CN114756951A - 子午线航空轮胎几何参数化建模方法 - Google Patents

子午线航空轮胎几何参数化建模方法 Download PDF

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CN114756951A CN202210065259.9A CN202210065259A CN114756951A CN 114756951 A CN114756951 A CN 114756951A CN 202210065259 A CN202210065259 A CN 202210065259A CN 114756951 A CN114756951 A CN 114756951A
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王东禹
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Abstract

子午线航空轮胎几何参数化建模方法涉及航空轮胎设计技术领域，解决了现有轮胎几何绘制复杂且耗时的问题，方法为：根据轮胎最大直径、轮胎截面最大宽度、轮缘直径、气密层厚度、胎侧厚度、胎圈锥度、轮毂宽度与轮胎截面宽度之比、胎面厚度、胎踵横向厚度、胎踵纵向厚度、补强层厚度、钢丝圈直径、胎体帘布层厚度、带束层厚度、三角胶顶点与钢丝圈圆心的横向距离、三角胶顶点与钢丝圈圆心的纵向距离建立子午线航空轮胎三维模型。本发明通过16个几何信息参数能够快速且准确地建立子午线航空轮胎的几何模型，从而缩短子午线航空轮胎的研发周期，促进子午线航空轮胎自主设计的能力提升。

Description

子午线航空轮胎几何参数化建模方法
技术领域
本发明涉及航空轮胎设计领域，具体涉及子午线航空轮胎几何参数化建模方法。
背景技术
航空轮胎被誉为轮胎工业“皇冠上的明珠”。国外轮胎能飞250架次，国产轮胎只能飞50架次。且国产轮胎仅占国内市场5％的份额。所以，需要尽快突破国外航空轮胎的技术壁垒，提高自主设计能力。子午线航空轮胎的出现不仅打开了新的发展方向，而且还将是飞机轮胎技术发展的一个里程碑。与斜交轮胎相比，子午线轮胎拥有生热低、使用寿命长、轮胎重量小和轮胎翻新率高运行成本低等优点。但是，由于子午线航空轮胎径向刚性小，载荷下沉量大，使得轮胎的侧向稳定性变差。这样的缺点使得子午线航空轮胎的设计难度增大，从而子午线轮胎的普遍应用比人们预计慢得多。
在现代轮胎研发设计中数字化技术起到了极其重要的作用，贯穿了轮胎从设计到生产的整个开发周期。然而，子午线航空轮胎本身结构复杂，细节繁多，需要花费大量的时间建立其几何模型，因此急需发明一种子午线航空轮胎几何参数化建模方法，能够快速且准确地建立子午线航空轮胎的几何模型，从而缩短子午线航空轮胎的研发周期，促进子午线航空轮胎自主设计的能力提升。
发明内容
针对轮胎几何绘制复杂且耗时的问题，本发明提供了子午线航空轮胎几何参数化建模方法。
子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，方法为：根据轮胎最大直径Rvertical、轮胎截面最大宽度Wmax、轮缘直径Rrim、气密层厚度TIL、胎侧厚度TSideWall、胎圈锥度Ataper、轮辋宽度与轮胎截面宽度之比Wratio、胎面厚度Ttread、胎踵横向厚度THealH、胎踵纵向厚度THealV、补强层厚度TPP、钢丝圈直径Rbead、胎体帘布层厚度TCP、带束层厚度TBP、三角胶顶点与钢丝圈圆心的横向距离DapexH、三角胶顶点与钢丝圈圆心的纵向距离DapexV，建立子午线航空轮胎三维模型。
本发明的有益效果是：
相较于传统绘制轮胎截面轮廓的方法，本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法通过16个几何信息参数能够快速且准确地建立子午线航空轮胎的几何模型，从而缩短子午线航空轮胎的研发周期，促进子午线航空轮胎自主设计的能力提升。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎截面上部外侧轮廓图。
图2为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎截面上部内侧轮廓图。
图3为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的胎踵轮廓图。
图4为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的钢丝圈与三角胶区域对应外轮廓图。
图5为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎轮廓的下半部分外侧轮廓图。
图6为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的钢丝圈与三角胶轮廓图。
图7为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的胎体帘布层的轮廓图。
图8为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的带束层的轮廓图。
图9为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的补强层与胎面的轮廓图。
图10为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法的子午线航空轮胎的帘线在截面中的位置示意图。
