CN115711753A - 一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，包括以下步骤：根据待测车型信息，确定轮胎的规格型号、胎侧载荷LI、使用气压p、轮荷F参数；将轮胎安装在测试轮辋上，充气至使用气压，静置设定时间后，安装在综合刚度机上，按照设定加载速度对轮胎进行加载，施加载荷至胎侧载荷LI；引入轮胎气压对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在某一气压下的半径与气压之间的关系；引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系。本发明有益效果：根据汽车轮胎自身固有的频率特性，引入载荷影响系数和气压影响系数，通过各个阶次循环迭代计算的步骤，提出了一种预测汽车轮胎在某个速度下均匀性表现较差的计算方法。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件性能测试技术领域，尤其是涉及一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，整车平顺性逐渐成为汽车产品进一步提升其市场竞争力的关键点所在。作为唯一和路面接触的零部件，轮胎的高速均匀性是影响整车平顺性的关键性指标之一，轮胎在某个速度下均匀性表现不好会导致整车在该速度下有明显的抖动，使得汽车在驾驶和乘坐上有不好的体验。由于目前现行的整车平顺性主要以试验场的主观评价为主，汽车企业在选择轮胎的过程中要不断的进行送样和测试，需要承担大量的时间成本和金钱成本。而轮胎台架上的均匀性测试也通常只进行几个速度点，如果进行全部速度下的测试，轮胎会发生损坏，十分危险。因此，提出一种轮胎高速均匀性预测的方法，可以科学合理的为整车企业前期选型阶段提出指导，能够一定程度的降低企业的成本，降低试验的盲目性和不确定性。
作为唯一与地面接触的零部件，相同的轮胎使用在不同的车型上，会因为使用气压的不同，承受载荷的不同改变其性能。由于汽车产品类型较多，根据不同的气压，不同的载荷对轮胎进行所有速度下的均匀性测试是不现实的。而频率特性作为轮胎的固有属性，不受众多使用因素的影响而改变。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，可以降低整车企业的汽车开发周期和开发成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，包括以下步骤：
S1、根据待测车型信息，确定轮胎的规格型号、胎侧载荷LI、使用气压p、轮荷F参数；
S2、将步骤S1中的轮胎安装在测试轮辋上，充气至使用气压，静置设定时间后，安装在综合刚度机上，按照设定加载速度对轮胎进行加载，施加载荷至胎侧载荷LI；
S3、引入轮胎气压对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在某一气压下的半径与气压之间的关系；
S4、引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系；
S5、对轮胎的尺寸进行归一化处理，得到当前气压载荷工况下的轮胎修正尺寸；
S6、循环计算出轮胎均匀性表现差的速度点。
进一步的，在步骤S2中，采集加载过程中轮胎的变形量和轮胎所受径向力，轮胎的变形量和轮胎所受的径向力呈一次函数关系，使用最小二乘法进行拟合，计算出轮胎的径向刚度k；
然后将径向刚度试验后的轮胎轮辋组合体抬起，使轮胎不接触其他平面，在轮胎周向均布多个加速度传感器，使用力锤激励胎面采集响应信号，获得频响曲线，分析后可以得到轮胎一阶径向固有频率fr，以及一阶切向固有频率ft。
进一步的，在步骤S3中，记录轮胎规格为A/B R C，其中，A为轮胎断面宽度，B为轮胎高宽比，C为轮胎使用的轮辋名义直径；
记录常数m，当轮胎为标准型轮胎时，m=180；
当轮胎为增强型轮胎时，m=220；
r1=H（p）=0.9858*（25*A*B+12.7*C）+5.09+（p-m）/25π；
其中，
r1，表示轮胎在某气压p下的半径；
p，表示轮胎的使用气压（kPa）；
A，表示轮胎名义断面宽度（mm）；
B，表示轮胎名义高宽比（%）；
C，表示轮胎配用轮辋名义直径（inch）；
进一步的，在步骤S4中，引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系：
r2=G（F）=r1-F/k
其中，
r2，表示同时考虑轮胎使用气压及使用载荷后的轮胎半径（mm）；
F，表示轮胎设计轮荷（N）；
k，表示轮胎径向刚度（N/mm）；
对r1和r2进行归一化处理，则可以得到轮胎半径
进一步的，在步骤S5中，利用公式r=M（F,P）对轮胎的尺寸进行归一化处理，得到当前气压载荷工况下的轮胎修正尺寸。
进一步的，在步骤S6中，利用下述公式循环计算出轮胎均匀性表现差的速度点：
其中，Ni为1,2,3……16的整数；
a为单位换算常数；
f为轮胎固有频率（Hz）；
p为当前轮胎使用气压（kPa）；
F为轮胎设计轮荷（N）；
k为轮胎径向刚度（N/mm）；
A为轮胎名义断面宽度（mm）；
B为轮胎名义高宽比（%）；
C为轮胎配用轮辋名义直径（inch）；
m为轮胎使用类型常数，当轮胎为标准型时，m=180kPa；当轮胎为增强型时，m=220kPa。
进一步的，当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶径向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即RFV出现波峰时的速度；
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶切向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即TFV出现波峰时的速度。
