CN108614935A - 一种快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，通过设置轮胎基本参数；确定节距排列顺序；提取激励；生成激励分布图；对提取出来的激励作傅里叶变换；对上步傅里叶变换结果，生成节距噪声频谱图。本发明的方法在满足轮胎花纹设计要求的基础上，可以快速实现在节距噪声相对较低的情况下完成轮胎花纹节距排列。
Description
技术领域
本发明涉及一种可快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，可用于轮胎设计与分析研究机构，方便快速实现轮胎花纹节距噪声预测。
背景技术
车辆作为人们出行必备的交通工具，其舒适性和安全性日益受到大家的关注。车辆在高速行驶的过程中，其产生的噪声不容忽视，因此很多轮胎设计研究部门期望能够最大限度地降低车辆高速行驶是带来的噪声，以提高车辆的驾驶舒适性。现有技术中存在大量降噪的研究，例如江苏大学的专利CN104765906A公开了一种轮胎外轮廓声学贡献度分析方法，分析方法包括三个部分：划分轮胎声学网格外轮廓，分析声学传递向量；导入轮胎模态的有限元分析结果及施加轮胎在路面稳态滚动时所受的径向激励力，通过轮胎结构网格分析轮胎的模态参与因子；通过模态声学传递向量技术分析轮胎振动辐射噪声和轮胎外轮廓的声学贡献度；从而分析得到轮胎振动辐射噪声及轮胎外轮廓各个部件对其噪声水平的贡献度。合肥工业大学的专利CN106777844A公开了一种轮胎噪声喇叭放大效应的预测方法，将轮胎简化为一个刚性圆柱体，根据刚性圆柱体表面振速等于零的边界条件，建立等效源强度与声场声压的传递关系；根据点源的声辐射规律求得圆柱体表面声压，利用圆柱体表面声压，并结合等效源强度与声压的传递关系可以计算出等效源强度；并结合有圆柱体时测量点处的声压获得轮胎噪声的喇叭放大效应值。米其林技术公司的专利CN102472691A在预测轮胎在路面上的滚动噪音的方法的过程中，用于预测轮胎的滚动噪音的规律。
然而上述研究并未关注轮胎的花纹结构对噪声的影响。发明人研究发现轮胎的噪音主要是由于轮胎胎面纹路与路面接触而产生的。轮胎设计者试图通过改变胎面节距排列方式实现在轮胎设计之初最大限度地降低轮胎的节距噪音。
在轮胎花纹中，所有节距长度相同的轮胎花纹，称为单节距花纹。由多种不同长度节距组成的轮胎花纹，称为变节距花纹。单节距花纹的地面敲击噪声比较大，通常为了避免大的敲击噪声，在设计节距时，采用多种长度节距。但是节距长度的选取也需要考虑多种因素。汽车在雨天行驶时，轮胎在湿路面行驶时的抓着力就尤为重要。所以出于湿地抓地力的考虑，节距长度不能太大。节距长度的选取还与轮胎的操纵性和磨耗性能相关，节距长度太小，或则花纹的海陆比太小，花纹块的刚性不够，轮胎的操纵性和磨耗性能均可能不好。所以轮胎节距设计是轮胎设计的一个关键部分。
不同的轮胎节距排列方式，其节距噪声也有所不同。如何从众多的节距排列方式中，找到噪声性能好的排列，是一个难题。
因此，为了达到适应轮胎花纹设计的特殊要求，就需要发明一种快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，指导轮胎花纹设计工作者改进设计方案，缩短设计周期。
发明内容
本发明的目的是提供一种在满足轮胎花纹设计要求的基础上，实现在节距噪声相对较低的情况下完成轮胎花纹节距排列。
本发明采用计算机程序设计语言python快速完成花纹胎面节距噪声预测的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，包含以下步骤：
第一步，设置轮胎基本参数，本步骤主要设置用于花纹节距噪声预测所需的各项参数，具体包括轮胎直径D(单位为mm)，节距种类及其长度Li(Li表示第i种节距的长度，单位为mm)，车辆行驶速度V(单位为m/s)；
第二步，确定节距排列顺序，在轮胎花纹设计过程中，轮胎花纹并不是单个节距构成，而是由多种类型的节距按照一定规则相互组合而成，不同的节距排列顺序产生不同的节距噪声；
第三步，提取激励，在确定了花纹节距排列顺序之后，需要提取激励，假设每种类型节距产生的激励与节距的质量分布相关，可以表示为f＝f(x)，其中的x是节距横向质量分布系数，轮胎在滚动过程中不断做周期运动，其周期为T＝πDV，轮胎在滚动的过程中，周向分布的花纹节距依次与地面向接触，在节距完全和地面相接触的过程过，由于节距与地面之间不发生相互之间的滑动，被认为相互节距不产生振动，一旦节距离开地面，瞬时产生一个激励，相邻两次激励产生的时间间隔表示为Δt＝T·Li/πD。据此确定轮胎在一个周期滚动中的激励；