图11为本发明子午线航空轮胎几何参数化建模方法建立的子午线航空轮胎的轮胎断面图。
具体实施方式
本发明通过以下步骤实现上述技术目的：
子午线航空轮胎几何参数化建模方法，方法为：根据轮胎最大直径Rvertical、轮胎截面最大宽度Wmax、轮缘直径Rrim、气密层厚度TIL、胎侧厚度TSideWall、胎圈锥度Ataper、轮辋宽度与轮胎截面宽度之比Wratio、胎面厚度Ttread、胎踵横向厚度THealH、胎踵纵向厚度THealV、补强层厚度TPP、钢丝圈直径Rbead、胎体帘布层厚度TCP、带束层厚度TBP、三角胶顶点与钢丝圈圆心的横向距离DapexH、三角胶顶点与钢丝圈圆心的纵向距离DapexV，建立子午线航空轮胎三维模型。根据上述 16个参数能够建立子午线航空轮胎轮胎断面的轮廓，子午线航空轮胎轮胎断面的轮廓为二维模型，将子午线航空轮胎轮胎断面的轮廓绕轮胎中心轴旋转即可得到子午线航空轮胎三维模型。
本发明建立的子午线航空轮胎结构包括：气密层、胎体帘布层、带束层、补强层、胎侧、胎面、钢丝圈、三角胶和胎踵。气密层起到密封作用，在轮胎最内侧。接着为胎体帘布层与带束层，为轮胎结构提供刚度。带束层外为补强层，补强层为轮胎提供额外的刚度并对带束层起到保护作用。钢丝圈和三角胶被胎体帘布层包裹，钢丝圈起到固定轮胎位置的作用，三角胶连接钢丝圈，三角胶在胎体层与钢丝圈之间起到缓冲与保护的作用。胎体帘布层的底部连接胎踵，两侧为胎侧层，顶部为胎面层起到防护作用。胎面、补强层、带束层、胎体帘布层和气密层顺次连接，胎侧、胎体帘布层和气密层顺次连接，胎侧与胎体帘布层贴合在一起，上端与胎面、补强层和带束层相连，下端与胎踵相连。本实施方式中采用子午线航空轮胎为单钢丝圈轮胎。子午线航空轮胎的轮胎断面(又称轮胎截面)为轴对称图形，根据位于对称轴一侧的结构能够获知位于对称轴另一侧的结构。位于对称轴一侧或位于对称轴另一侧的结构均称为半侧结构或轮胎半截面或轮胎半断面，根据半侧结构的轮廓能够确定轮胎断面的轮廓，根据轮胎断面的轮廓能够确定子午线航空轮胎的轮廓。
本发明使用39个参数可快速且精确地建立子午线航空轮胎的轮胎断面几何。其中，包含几何信息参数16个和调整几何轮廓参数23个。根据几何信息参数 Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ataper、Wratio、Ttread、THealH、THealV、TPP、Rbead、 TCP、TBP、DapexH和DapexV确定气密层与胎体帘布层的轮廓、带束层的轮廓、补强层的轮廓、胎侧的轮廓、胎面的轮廓、钢丝圈的轮廓、三角胶的轮廓和胎踵的轮廓。由于气密层结构狭小细长，对轮胎结构刚度的贡献极小，故将气密层和胎体帘布层的轮廓同时确定，用气密层与胎体帘布层的轮廓表达密层与胎体帘布层这一共同体的轮廓。下文对于轮胎几何参数化建模方法的具体描述中暂仅描述半侧结构的轮廓上的点，下文的点P1、P38、P35、P25和P6均位于轮胎断面的对称轴上，几何参数化建模方法包括如下步骤：
步骤一、建立轮胎截面外轮廓。
根据Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ataper、Wratio、Ttread、THealH、THealV、 TPP、Rbead、TCP、TBP、DapexH和DapexV确定轮胎截面外轮廓。
轮胎截面外轮廓包括轮胎截面外轮廓的外侧轮廓和轮胎截面外轮廓的内侧轮廓，轮胎截面外轮廓的外侧轮廓的部分结构如图1，包括第一圆弧和连接第一圆弧的第二圆弧；轮胎截面外轮廓的内侧轮廓的部分结构如图2，包括第三圆弧和连接第三圆弧的第四圆弧。第三圆弧位于第一圆弧内侧，第四圆弧位于第二圆弧内侧。第一圆弧通过P1、P4和P3三点确定，P1和P3为第一圆弧的端点，P4位于P1和P3之间。第二圆弧通过P3、P5和P2三点确定，P3和P2为第二圆弧的端点，P5位于P3和P2之间。第三圆弧通过P6、P9和P8三点确定，P6和P8为第三圆弧的端点，P9位于P6和P8之间。第四圆弧通过P8、P10和P7三点确定，P8和P7为第四圆弧的端点，P10位于P8和P7之间。
以轮胎中心为原点，轮胎断面的对称轴为Y轴建立平面坐标系。确定轮胎截面外轮廓上部外侧点的坐标所需参数有Rvertical、Wmax和Rrim。P1的横坐标为H1＝0，纵坐标V1可由式(1)计算得到：
Figure RE-GDA0003638303820000051
P2的横坐标H2，纵坐标V2由式(2)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000052
P3的横坐标H3，纵坐标V3由式(3)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000053
其中，C1和C3为可变系数，改变其值可调整P3的位置。P4的横坐标H4，纵坐标V4由式(4)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000054
其中，C3和C4为可变系数，改变其值可调整P4的位置。P5的横坐标H5，纵坐标V5由式(5)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000055
其中，C5和C6为可变系数，改变其值可调整P5的位置。
由于轮胎为铺层结构，各组件层层堆叠而在一起，因此轮胎半截面内侧外轮廓点的坐标可由轮胎半截面外侧轮廓点坐标减去组件的厚度对应得到。需要确定的组件厚度分别有：Ttread、TPP、TBP、TCP、TIL和TSideWall。
