、胎侧二维图图层、胎侧三维模型图层、轮胎结构层和帮助图层。

进一步地，所述花纹辅助设计模块包括基础数据模块、花纹辅助计算模块和便捷式花纹设计模块。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明在基于三维设计平台接口，按照轮胎产品设计流程和设计原则的基础上重新进行系统开发，与传统技术相比新的系统是结合计算机数据重用技术进行开发，提出了全新的轮胎花纹设计思路，针对轮胎花纹设计所涉及的性能进行评价和限定，同时基于花纹设计反馈的实际测试数据与以往设计数据的对比和拟合运算进行合理的定义新一代花纹设计的参数，以市场不同的定位给出不同的花纹设计参数，进而综合提高轮胎花纹如下性能水平：噪音性能、提升抓地力、增加排水性等等。

附图说明

图1为本发明基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统框架示意图。

具体实施方式

为了应对轮胎市场多样化的需求，提升轮胎花纹设计性能设计水平，以及提高轮胎舒适度，从设计角度控制轮胎制造成本，提升轮胎花纹的外观水平，本发明本着准确定位轮胎使用性能，结合轮胎实际测试结果以及轮胎仿真结果，提升轮胎噪声性能、湿地性能、高速性能等以及其他轮胎使用性能的原则提出一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，通过该系统，对于配套轮胎，结合轮胎花纹设计饱和度、以及整个轮胎有限元模型，计算轮胎转动惯量，也可以基于历史轮胎开发花纹和规格，计算新开发轮胎产品与匹配车型的力学传递率。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细地说明。

参考图1，本发明包括数据管理模块、图层管理模块、花纹辅助设计模块及花纹性能评价模块。系统应用时，首先通过数据管理模块进行获取数据，获取数据方式可以分为录入和获取其他系统数据两种方式，其次是，进入三维设计平台里面，通过图层管理模块，创建图层管理系统标准，再次是，进入花纹辅助设计模块，进入三维设计阶段，完成三维设计之后，通过查阅花纹性能评价模块反馈信息，通过设计人员与历史数据的对比分析，选择是否进行对花纹辅助计算模块参数进行重新输入，最后，通过循环调整设计出合格的轮胎花纹三维设计。如下对四大模块分别予以详细介绍。

一、数据管理模块，包括：

数据子模块1：用以保存轮胎花纹竞品数据库(花纹沟深度、直径、行驶面宽等等数据)

该模块包含竞品花纹图片模块，竞品轮胎外缘尺寸模块，竞品花纹胎侧信息模块，竞品轮胎室内性能测试模块，竞品花纹图片模块包含竞品花纹正面图片、正等测试图、胎侧视图等，竞品花纹图片正面视图连接竞品轮胎外缘尺寸模块花纹沟深度、静力半径、断面宽等数据；竞品胎侧信息模块包含轮胎花纹代号、商标、规格、轮胎负荷、材料信息、生产地等等。竞品轮胎花纹室内性能测试模块，主要包括轮胎高速性能、耐久性能、低气压性能、脱圈阻力、噪声性能、湿地抓地性能、滚动阻力系数等等。

数据子模块2：用以保存花纹块属性数据(体积，质量、密度等)

此模块主要用以计算用于计算三维设计过程中所产生的轮胎花纹沟与胎面形成的空腔体积和轮胎胎冠花纹块体积，体积是从三维设计模型里通过三维设计平台API接口类函数获取并存在数据库中。轮胎密度属性是通过三维设计赋予三维模型详细的材料数据加上程序获取的胎冠花纹块体积用于程序计算轮胎花纹密度和轮胎花纹块质量。轮胎花纹体积质量和密度是轮胎花纹块的基础属性，其程序衍生属性是轮胎花纹不饱和度，并且轮胎花纹不饱和度是和轮胎性能参考模块相互连接。

数据子模块3：用以保存花纹性能参考数据(花纹刚性、花纹三维不饱和度、花纹排水评价、花纹干地抓地力评价、花纹湿地抓地力评价、花纹摩擦系数等等数据)

此模块是在是与子模块1的基础上进行数据共享和互通，然后依据历史保存的花纹竞品数据库数据进行提取系统拟合参数，并且在参数应用过程中以点阵图的形式提取单项性能优异的表示区域花纹刚性、花纹排水性能、花纹干地抓地力，花纹湿地抓地力、以及摩擦系数。此模块是用于三维设计人员在设计过程中，通过程序获取历史设计花纹实测数据以及获取当前设计花纹三维模型体积、花纹沟深度、材料属性等进行拟合运算获得当前设计设计参考数据。

数据子模块4：用以保存历史设计花纹设计性能参数(获取实际测试结果以评价现有设计性能，主要以噪声测试结果为主)