第四步，生成激励分布图，由第三步的结果生成激励分布图，以作为t为横轴，激励函数f(x)作为纵轴；
第五步，傅里叶变换，对第四步提取出来的激励作傅里叶变换；
第六步，对上步傅里叶变换结果，生成节距噪声频谱图；
本发明所提出的快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，能实现在节距噪声相对较低的情况下完成轮胎花纹节距排列。这样大大提高了花纹设计工作者的工作效率，节省了大量的时间。
附图说明
图1是本发明的实施流程图；
图2是轮胎花纹节距排列图；
图3是一个周期的激励分布；
图4是节距噪声频谱图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
图1是本发明处理方法的实施流程图，下面以一个轮胎节距噪声预测的实例按本发明的处理方法及过程进行具体说明。
第一步，设置参数，本实施例以185/65R14型号轮胎为例，其轮胎外直径为630mm，轮胎滚动速度为60Km/h，节距种类为3种，标记为A，B，C，对应的节距长度分别为L1＝24mm，L2＝30mm，L3＝36mm，；
第二步，确定节距排列顺序，本实施例中，节距种类为3种，对应的节距长度分别为L1＝24mm，L2＝30mm，L3＝36mm，设置花纹节距排列为：ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCCC可以计算得到花纹节距总数N＝65；
第三步，提取激励，本实施例中，通过计算可以得到轮胎转动一周所需要的时间为T＝0.118，轮胎在1秒时间内转动的圈数为8.47圈，本实施例轮胎敲击噪声频率为551Hz。本实施例花纹节距产生的激励(t，f)对应为(0.0014423，f(A))，(0.0032452，f(B))，(0.0054087，f(C))，(0.0068510，f(A))，(0.0086539，f(B))，(0.010817，f(C))，(0.012260，f(A))，(0.014063，f(B))…(0.11584，f(C)),(0.118，f(C))，其中t表示时间，f是一个激励函数，本实例中f(A)＝0.8，f(B)＝1.0，f(C)＝1.2；
第四步，激励分布图；
第五步，傅里叶变换，对第三步提取的激励作傅里叶变换；
第六步，生成节距噪声频谱。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，包含以下步骤：
第一步，设置轮胎基本参数；
第二步，确定节距排列顺序；
第三步，提取激励，在确定了花纹节距排列顺序之后，需要提取激励，假设每种类型节距产生的激励与节距的质量分布相关，可以表示为f＝f(x)，其中的x是节距横向质量分布系数，轮胎在滚动过程中不断做周期运动，其周期为T＝πD/V，轮胎在滚动的过程中，周向分布的花纹节距依次与地面向接触，在节距完全和地面相接触的过程过，由于节距与地面之间不发生相互之间的滑动，被认为相互节距不产生振动，一旦节距离开地面，瞬时产生一个激励，相邻两次激励产生的时间间隔表示为Δt＝T·Li/πD，据此确定轮胎在一个周期滚动中的激励；
第四步，生成激励分布图，由第三步的结果生成激励分布图；
第五步，傅里叶变换，对第四步提取出来的激励作傅里叶变换；
第六步，对上步傅里叶变换结果，生成节距噪声频谱图。
2.根据权利要求1所述的快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，其特征在于：采用计算机程序设计语言python快速完成花纹胎面节距噪声预测。
3.根据权利要求1所述的快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法，其特征在于：所述参数包括轮胎直径D，节距种类及其长度Li，车辆行驶速度V。
4.权利要求1-3任一项所述快速实现轮胎花纹节距噪声预测的方法的用途，用于轮胎设计与分析研究。
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