为简化计算并方便公式书写，令Tver为胎面厚度、补强层厚度、带束层厚度、胎体帘布层厚度和气密层厚度的和。Thor为轮胎侧壁厚度，由式(6)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000056
其中，C7为可变系数，其与TSideWall共同控制子午线航空轮胎侧壁的厚度。 P6的横坐标H6＝0，纵坐标V6由式(7)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000061
P7的横坐标H7，纵坐标V7由式(8)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000062
令M1为P6与P7纵坐标的差值，由式(9)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000063
P8的横坐标H8，纵坐标V8由式(10)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000064
其中，C8和C9为可变系数。令M2为P6与P8纵坐标的差值，由式(11)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000065
P9的横坐标H9，纵坐标V9由式(12)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000066
令M3为P7与P8横坐标的差值，M4为P7与P8纵坐标的差值，由式(13)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000067
P10的横坐标H10，纵坐标V10由式(14)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000068
其中，C10和C11为可变系数。
胎踵轮廓包括点P11、点P12、点P13和点P14，如图3所示，胎踵轮廓包括 P11和P12所确定的直线、P12和P13所确定的直线、P13和P14所确定的直线。P11、 P12、P13和P14坐标确定所需参数分别为：Wratio、Ataper、Wmax、Rrim、THealH、THealV、 Rbead、TCP和TIL。
P11的横坐标H11，纵坐标V11由式(15)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000071
令M5为P11与P12横坐标的差值，M6为P11与P12纵坐标的差值，由式(16) 计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000072
P12的横坐标H12，纵坐标V12由式(17)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000073
令M7为P13与P11纵坐标的差值，由式(18)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000074
P13的横坐标H13与P11相同，P13的纵坐标V13由式(19)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000075
P14的横坐标H14与P12的横坐标相同，P14的纵坐标V14与P13的纵坐标相同， P14的坐标由式(20)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000081
钢丝圈圆心P15与三角胶顶点P16及对应区域的轮胎外轮廓如图4所示，对应区域的外轮廓由P17、P18、P19、P20、P21和P22构成。所需的参数分别为：DapexH、 DapexV、TCP、TIL、和THealH。
令M8为钢丝圈圆心P15与P13横坐标的差值，由式(21)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000082
P15的纵坐标与P13的纵坐标相同，即P15的横纵坐标由式(22)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000083
子午线航空轮胎的三角胶与钢丝圈贴合在一起，因此三角胶顶点P16可由钢丝圈圆心坐标与DapexH和DapexV两个参数确定，P16的横坐标H16与纵坐标V16由式(23) 计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000084
令M9为胎体帘布层厚度与气密层厚度的和，由式(24)计算可得：
M9＝TCP+TIL (24)
P16的横坐标H16减去胎体帘布层与气密层的厚度即可得到外轮廓内侧上的点P17的横坐标H17，P16的纵坐标V16加上胎体帘布层与气密层的厚度即可得到外轮廓内侧上的点P17的纵坐标V17由式(25)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000085
令M10为胎体帘布层厚度与胎踵横向厚度的和，由式(26)计算可得：
M10＝TCP+THealH (26)