一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
一种服务器，包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
相对于现有技术，本发明所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法具有以下有益效果：
本发明所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，可以快速准确的计算出汽车轮胎在某一使用气压和某一使用载荷下均匀性表现较差的速度值，不仅能够有效的预测装载某款轮胎时，汽车产品可能出现抖动的速度值，而且能够降低企业在汽车开发阶段轮胎选型的范围，能够进一步有效的降低汽车企业在开发阶段的时间成本和经费成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施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。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明针对现有汽车零部件性能试验技术中存在的不足，根据汽车轮胎自身固有的频率特性，引入载荷影响系数和气压影响系数，通过各个阶次循环迭代计算的步骤，提出了一种预测汽车轮胎在某个速度下均匀性表现较差的计算方法。
本发明的目的是通过如下措施来实现：
首先根据目标车型的设计值，确定轮胎的规格型号、胎侧载荷LI、使用气压p、轮荷F这些参数，同时需要确定轮胎的使用类型是标准型还是增强型。这些参数均是在汽车设计阶段提出的参数，无需进行试验获得。
将轮胎安装在测试轮辋上，充气至使用气压。静置3h后，安装在综合刚度机上，按照50mm/min的加载速度对轮胎进行加载，施加载荷至胎侧载荷LI。采集加载过程中轮胎的变形量和其所受径向力。轮胎的变形量和其所受的径向力呈一次函数关系，对其使用最小二乘法进行拟合，计算出轮胎的径向刚度k。
然后将径向刚度试验后的轮胎轮辋组合体抬起，使轮胎不接触其他平面。在轮胎周向均布12个加速度传感器，使用力锤激励胎面采集响应信号，获得频响曲线，分析后可以得到轮胎一阶径向固有频率fr，及一阶切向固有频率ft。
引入轮胎气压对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在某一气压下的半径r与气压之间p的关系。记录轮胎规格A/B R C，其中，A为轮胎断面宽度，B为轮胎高宽比，C为轮胎使用的轮辋名义直径。另记录常数m，当轮胎为标准型轮胎时，m=180；当轮胎为增强型轮胎时，m=220。
r1=H（p）=0.9858*（25*A*B+12.7*C）+5.09+（p-m）/25π
再引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系。
r2=G（F）=r1-F/k
对r1和r2进行归一化处理，则可以得到轮胎半径
则可以通过下式循环计算出均匀性表现较差的速度点。
其中，Ni为1,2,3……16的整数。
a为单位换算常数；
f为轮胎固有频率（Hz）；
p为当前轮胎使用气压（kPa）；
F为轮胎设计轮荷（N）；
k为轮胎径向刚度（N/mm）；
A为轮胎名义断面宽度（mm）；
B为轮胎名义高宽比（%）；
C为轮胎配用轮辋名义直径（inch）；
m为轮胎使用类型常数，当轮胎为标准型时，m=180kPa；当轮胎为增强型时，m=220kPa；
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶径向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即RFV出现波峰时的速度。
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶切向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即TFV出现波峰时的速度。
步骤1：根据车型信息，确定轮胎的规格型号、胎侧载荷LI、使用气压p、轮荷F这些参数，同时需要确定轮胎的使用类型是标准型还是增强型。
步骤2：将轮胎安装在测试轮辋上，充气至使用气压。静置3h后，安装在综合刚度机上，按照50mm/min的加载速度对轮胎进行加载，施加载荷至胎侧载荷LI。采集加载过程中轮胎的变形量和其所受径向力。轮胎的变形量和其所受的径向力呈一次函数关系，对其使用最小二乘法进行拟合，计算出轮胎的径向刚度k。
然后将径向刚度试验后的轮胎轮辋组合体抬起，使轮胎不接触其他平面。在轮胎周向均布12个加速度传感器，使用力锤激励胎面采集响应信号，获得频响曲线，分析后可以得到轮胎一阶径向固有频率fr，及一阶切向固有频率ft。
步骤3：引入轮胎气压对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在某一气压下的半径r与气压之间p的关系。记录轮胎规格A/B R C，其中，A为轮胎断面宽度，B为轮胎高宽比，C为轮胎使用的轮辋名义直径。另记录常数m，当轮胎为标准型轮胎时，m=180；当轮胎为增强型轮胎时，m=220。
r1=H（p）=0.9858*（25*A*B+12.7*C）+5.09+（p-m）/25π
步骤4：引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系。
r2=G（F）=r1-F/k
对r1和r2进行归一化处理，则可以得到轮胎半径
步骤5：利用公式r=M（F,P）对轮胎的尺寸进行归一化处理，得到当前气压载荷工况下的轮胎修正尺寸。
步骤6：利用以下公式计算：
其中，Ni为1,2,3……16的整数。
a为单位换算常数；
f为轮胎固有频率（Hz）；
p为当前轮胎使用气压（kPa）；
F为轮胎设计轮荷（N）；
k为轮胎径向刚度（N/mm）；
