一种轮胎花纹沟槽体积分布曲线的创建方法、设备和计算机程序产品与流程

1.本发明涉及轮胎结构设计技术领域，尤其涉及一种轮胎花纹沟槽体积分布曲线的创建方法、设备和计算机程序产品。


背景技术：

2.轮胎，作为车辆与地面接触的唯一媒介，肩负着承重、刹车以及行车安全等重要职责。而车辆在正常路面上行驶时，轮胎真正与地面接触的面积，就是其花纹部分。轮胎花纹起着增大轮胎与地面的摩擦力、降低胎噪增强舒适性、为轮胎散热，排水、提升车辆操控性能、提升视觉效果等多方面的重要功能，是轮胎设计中最重要的项目之一。
3.由于花纹的存在，在轮胎外轮廓和花纹沟底间的空间并不完全由橡胶材料填充，而是部分是橡胶，部分是花纹沟槽（花纹筋和钢片等）。因此在材料分布图设计时，不能直接计算轮廓线与最外层带束之间的体积作为胎面材料体积；在型胶设计时，也不能直接使用轮廓线来测量各个位置对应的半成品厚度，而是需要结合花纹海陆比进行修正（剔除花纹沟槽的影响）。在传统的设计工作中，海陆比通常是来自二维花纹图，与实际的模具存在不小的差异。这也造成了胎面部分材料体积、质量的计算工作量大，而且设计的准确性严重依赖于设计人员的经验。


技术实现要素：

4.为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种轮胎花纹沟槽体积分布曲线的创建方法，该曲线与外轮廓线间的部分是花纹筋和钢片等所占体积，该曲线以下是橡胶所占体积，从而将复杂的3d问题转化为相对简单的2d问题。由于该曲线从三维花纹图计算得到，体积与实际模具一致，具备很高的精度，可以用于材料分布图计算胎面部分材料质量和胎面型胶设计的参考。
5.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种轮胎花纹沟槽体积分布曲线的创建方法，该方法包括以下的步骤：步骤1：按实际花纹建立3d花纹模型；步骤2：将花纹沟底轮廓线和外轮廓线分别进行对称和结合，形成完整的轮廓线；步骤3：将完整的花纹沟底轮廓线向内平行一定距离，进行光顺，获得曲率连续一致的内曲线tline；步骤4：将完整的外轮廓线向外平行一定距离；进行光顺，获得曲率连续的外曲线pline；步骤5：在tline上按指定值均匀分布分割点，过每个分割点做tline的法线作为分割线，将这些分割线绕旋转轴旋转360
°
，形成分割面；步骤6：连接相邻两条分割线与pline交点的直线；将这些直线绕旋转轴旋转360
°
，形成外轮廓面；
步骤7：相邻两个分割面与外轮廓面、3d花纹模型表面之间形成的封闭空间就是该区域的花纹沟槽占据的空间，获取这一体积数值v；步骤8：从体积值v计算该区域对应的坐标点：步骤9：连接各坐标点，形成花纹沟槽体积分布曲线。
6.作为优选，所述旋转轴选用y轴。
7.作为优选，如果花纹沟底轮廓线和外轮廓线是完整的轮廓线，略去步骤2。
8.作为优选，步骤3将完整的花纹沟底轮廓线向内平行1-3mm距离；步骤4将完整的外轮廓线向外平行内平行1-3mm距离。
9.作为优选，步骤5在tline上按指定0.5mm均匀分布分割点。
10.作为优选，步骤8 的方法如下：yz平面上4点连线形成的四边形单元绕y轴旋转成实体的体积v’，点1、4是前一单元与本单元的交界点，点2、3是后一单元与本单元的交界点；以逆时针方向计算为例，体积v’按下式计算：如果将步骤7获取的体积v等于体积v’，点1、2是相邻两条分割线与pline交点，点4是前一单元与本单元的相邻点， 3点坐标已知，从上式计算可获得点3的坐标；点3与点4连线的中点就是本单元的坐标点。
11.进一步，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任意一项技术方案所述方法的步骤5）-步骤9）。
12.进一步，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述任意一项技术方案所述方法的步骤5）-步骤9）。
13.进一步，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述任意一项技术方案所述方法的步骤5）-步骤9）。
14.本发明由于采用了上述的技术方案，采用准确的花纹沟槽体积分布曲线，使材料分布图设计时就可以获取准确的胎冠材料体积、质量，从而在结构设计阶段就能够通过计算得到产品的设计质量，有利于精准地进行开发成本分析；同时，在施工设计时，能够确定胎面部件的体积分布（需要后续程序配合），有利于提高胎面型胶设计的准确度（见图6）。
附图说明
15.图1为本发明的方法的流程图。
16.图2为轮胎的3d花纹模型图。
17.图3为本发明 pline、tline示例图。
18.图4为本发明计算原理图。
19.图5为本发明获得花纹沟槽体积分布曲线图。
20.图6为本发明获得花纹沟槽体积分布曲线图在材料分布图和施工设计中的应用。
21.图7为本发明的程序界面。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
23.如图1所示，一种轮胎花纹沟槽体积分布曲线的创建方法，该方法包括以下的步骤：步骤1：按实际花纹建立3d花纹模型（以y轴为旋转轴），见图2。
24.步骤2：将花纹沟底轮廓线和外轮廓线分别进行对称、结合，形成完整的轮廓线。如果是完整的轮廓线，这一步可以略去。
25.步骤3：将完整的花纹沟底轮廓线向内平行一定距离（如2mm），进行光顺，获得曲率连续一致的内曲线tline。
26.步骤4：将完整的外轮廓线向外平行一定距离（如2mm），进行光顺，获得曲率连续的外曲线pline。
27.以下步骤可采用编程实现：步骤5：在tline上按指定值（如0.5mm）均匀分布分割点，过每个分割点做tline的法线（分割线）。将这些分割线绕y轴旋转360
°
，形成分割面。
28.步骤6：连接相邻两条分割线与pline交点（点1、点2）的直线。将这些直线绕y轴旋转360
°
，形成外轮廓面。
29.步骤7：相邻两个分割面与外轮廓面、3d花纹模型表面之间形成的封闭空间就是该区域的花纹沟槽占据的空间，catia可以直接获取这一体积数值v。
30.步骤8：从体积值v计算该区域对应的坐标点：yz平面上4点连线形成的四边形单元绕y轴旋转成实体的体积v’，点1、4是前一单元与本单元的交界点，点2、3是后一单元与本单元的交界点；以逆时针方向计算为例，体积v’按下式计算：如果将步骤7获取的体积v等于体积v’，点1、2是相邻两条分割线与pline交点，点4是前一单元与本单元的相邻点， 3点坐标已知，从上式计算可获得点3的坐标；点3与点4连线的中点就是本单元的坐标点。
31.步骤9：连接各坐标点，形成花纹沟槽体积分布曲线（如图5所示）。
32.本发明采用准确的花纹沟槽体积分布曲线，使材料分布图设计时就可以获取准确的胎冠材料体积、质量，从而在结构设计阶段就能够通过计算得到产品的设计质量，有利于精准地进行开发成本分析；同时，在施工设计时，能够确定胎面部件的体积分布（需要后续程序配合），有利于提高胎面型胶设计的准确度（见图6）。
33.本发明的技术方案通过caa编程，成为易于使用的工具。
34.1、启动程序，呈现程序界面（见图7）；2、依次选择花纹实体、tline、pline；3、确定计算精度t；
4、按“确定”进行体积计算，从而得到花纹沟槽体积分布曲线。
35.以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。