P16的横坐标H16加上胎体帘布层厚度与胎踵横向厚度即可得到外轮廓外侧上的点P18的横坐标H18，P16的纵坐标V16加上胎体帘布层厚度与胎踵横向厚度即可得到外轮廓外侧上的点P18的纵坐标V18，由式(27)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000091
令M11为P14和P17横坐标之差，M12为P14和P17纵坐标之差，由式(28)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000092
其中，C12为M11的系数，C13为M12的系数，改变C12和C13可调整P19的位置，P19的坐标由式(29)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000093
令M13为P14和P19横坐标之差，M14为P14和P19纵坐标之差，由式(28)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000094
其中，C14为M13的系数，C15为M14的系数，改变C14和C15可调整P20的位置，P20的坐标由式(31)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000095
令M15为P17和P19横坐标之差，M16为P17和P19纵坐标之差，由式(32)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000101
其中，C16为M15的系数，C17为M16的系数，改变C16和C17可调整P21的位置，P21的坐标由式(33)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000102
令M17为P13和P18横坐标之差，M18为P13和P18纵坐标之差，由式(34)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000103
其中，C18为M17的系数，C19为M18的系数，改变C18和C19可调整P22的位置，P22的坐标由式(35)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000104
由P2、P23和P18确定轮胎轮廓下半部分的第一条圆弧，P7、P24和P17确定轮胎下半部分第二条圆弧。两条圆弧共同构成轮胎下半部分轮廓，如图5所示。
令M19为P2和P18横坐标之差，M20为P2和P18纵坐标之差，M19和M20由式(36)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000105
其中，C20为M19的系数，C21为M20的系数，改变C20和C21可调整P23的位置，P23的坐标由式(37)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000106
令M21为P7和P17横坐标之差，M22为P7和P17纵坐标之差，M21和M22由式(38)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000111
其中，C22为M21的系数，C23为M22的系数，改变C22和C23可调整P24的位置，P24的坐标由式(39)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000112
至此，由24个点可确定子午线航空轮胎的外轮廓，也可以说，除去点P15和点P16的22个点可确定轮胎截面外轮廓，轮胎截面外轮廓包括点P1、P2、P3、 P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14、P17、P18、P19、P20、P21、 P22、P23和P24。
步骤二、建立钢丝圈与三角胶的几何轮廓。
由钢丝圈圆心坐标P15与钢丝圈直径Rbead可确定钢丝圈的轮廓。由三角胶顶点P16向钢丝圈引出两条切线即可确定三角胶的轮廓，如图6所示，也就是根据P16与钢丝圈的轮廓的切线、钢丝圈的轮廓、P16能够确定三角胶的轮廓。
步骤三、建立气密层与胎体帘布层的几何轮廓。
气密层与胎体帘布层的几何轮廓由P6、P9、P8、P10、P7、P24、P17、P21、 P19、P20、P14、P34、P33、P32、P31、P30、P29、P28、P27、P26和P25构成，如图7 所示。其中P6、P9、P8、P10、P7、P24、P17、P21、P19、P20和P14构成气密层结构的内侧轮廓，P34、P33、P32、P31、P30、P29、P28、P27、P26和P25构成胎体帘布层与胎侧相接的轮廓。P34与P14以直线连接，P34与P33以圆弧连接，圆弧与钢丝圈共圆心。根据轮胎截面外轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Wratio、 Ttread、THealH、THealV、TPP、Rbead、TCP、TBP、DapexH和DapexV确定气密层与胎体帘布层的轮廓，由于钢丝圈的轮廓和三角胶的轮廓位于气密层与胎体帘布层的轮廓中，因为气密层与胎体帘布层的轮廓确定还需根据钢丝圈的轮廓和三角胶的轮廓。根据气密层与胎体帘布层的轮廓和轮胎截面外轮廓能够确定胎踵的轮廓，胎踵的轮廓由P14、P34、P33、P13、P11和P12构成。
P25的横坐标H25与P6的横坐标相同，P25的纵坐标V25由P6的纵坐标加上气密层的厚度与胎体帘布层的厚度得到，P25的坐标由式(40)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000121
