[發明專利]基于廣義參數化的輪胎數字化設計方法

在審

• 申請號: 201910585977.7
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110348097A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 李紅衛;鄧世濤;張曉鵬;張健;邢慶
• 申請（專利權）人: 特拓(青島)輪胎技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 陳磊

本發明所述基于廣義參數化的輪胎數字化設計方法，是基于廣義參數化實施全周期產品設計，以變量參數的產品幾何模型為基礎，在工程約束下驅動參數序列的變動，以實現不同層次和粒度的模型更新。該方法通過不同形式、不同參數和不同特征的數字化管理實現一種新型的輪胎數字化管理模型與設計方法。所述的輪胎數字化管理模型，包括產品的幾何參數信息和非幾何參數信息，主要包括有以下四層模型，即尺寸特征參數數字模型、理論性能參數數字模型、零部件參數數字模型和加工工藝參數數字模型。

技術領域

本發明涉及一種基于廣義參數化的輪胎數字化設計方法，該方法涵蓋輪胎結構、配方與制造工藝的全設計周期，屬于機械制造與計算機信息領域。

背景技術

在輪胎設計與制造領域，普遍地基于二維或三維軟件進行產品參數化設計。參數化方法本質是基于約束的產品描述方法，在整個設計過程中通過約束規定、約束變換求解過程以及約束評估過程的求解獲得具有參數集合的產品。參數化研究最早可以追溯到20世紀60年代，Sutherland在其開發的Sketchpad系統中，首次將幾何約束表示為非線性方程組來確定二維幾何形體的位置。后續的研究工作大多是在Sutherland等的研究基礎上開展的。參數化設計技術在解決二維繪圖以及三維造型建模的問題上表現出很大的優勢，如國外的AutoCAD、UG、Pro/Engineer以及CATIA等二維、三維軟件。

目前參數化設計都屬于狹義產品參數化，即針對輪胎的某個設計環節進行產品的參數化管理。主要包括以下兩種：一種是數字化模型開發三維設計平臺，即針對輪胎產品的結構特征屬性，諸如縱溝胎紋、橫溝胎紋、縱橫胎紋和塊狀胎紋的基本胎紋，在花紋結構設計階段將約束花紋形狀的參數進行統一管理，通過調整花紋約束參數實施調整花紋樣式的設計。該方法具備各零部件之間建模設計任務的拆分，同時又保證參數之間的關聯，使更多的人員能夠協同設計。實施該方法的系統整體架構，包括需求表示模塊、需求分析預處理模塊、產品清單生成模塊、產品清單造型模塊和產品需求檢驗模塊，附加的輔助系統包括輪胎知識庫和輪胎零件庫。

另一種如以下在先申請專利，申請號為CN201610371330.0，申請名稱為一種子午線輪胎半成品部件設計方法。該方法將輪胎設計材料分布圖分為3個子系統進行逆向設計，包括胎面子系統、胎體組子系統和三角膠子系統。逆向設計邊界條件與成型過程相反，根據理論設計材料分布，逆向推出各半成品部件的材料分布。應用該方法可對半成品部件進行針對性設計，使各半成品部件成型后的形狀與理論材料分布相吻合。

上述狹義產品參數化設計方法，盡管在局部花紋樣式和半成品結構與材料分布設計上具有突出的特點，但其局限性與缺陷也較為顯著。即狹義產品參數化設計是通過局部修改產品的參數，獲得的效果是局部影響產品部件的樣式或結構。但是此類局部設計要素的變化，無法追溯至對整個產品的影響，產品設計人員無法確定局部參數的修訂對于產品整體性能的影響。

有鑒于此，特提出本專利申請。

發明內容

本發明所述基于廣義參數化的輪胎數字化設計方法，在于解決上述現有技術問題而基于廣義參數化實施全周期產品設計，以變量參數的產品幾何模型為基礎，在工程約束下驅動參數序列的變動，以實現不同層次和粒度的模型更新。該方法在設計過程中融合設計知識與規則，從而替代大量的重復性設計與繪圖過程。

輪胎產品的設計蘊涵不同層次、形式的知識處理過程，是設計對象從抽象到具體的過程，該過程中施加了不同形式的工程約束，同時這些工程約束隨著產品的進化而映射與繼承，上層的工程約束將成為下層的裝配約束或尺寸約束。