A为轮胎名义断面宽度（mm）；
B为轮胎名义高宽比（%）；
C为轮胎配用轮辋名义直径（inch）；
m为轮胎使用类型常数，当轮胎为标准型时，m=180kPa；当轮胎为增强型时，m=220kPa；
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶径向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即RFV出现波峰时的速度。
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶切向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即TFV出现波峰时的速度。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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)
1.一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据待测车型信息，确定轮胎的规格型号、胎侧载荷LI、使用气压p、轮荷F参数；
S2、将步骤S1中的轮胎安装在测试轮辋上，充气至使用气压，静置设定时间后，安装在综合刚度机上，按照设定加载速度对轮胎进行加载，施加载荷至胎侧载荷LI；
S3、引入轮胎气压对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在某一气压下的半径与气压之间的关系；
S4、引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系；
S5、对轮胎的尺寸进行归一化处理，得到当前气压载荷工况下的轮胎修正尺寸；
S6、循环计算出轮胎均匀性表现差的速度点。
2.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，在步骤S2中，采集加载过程中轮胎的变形量和轮胎所受径向力，轮胎的变形量和轮胎所受的径向力呈一次函数关系，使用最小二乘法进行拟合，计算出轮胎的径向刚度k；
然后将径向刚度试验后的轮胎轮辋组合体抬起，使轮胎不接触其他平面，在轮胎周向均布多个加速度传感器，使用力锤激励胎面采集响应信号，获得频响曲线，分析后可以得到轮胎一阶径向固有频率fr，以及一阶切向固有频率ft。
3.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，在步骤S3中，记录轮胎规格为A/B R C，其中，A为轮胎断面宽度，B为轮胎高宽比，C为轮胎使用的轮辋名义直径；
记录常数m，当轮胎为标准型轮胎时，m=180；
当轮胎为增强型轮胎时，m=220；
r1=H（p）=0.9858*（25*A*B+12.7*C）+5.09+（p-m）/25π；
其中，
r1，表示轮胎在某气压p下的半径；
p，表示轮胎的使用气压（kPa）；
A，表示轮胎名义断面宽度（mm）；
B，表示轮胎名义高宽比（%）；
C，表示轮胎配用轮辋名义直径（inch）。
4.根据权利要求1或3所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，在步骤S4中，引入载荷对尺寸的影响因子，计算得到轮胎在当前气压下的半径与载荷之间的关系：
r2=G（F）=r1-F/k
其中，
r2，表示同时考虑轮胎使用气压及使用载荷后的轮胎半径（mm）；
表示轮胎设计轮荷（N）；
k，表示轮胎径向刚度（N/mm）；
对r1和r2进行归一化处理，则可以得到轮胎半径
5.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，在步骤S5中，利用公式r=M（F,P）对轮胎的尺寸进行归一化处理，得到当前气压载荷工况下的轮胎修正尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于，在步骤S6中，利用下述公式循环计算出轮胎均匀性表现差的速度点：
其中，Ni为1,2,3……16的整数；
a为单位换算常数；
f为轮胎固有频率（Hz）；
p为当前轮胎使用气压（kPa）；
F为轮胎设计轮荷（N）；
k为轮胎径向刚度（N/mm）；
A为轮胎名义断面宽度（mm）；
B为轮胎名义高宽比（%）；
C为轮胎配用轮辋名义直径（inch）；
m为轮胎使用类型常数，当轮胎为标准型时，m=180kPa；当轮胎为增强型时，m=220kPa。
7.根据权利要求6所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法，其特征在于：当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶径向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即RFV出现波峰时的速度；
当代入公式中的轮胎固有频率f为一阶切向频率时，通过循环Ni的数值，可以计算出所有轮胎均匀性表现较差的速度点，即TFV出现波峰时的速度。
8.一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，其特征在于：所述处理器用于执行上述权利要求1-7任一所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
9.一种服务器，其特征在于：包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
10.一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的一种汽车轮胎高速均匀性的预测方法。
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