P26的横坐标H26与P9的横坐标相同，P26的纵坐标V26由P9的纵坐标加上气密层的厚度与胎体帘布层的厚度得到，P26的坐标由式(41)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000122
P27由P8的横坐标H27与纵坐标V27加上气密层的厚度与胎体帘布层的厚度得到，P27的坐标由式(42)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000123
P28的横坐标H28由P10的横坐标加上气密层的厚度与1.5倍的胎体帘布层的厚度得到，P28的纵坐标与P10的纵坐标相同，P28的坐标由式(43)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000124
P29的横坐标由P7的横坐标加上气密层的厚度与2倍的胎体帘布层的厚度得到，P29的纵坐标与P7的纵坐标相同，P29的坐标由式(44)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000125
P30的横坐标由P24的横坐标加上气密层厚度与2倍的胎体帘布层厚度得到， P30的纵坐标与P23相同，P30的坐标由式(45)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000131
P31的横坐标由P18的横坐标减去胎踵横向厚度THealH得到，P31的纵坐标与 P18的纵坐标相同，P31的坐标由式(46)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000132
P32的横坐标由P22的横坐标减去胎踵横向厚度THealH得到，P32的纵坐标与 P22的纵坐标相同，P32的坐标由式(47)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000133
P33的横坐标由P13的横坐标减去胎踵横向厚度THealH得到，P33的纵坐标与 P13的纵坐标相同，P33的坐标由式(48)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000134
P34的横坐标由P14的横坐标加上气密层的厚度TIL得到，P34的纵坐标与P14的纵坐标相同，P34的坐标由式(49)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000135
步骤四、建立带束层的几何轮廓。
根据气密层与胎体帘布层的轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ttread、 TPP、TCP和TBP确定带束层的轮廓。带束层的轮廓由P25、P26、P27、P35、P36和 P37构成，P37连接P27，如图8所示。
令TICB为气密层厚度、胎体帘布层厚度与带束层厚度的和，由式(50)计算可得：
TICB＝TIL+TCP+TBP (50)
P35的横坐标与P25的横坐标相同，即H35＝0，P35的纵坐标由P25的纵坐标加上带束层的厚度得到，P35的纵坐标由式(51)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000141
P36的横坐标与P26的横坐标相同，P36的纵坐标由P26的纵坐标加上带束层的厚度得到，P36的坐标由式(52)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000142
P37的横坐标与P27的横坐标相同，P37的纵坐标由P27的纵坐标加上带束层的厚度得到，P37的坐标由式(53)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000143
步骤五、建立补强层与胎面的几何轮廓。
根据带束层的轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ttread、TPP、TCP和 TBP确定补强层的轮廓；根据补强层的轮廓和轮胎截面外轮廓确定胎面的轮廓。补强层的轮廓由P35、P36、P37、P40、P39和P38构成，如图9所示。胎面的轮廓由P1、P4、P3、P40、P39和P38构成。
令TICBP为气密层厚度、胎体帘布层厚度、带束层厚度与补强层厚度的和，由式(54)计算可得：
TICBP＝TIL+TCP+TBP+TPP (54)
P38的横坐标与P35的横坐标相同，即H38＝0，P38的纵坐标由P35的纵坐标加上补强层厚度得到，P38的纵坐标由式(55)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000151
P39的横坐标与P36的横坐标相同，P39的纵坐标由P36的纵坐标加上带束层的厚度得到，P39的坐标由式(56)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000152
P40的横坐标与P37的横坐标相同，P40的纵坐标由P37的纵坐标加上带束层的厚度得到，P40的坐标由式(57)计算可得：
Figure RE-GDA0003638303820000153
由P3、P5和P2构成的圆弧与P38、P39和P40构成的圆弧的交点为P41，P40与P41构成分割线将胎面与胎侧区分为两个区域。
