[發(fā)明專利]一種輪胎花紋溝泵吸噪聲聲源識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410071700.X
• 申請(qǐng)日: 2014-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN104344967B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周海超;王國林;楊建;梁晨;李昭;李國瑞;薛開鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 風(fēng)神輪胎股份有限公司
• 主分類號(hào): G01M17/02
• 分類號(hào): G01M17/02;G06F17/50
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司41109
• 代理人: 張春,王曉麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車輛輪胎的設(shè)計(jì)方法，具體為一種輪胎花紋溝噪聲聲源識(shí)別及改進(jìn)方法。

背景技術(shù)

輪胎噪聲是汽車四大噪聲源成分之一，占據(jù)40％之多的比例，且隨行駛速度的增加而持續(xù)增加。研究表明乘用車車速超過50km／h時(shí)、載重車速度超過70km／h，輪胎噪聲就會(huì)凸現(xiàn)出來并迅速占據(jù)車輛噪聲源主要位置。為了限制輪胎噪聲的大小，2009年歐盟頒布的EC1222／2009《有關(guān)燃油效率及其他參數(shù)的輪胎標(biāo)簽》，對(duì)輪胎噪聲、滾動(dòng)阻力、濕路面抓著性能提出了具體的限級(jí)和實(shí)施日期，并且在2012年7月1日正式實(shí)施。日本、韓國、美國等國家也制定并實(shí)施了類似的輪胎標(biāo)簽法規(guī)。然而，據(jù)中國商用汽車網(wǎng)報(bào)道，目前中國制造商生產(chǎn)的36％輪胎達(dá)不到歐盟第一階段標(biāo)準(zhǔn)，50％達(dá)不到歐盟第二階段的要求。在此環(huán)境下，我國相關(guān)部門也在積極醞釀起草適合中國的綠色輪胎自律標(biāo)準(zhǔn)。

依據(jù)噪聲產(chǎn)生機(jī)理，輪胎噪聲可以分為胎體振動(dòng)噪聲和花紋溝氣動(dòng)噪聲。花紋溝氣動(dòng)噪聲主要與胎面花紋在滾動(dòng)過程中發(fā)生擠壓變形而導(dǎo)致花紋溝內(nèi)部空氣受擠后發(fā)出的聲音。其中，縱向花紋溝槽主要產(chǎn)生氣柱共鳴噪聲，橫向花紋溝槽產(chǎn)生泵吸噪聲，混合花紋溝二者兼有。如果能夠明確輪胎花紋噪聲源位置、降低氣柱共鳴噪聲和泵吸噪聲能量，就可以實(shí)現(xiàn)輪胎噪聲性能的改善。為此，近年來有各種各樣的技術(shù)措施來降低輪胎花紋溝噪聲。歐洲專利EP2014485和EP2011671、美國專利US8191591B2等對(duì)傳統(tǒng)縱向花紋溝光滑壁面設(shè)置不同結(jié)構(gòu)尺寸的凹腔形式來降低輪胎縱向花紋的氣柱共鳴噪聲。中國專利CN102862448A通過引入外在氣流作用來降低花紋溝泵吸噪聲，中國專利201310151928則是通過對(duì)花紋溝設(shè)置散射柱的方式改變花紋溝內(nèi)部空氣流動(dòng)而降低氣柱共鳴噪聲。但是，上述技術(shù)措施主要是憑借經(jīng)驗(yàn)積累，在不清晰輪胎花紋溝噪聲聲源位置的前提下，往往采用試錯(cuò)方法對(duì)花紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部改進(jìn)設(shè)計(jì)，這樣就會(huì)延長新產(chǎn)品開發(fā)周期長，增加生產(chǎn)成本。

事實(shí)上，輪胎縱向花紋溝的氣柱共鳴噪聲對(duì)輪胎整體噪聲貢獻(xiàn)度小于橫向花紋溝的泵吸噪聲，但是，橫向花紋溝的存在主要是兼顧輪胎的操作穩(wěn)定性和抓地性能，不能忽略。因此，橫向花紋溝產(chǎn)生的泵吸噪聲就是輪胎噪聲的主要成分，且此觀點(diǎn)也被國內(nèi)外廣大科研工作人員所認(rèn)可。噪聲污染主要從噪聲源控制、傳播途徑控制和人耳保護(hù)等三個(gè)方面來加以控制。低噪聲輪胎花紋的設(shè)計(jì)首先要明確花紋溝噪聲主要聲源位置，通過控制噪聲源的方法來降低輪胎滾動(dòng)噪聲。

江蘇大學(xué)碩士論文《基于FSI方法的輪胎橫向花紋溝泵吸噪聲研究》和《輪胎泵吸噪聲計(jì)算方法及其降噪的研究》，也是采用數(shù)值計(jì)算方法研究了花紋結(jié)構(gòu)對(duì)輪胎噪聲的影響，但是二者的研究對(duì)象都是簡化了的橫向溝槽，與輪胎混合花紋的事實(shí)不相符；再者，這兩個(gè)研究只是定性判斷噪聲的性質(zhì)，不能明確指明噪聲的位置。

發(fā)明內(nèi)容

為了確切指明噪聲的位置并進(jìn)一步設(shè)計(jì)出噪音小的輪胎，本發(fā)明提供一種輪胎花紋溝噪聲聲源識(shí)別及改進(jìn)方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種輪胎花紋溝泵吸噪聲聲源識(shí)別及方法，包括如下步驟：

(1)建立帶混合花紋的輪胎-路面有限元模型，計(jì)算輪胎靜態(tài)加載力學(xué)分析；

(2)建立輪胎穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)分析；

(3)建立接地區(qū)花紋溝噪聲數(shù)值模型；

(4)花紋溝內(nèi)部流場特性；

(5)采用渦聲理論建立流場與聲場之間的聯(lián)系，通過求解Lamb矢量得到花紋溝泵吸噪聲聲源分布位置。

所述輪胎花紋溝泵吸噪聲聲源識(shí)別方法，第(1)步所述建立帶混合花紋的輪胎-路面有限元模型，計(jì)算輪胎靜態(tài)加載力學(xué)分析，為采用Yeoh橡膠材料模型、rebar模擬鋼絲簾線建立輪胎非線性大變形有限元模型，輪輞、路面簡化剛性解析體，采用有限滑移法模擬輪胎與輪輞、輪胎與地面之間的接觸，根據(jù)輪胎類型、輪胎標(biāo)準(zhǔn)載荷、行駛速度、混合花紋結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)輪胎進(jìn)行靜力學(xué)分析，獲得輪胎靜力學(xué)參數(shù)，如接地印痕參數(shù)、接地壓力分布、下沉量、鋼絲應(yīng)力和應(yīng)變等參數(shù)。

所述輪胎花紋溝泵吸噪聲聲源識(shí)別方法，第(2)步所述建立輪胎穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)分析，為

1)穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)輪胎分析：

在(1)的基礎(chǔ)上，根據(jù)1速度參數(shù)，采用Standard模塊下的ALE方法模擬輪胎在一定速度下穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)的狀態(tài)，通過判定路面切向力或輪輞轉(zhuǎn)矩大小確定滾動(dòng)是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；