此模块用以按照自定义界面依次输入轮胎产品类型、市场定位、轮胎花纹类型、轮胎规格、生产工厂等信息即可提取轮胎产品历史花纹设计性能参数。

数据子模块5：用以读取PLM数据管理中心数据。

该模块通过三维设计平台接口和PLM平台接口，以三维设计平台二次开发的方式读取PLM及产品生命周期管理系统数据，以达到节省数据输入的时间，该模块主要用以抓取PLM平台数据管理中心数据，包含通过人工录入系统的历史花纹开发数据，并对历史花纹参数按照花纹开发流程即“市场需求”至“产品定位”至“参数制定”至“轮廓开发”至“二维花纹方案”至“三维设计方案”进行分类、管理、存储。

二、图层管理模块，包括：

图层子模块1：用以自动创建图层分类管理体系。

在应用在三维设计过程中，用于规范化设计流程和设计体系。图层标准管理体系包含轮廓设计图层、花纹展开图图层、三维花纹模型图层、片体层、胎侧二维图图层、胎侧三维模型图层、轮胎结构层、帮助图层，上述图层是用于管理一至256图层，轮廓设计图层包含第1图层、第11图层、第21图层等，以0到100位尾数为1的数字；花纹展开图层包含第2图层、22图层32图层等以0到100位尾数为2的数字；三维花纹图层可以包含第6层、第16层、26层、36层等，以0到100位尾数为6的数字；片体层包含5层、第15层、25层等，以0到100尾数为5的数；胎侧二维图层包含第7层、17层、27层等，以0到100位尾数为7的数字；胎侧二维图包含第一层，101层、111层等，以100到200位尾数为1的数字；胎侧三维图包含第102层、112层等，以100到200位尾数为的2数字；轮胎结构层包含200至220层，帮助层包含221至256层，其余层为辅助层，包含10至250尾数为0的数字，以上是整个图层标准体系。

图层子模块2：用以分类处理在设计过程中产生的辅助线、片、实体等等参数信息，以及最终生成的轮胎花纹模型.

该模块基于图层管理标准体系以提升设计效率为目的，通过获取图层子模块1对应的图层，快速打开多对应的轮胎花纹三维模型和轮胎胎模型以及对应轮廓二维图、轮胎花纹展开图、以及胎侧二维图，该模块还包括对相应的图层进行移除参数运算并且删除。

三、花纹辅助设计模块，包括：

基础数据模块，用于设计人员配置轮胎花纹设计方向和类型的功能，同时也用于选择数据库管理模块对应的数据。通过自定义向导首先确定轮胎产品目标、例如轮胎产品的负荷参数、轮胎适配车型、轮胎行驶路面、轮胎轮辋尺寸等依次按照程序向导确定，然后程序进入下一步骤，轮廓设计自定义向导阶段，按照程序依次确定轮胎选用标准例如国标、欧标、美标或者是国标、欧标、美标进行取交集进行运算。

花纹辅助计算模块，一是，利用程序来控制花纹的设计参数范围，以达到控制轮胎花纹设计出现重大偏差；二是，提高轮胎花纹设计设计效率，通过GUI与程序的结合设计，减少轮胎花纹三维设计过程中的参数输入(这里参数输入指的是鼠标信息、键盘信息所有信息的输入)，通过程序的计算和纠错达到我们完成三维设计的目的；三是，结合三维设计平台功能，制定产品知识规则，通过二次开发以调用产品设计规则，来检查二维花纹设计中的错误。

便捷式花纹设计模块，用以自动创建花纹横沟、纵沟(输入花纹横沟类型即直线型、圆弧型、直线圆弧相切或者相接、多段相结合，圆弧相接等确定花纹横沟类型，其次是输入对应圆弧或者是直线位置参数和本身属性参数，再次是，定义直线和圆弧间的约束关系，然后是，最后，如果是横沟设计，则是需要定义横沟角度，纵沟则不需要。)

四、花纹性能评价模块，用以提供设计中的反馈信息，包括花纹噪声性能评价子模块、花纹整体刚性评价子模块、花纹排水性能评价子模块及轮胎花纹三维不饱和度定义子模块。

花纹噪声性能评价子模块，包括用以获取三维花纹参数的第一获取模块；用以获得胎面噪声模拟和仿真并输出到数据管理模块，通过对比分析评价正在开发的轮胎花噪声性能水平的第一评价模块。该模块主要用以评价花纹设计性能设计水平参数之一，其设计主要是通过程序获取三维花纹块体积、花纹沟体积、花纹沟横沟周向位置距离、花纹横沟沟宽度等，将这些参数通过计算机胎面噪声模拟和仿真计算，输出到数据管理模块，通过对比分析评价正在开发的轮胎花噪声性能水平。

花纹整体刚性评价子模块，包括：用以获取轮胎花纹模型块节距大小的第三获取模块；用以获取花纹横沟和纵沟间距大小的第四获取模块；用以获取每个花纹沟所占空腔体积的第五获取模块；用以判断花纹沟花纹筋高度和拔模角度的判断模块；用以输出拟合曲线图评价花纹整体刚性性能水平的第二评价模块。