根据轮胎截面外轮廓、胎面的轮廓、补强层的轮廓、带束层的轮廓、气密层与胎体帘布层的轮廓和胎踵的轮廓就能够确定胎侧的轮廓，胎侧的轮廓由 (P5、)P2、P23、P18、P22、P13、P33、P32、P31、P30、P29、P28、P27、P37和P40构成。
通常P38和P39、P39和P40、P40和第二圆弧、P35和P36、P36和P37、P25和 P26、P26和P27、P27和P28、P28和P29、P29和P30、P30和P31、P31和P32、P32和 P33、P14和P20、P20和P19、P19和P21、P21和P17、P17和P24、P24和P7均为曲线 /弧线连接，P40和P37、P37和P27均为直线连接。P40和P37的连线构成分割补强层与胎侧的分割线，P37和P27的连线构成分割带束层与胎侧的分割线。P14、P20和P19构成一个圆弧，P18、P22和P13构成一个圆弧，P25、P26和P27构成一个圆弧，P35、P36和P37构成一个圆弧，P27、P28和P29构成一个圆弧，P29、P30和P31构成一个圆弧，P31、P32和P33构成一个圆弧。
对于帘线设计：子午线航空轮胎的帘线通常分为胎体帘线、带束层帘线与补强层帘线，分别对应胎体帘布层、带束层与补强层。由于轮胎的帘布是层层贴合在一起的，即帘线应等距分布在所在的区域，依据这样的特点可分别在胎体帘布层、带束层与补强层建立的帘线模型。帘线在轮胎中的位置如图10所示，从上至下依次对应补强层帘线、带束层帘线与胎体帘线。
为16个几何信息参数与23个调整几何轮廓的参数赋值，即可得到子午线航空轮胎的截面轮廓。本实施例的参数取值如表1所示。由表1的39个参数建立的子午线航空轮胎截面如图11所示。
表1参数数值
R<sub>vertical</sub>＝1270mm W<sub>max</sub>＝455mm R<sub>rim</sub>＝558mm W<sub>ratio</sub>＝0.7
A<sub>taper</sub>＝5° T<sub>IL</sub>＝2mm T<sub>CP</sub>＝6mm T<sub>BP</sub>＝12mm
T<sub>PP</sub>＝4mm T<sub>tread</sub>＝14mm T<sub>SideWall</sub>＝8mm R<sub>baed</sub>＝32mm
T<sub>HealH</sub>＝10mm T<sub>HealV</sub>＝4mm D<sub>apexH</sub>＝14mm D<sub>apexV</sub>＝36mm
C<sub>1</sub>＝0.85 C<sub>2</sub>＝1.68 C<sub>3</sub>＝0.5 C<sub>4</sub>＝1.03
C<sub>5</sub>＝-0.19 C<sub>6</sub>＝0.6 C<sub>7</sub>＝1.5 C<sub>8</sub>＝0.84
C<sub>9</sub>＝0.736 C<sub>10</sub>＝0.38 C<sub>11</sub>＝0.495 C<sub>12</sub>＝0.39
C<sub>13</sub>＝0.62 C<sub>14</sub>＝0.18 C<sub>15</sub>＝0.425 C<sub>16</sub>＝0.7
C<sub>17</sub>＝0.64 C<sub>18</sub>＝0.187 C<sub>19</sub>＝0.42 C<sub>20</sub>＝0.21
C<sub>21</sub>＝0.52 C<sub>22</sub>＝0.79 C<sub>23</sub>＝0.6
采用本发明的子午线航空轮胎几何参数化建模方法通过16个几何信息参数能够简单快速的绘制轮胎轮廓几何，能够快速且准确地建立子午线航空轮胎的几何模型，缩短子午线航空轮胎的研发周期，促进子午线航空轮胎自主设计的能力提升。
相较于传统的CAD绘制轮胎截面轮廓的方法，本方法可通过39个参数快速设计子午线航空轮胎的截面轮廓。16个几何信息参数与23个调整几何轮廓的参数共同决定子午线航空轮胎的截面轮廓，可以通过修改系数快速对轮胎的轮廓进行调整，从而大幅度缩短建立子午线航空轮胎截面轮廓的时间，加速子午线航空轮胎设计迭代过程，缩短子午线航空轮胎设计周期，促进子午线航空轮胎设计能力的提升。
以上所述仅为本发明的优选实例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，方法为：根据轮胎最大直径Rvertical、轮胎截面最大宽度Wmax、轮缘直径Rrim、气密层厚度TIL、胎侧厚度TSideWall、胎圈锥度Ataper、轮辋宽度与轮胎截面宽度之比Wratio、胎面厚度Ttread、胎踵横向厚度THealH、胎踵纵向厚度THealV、补强层厚度TPP、钢丝圈直径Rbead、胎体帘布层厚度TCP、带束层厚度TBP、三角胶顶点与钢丝圈圆心的横向距离DapexH、三角胶顶点与钢丝圈圆心的纵向距离DapexV，建立子午线航空轮胎三维模型。
2.如权利要求1所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，通过所述子午线航空轮胎断面的半侧结构轮廓确定子午线航空轮胎三维模型，所述子午线航空轮胎断面的半侧结构轮廓的确定方法为：根据Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ataper、Wratio、Ttread、THealH、THealV、TPP、Rbead、TCP、TBP、DapexH和DapexV确定气密层与胎体帘布层的轮廓、带束层的轮廓、补强层的轮廓、胎侧的轮廓、胎面的轮廓、钢丝圈的轮廓、三角胶的轮廓和胎踵的轮廓。
3.如权利要求1或2所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述方法具体为：
根据Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ataper、Wratio、Ttread、THealH、THealV、TPP、Rbead、TCP、TBP、DapexH和DapexV确定轮胎截面外轮廓；
根据Wmax、Wratio、TCP、Rbead、THealH、Rrim、THealV、THealV和DapexH确定钢丝圈圆心P15，根据P15和Rbead确定钢丝圈的轮廓；
根据钢丝圈的轮廓、DapexH和DapexV确定三角胶顶点P16，由P16向钢丝圈的轮廓引出两条切线确定三角胶的轮廓；
根据轮胎截面外轮廓、钢丝圈的轮廓、三角胶的轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Wratio、Ttread、THealH、THealV、TPP、Rbead、TCP、TBP、DapexH和DapexV确定气密层与胎体帘布层的轮廓；
根据气密层与胎体帘布层的轮廓和轮胎截面外轮廓确定胎踵的轮廓；
根据气密层与胎体帘布层的轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ttread、TPP、TCP和TBP确定带束层的轮廓；
根据带束层的轮廓、Rvertical、Wmax、Rrim、TIL、TSideWall、Ttread、TPP、TCP和TBP确定补强层的轮廓；
根据补强层的轮廓和轮胎截面外轮廓确定胎面的轮廓；
根据轮胎截面外轮廓、胎面的轮廓、补强层的轮廓、带束层的轮廓、气密层与胎体帘布层的轮廓和胎踵的轮廓确定胎侧的轮廓。
4.如权利要求3所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述胎体帘布层、带束层与补强层内均设有帘线，胎体帘布层内的帘线等间距设置，带束层内的帘线等间距设置，补强层内的帘线等间距设置。
5.如权利要求3所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，
所述轮胎截面外轮廓包括顺次连接的点P1、P4、P3、P5、P2、P23、P18、P22、P13、P11、P12、P14、P20、P19、P21、P17、P24、P7、P10、P8、P9和P6，P6、P9和P8位于一个圆弧上，P8、P10和P7位于另一圆弧上；
所述气密层与胎体帘布层的轮廓包括顺次连接的点P6、P9、P8、P10、P7、P24、P17、P21、P19、P20、P14、P34、P33、P32、P31、P30、P29、P28、P27、P26和P25，P14与P34通过直线连接，P34与P33通过圆弧连接，且连接P34与P33的圆弧与钢丝圈共圆心；
胎踵的轮廓包括顺次连接的点P14、P34、P33、P13、P11和P12；
带束层的轮廓包括顺次连接的点P25、P26、P27、P37、P36和P35；
补强层的轮廓包括顺次连接的点P35、P36、P37、P40、P39和P38；
胎面的轮廓包括顺次连接的点P1、P4、P3、P40、P39和P38；
胎侧的轮廓包括顺次连接的点P2、P23、P18、P22、P13、P33、P32、P31、P30、P29、P28、P27、P37和P40。
6.如权利要求3所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述P1、P4和P3构成一个圆弧，点P3、P5和P2构成一个圆弧，P2、P23和P18构成一个圆弧，点P6、P9和P8构成一个圆弧，点P8、P10和P7构成一个圆弧，P7、P24和P17构成一个圆弧，P38、P39和P40构成一个圆弧，点P3、P5和P2构成的圆弧与点P38、P39和P40构成的圆弧的交点为P41，P40与P41构成分割胎面与胎侧的分割线。
7.如权利要求3所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述P14和P12通过直线连接，P12和P11通过直线连接，P11和P13通过直线连接。
8.如权利要求3所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述P1的横坐标为H1＝0，P1的纵坐标V1为：
Figure FDA0003479951680000031
P2的横坐标和纵坐标V2为：
Figure FDA0003479951680000032
P3的横坐标H3和纵坐标V3为：
Figure FDA0003479951680000033
P4的横坐标H4和纵坐标V4为：
Figure FDA0003479951680000034
P5的横坐标H5和纵坐标V5为：
Figure FDA0003479951680000035
P6的横坐标H6＝0，P6的纵坐标V6为：
Figure FDA0003479951680000036
P7的横坐标H7和纵坐标V7为：
Figure FDA0003479951680000041
P8的横坐标H8和纵坐标V8为：
Figure FDA0003479951680000042
P9的横坐标H9和纵坐标V9为：
Figure FDA0003479951680000043