此模块根据客户需求，定制化设计方向，比如以夏季胎花纹和冬季胎花纹为例，其在实际应用过程中由于天气、路面等因素影响，花纹刚性是直接能够影响客户的使用，重要参考数据，其实现流程如下：第一步，获取轮胎花纹模型块节距大小，第二步，获取花纹横沟和纵沟间距大小，第三步逐步骤获取每个花纹沟所占空腔体积，第四步，判断花纹沟花纹筋高度和拔模角度。第五步，通过程序后台进行拟合运算，并输出拟合曲线图。

花纹排水性能评价子模块包括：用以获取轮胎花纹的纵沟空腔体积和横沟空腔体积的第六获取模块；用以拟合计算花纹横沟和纵沟数值的计算模块；用以获取数据管理模块中对应的历史竞品轮胎花纹横沟和纵沟的实际数据并与正在进行的设计数据进行拟合运算的运算模块；用以根据新设计轮胎花纹参数和历史竞品花纹设计参数进行正交分析的分析模块；用以通过程序窗口输出分析曲线图评价花纹排水性能的第三评价模块。该评价子模块是评价花纹设计性能参数之一，主要通过花纹排水性能的评价可以对不同气候的轮胎进行定位，从而适应不同气候。其功能实现方式主要是在同规格同类型的花纹前提下，第一步通过获取轮胎花纹的纵沟的所占轮胎空腔体积和横沟空腔体积，第二步拟合计算花纹横沟和纵沟的计算数值，第三步，获取数据管理中心模块对应的数据对应历史竞品轮胎花纹横沟和纵沟的拟合运算数值，第四步，依旧新设计轮胎花纹参数和历史竞品花纹设计参数进行正交分析运算，第五步，通过程序窗口输出分析曲线图，所输出曲线图包含竞品胎与新设计轮胎花纹相关设计参数信息对比曲线和轮胎竞品花纹排水性能实际测试结果曲线以及新设计花纹通过对竞品数据库数据进行拟合运算后的预测曲线。

轮胎花纹三维不饱和度定义子模块，用以根据轮胎结构特点和实际生产工艺要求来定义的轮胎花纹三维不饱和度，轮胎三维不饱和度应用范围为，第一、批量生产工艺参数的制定比如胎胚公用生产工艺；第二、通过优化三维不饱和度数值以达到降低噪音(轮胎三维不饱和度可以直接影响轮胎噪声水平)；第三、通过优化轮胎花纹三维不饱和度降低轮胎制造成本(轮胎三维不饱和度可以直接影响轮胎胎面胶的用量)。

在轮胎设计过程中，花纹设计系统通过程序后台自动获取光面花纹三维模型所对应的三维体积，在轮胎花纹模型完成之后，通过按钮自动获取带有花纹雕刻的体积，则系统通过计算公式输出三维不饱和度3DS。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于包括：数据管理模块、图层管理模块、花纹辅助设计模块及花纹性能评价模块；

所述数据管理模块用以保存轮胎花纹竞品数据、属性数据、性能参考数据以及历史设计性能参数；

所述图层管理模块用以规范化设计流程创建图层管理系统标准；

所述花纹辅助设计模块用以完成三维设计；

所述花纹性能评价模块用以提供设计中的反馈信息，包括花纹噪声性能评价子模块、花纹整体刚性评价子模块、花纹排水性能评价子模块及轮胎花纹三维不饱和度定义子模块。

2.根据权利要求1所述的基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于：所述花纹噪声性能评价子模块包括：

用以获取三维花纹参数的第一获取模块；

用以获得胎面噪声实测数据和仿真结果并输出到数据管理模块，通过对比分析评价正在开发的轮胎花噪声性能水平的第一评价模块。

3.根据权利要求1所述的基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于：所述花纹整体刚性评价子模块包括：

用以获取轮胎花纹模型块节距大小的第三获取模块；

用以获取花纹横沟和纵沟间距大小的第四获取模块；

用以获取每个花纹沟所占空腔体积的第五获取模块；

用以判断花纹沟花纹筋高度和拔模角度的判断模块；

用以输出拟合曲线图评价花纹整体刚性性能水平的第二评价模块。

4.根据权利要求1所述的基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于：所述花纹排水性能评价子模块包括：

用以获取轮胎花纹的纵沟空腔体积和横沟空腔体积的第六获取模块；

用以拟合计算花纹横沟和纵沟数值的计算模块；

用以获取数据管理模块中对应的历史竞品轮胎花纹横沟和纵沟的实际数据并与正在进行的设计数据进行拟合运算的运算模块；

用以根据新设计轮胎花纹参数和历史竞品花纹设计参数进行正交分析的分析模块；

用以通过程序窗口输出分析曲线图评价花纹排水性能的第三评价模块。

5.根据权利要求1所述的基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于：所述图层管理模块包括轮廓设计图层、花纹展开图层、三维花纹模型图层、片体层、胎侧二维图图层、胎侧三维模型图层、轮胎结构层和帮助图层。

6.根据权利要求1所述的基于三维设计平台的轮胎花纹设计系统，其特征在于：所述花纹辅助设计模块包括基础数据模块、花纹辅助计算模块和便捷式花纹设计模块。