P10的横坐标H10和纵坐标V10为：
Figure FDA0003479951680000044
其中，C1、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11均为可变系数，
Figure FDA0003479951680000045
Figure FDA0003479951680000046
Figure FDA0003479951680000047
Figure FDA0003479951680000048
9.如权利要求8所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述P11的横坐标H11和纵坐标V11为：
Figure FDA0003479951680000049
P12的横坐标H12和纵坐标V12为：
Figure FDA0003479951680000051
P13的横坐标和纵坐标V13为：
Figure FDA0003479951680000052
P14的横坐标H14和纵坐标V14为：
Figure FDA0003479951680000053
P15的横坐标H15和纵坐标V15为：
Figure FDA0003479951680000054
P16的横坐标H16和纵坐标V16为：
Figure FDA0003479951680000055
P17的横坐标H17和纵坐标V17为：
Figure FDA0003479951680000056
P18的横坐标H18和纵坐标V18为：
Figure FDA0003479951680000057
P19的横坐标H19和纵坐标V19为：
Figure FDA0003479951680000061
P20的横坐标H20和纵坐标V20为：
Figure FDA0003479951680000062
P21的横坐标H21和纵坐标V21为：
Figure FDA0003479951680000063
P22的坐标H22和纵坐标V22为：
Figure FDA0003479951680000064
P23的坐标H23和纵坐标V23为：
Figure FDA0003479951680000065
P24的坐标H24和纵坐标V24为：
Figure FDA0003479951680000066
其中，C12为M11的系数，C13为M12的系数，C14为M13的系数，C15为M14的系数，C16为M15的系数，C17为M16的系数，C18为M17的系数，C19为M18的系数，C20为M19的系数，C21为M20的系数，C22为M21的系数，C23为M22的系数，
Figure FDA0003479951680000071
Figure FDA0003479951680000072
Figure FDA0003479951680000073
M9＝TCP+TIL (24)
M10＝TCP+THealH (26)
Figure FDA0003479951680000074
Figure FDA0003479951680000075
Figure FDA0003479951680000076
Figure FDA0003479951680000077
Figure FDA0003479951680000078
Figure FDA0003479951680000079
10.如权利要求9所述的子午线航空轮胎几何参数化建模方法，其特征在于，所述P25的横坐标H25和纵坐标V25为：
Figure FDA00034799516800000710
P26的横坐标H26和纵坐标V26为：
Figure FDA0003479951680000081
P27的横坐标H27与纵坐标V27为：
Figure FDA0003479951680000082
P28的横坐标H28与纵坐标V28为：
Figure FDA0003479951680000083
P29的横坐标H29与纵坐标V29为：
Figure FDA0003479951680000084
P30的横坐标H30与纵坐标V30为：
Figure FDA0003479951680000085
P31的横坐标H31与纵坐标V31为：
Figure FDA0003479951680000086
P32的横坐标H32与纵坐标V32为：
Figure FDA0003479951680000087
P33的横坐标H33与纵坐标V33为：
Figure FDA0003479951680000091
P34的横坐标H34与纵坐标V34为：
Figure FDA0003479951680000092
P35的横坐标H35与纵坐标V35为：
Figure FDA0003479951680000093
P36的横坐标H36与纵坐标V36为：
Figure FDA0003479951680000094
P37的横坐标H37与纵坐标V37为：
Figure FDA0003479951680000095
P38的横坐标H38＝0，P38的纵坐标V38为：
Figure FDA0003479951680000096
P39的横坐标H39与纵坐标V39为：
Figure FDA0003479951680000097
P40的横坐标H40与纵坐标V40为：
Figure FDA0003479951680000101
其中，TICB＝TIL+TCP+TBP (50)
TICBP＝TIL+TCP+TBP+TPP (54)。
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