专利名称：子午线轮胎临界速度测量方法
技术领域：
本发明涉及ー种子午线轮胎临界速度測量方法。
背景技术：
汽车行驶的安全性、稳定性、平顺性等都与轮胎有关，轮胎作为车辆中最重要部件，其质量、安全、可靠程度直接影响着驾驶人、乘坐者以及周围环境的生命财产安全，研究轮胎高速行驶状态下的安全性、可靠性等显得尤为重要。众所周知，轮胎高速旋转势必会产生大量的热，如果热量不能有效散失掉很容易产生爆胎，造成安全事故。但是少有人知道如果轮胎达到临界速度或接近临界速度吋，轮胎将会在很短时间内因胎冠、胎侧的橡胶脱落导致爆胎，引发恶性交通事故。因此，研究轮胎的临界速度显得非常重要，有关轮胎临界速度方面的研究方法有轮胎有限元仿真法、轮胎模型解析法以及轮胎实验法，每种方法都有其优缺点。目前，应用轮胎有限元仿真法和模型解析法的成果相对较多些，而轮胎实验法因为其 带有一定的安全隐患，研究成果相对较少。有学者利用飞轮带动直径很小的模型轮胎进行加速滚动，利用高速CCD摄影技术得到模型轮胎在驻波发生过程不同速度下的变形图像，这种方法具有一定的实际意义，但使用的轮胎毕竟不是真实的轮胎，而且轮胎没有放在实车上。当前有关轮胎高速旋转的特性研究方法中各有利弊，解析法的研究通用性较好，但精度不够；实验法的精度较高，但成本较高而且较危险；仿真分析法的通用性较好，同样精度难以保证。目前，在轮胎临界速度測量方法研究过程中存在精度不高、实用性不强、危险性大、利用率低，实际意义不大等诸问题。因此，研究实车轮胎高速旋转时来測量轮胎变形特征、临界速度，通过对轮胎变形来分析、计算其临界速度，具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供ー种子午线轮胎临界速度測量方法，能够研究实车轮胎高速旋转时来测量轮胎变形特征、临界速度，通过对轮胎变形来分析、计算其临界速度。上述的目的通过以下的技术方案实现
ー种子午线轮胎临界速度測量方法，其组成包括安装底盘测功机、高速摄像机、实车上的子午线轮胎、有CAD制图软件的计算机，准备待测标记；选择參考点拍摄并获得參考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间；利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图，包括利用所述的底盘测功机、所述的高速摄像机、所述的有CAD制图软件的计算机对事先要进行參考点标记的所述的实车上的子午线轮胎进行测试，获得不同车速下所述的实车上的子午线轮胎上參考点径向的弹性恢复时间和角度，计算得出子午线轮胎临界速度。所述的子午线轮胎临界速度測量方法，所述的准备待测标记将所述的实车上的子午线轮胎胎侧进行參考点标记，沿着胎冠与胎侧交汇的圆周棱线标记，用“ ▼ ”将圆周棱线进行等分，同时将圆周棱线用白色荧光油漆，以利于所述的高速摄像机的影像捕捉。所述的子午线轮胎临界速度測量方法，所述的选择參考点拍摄并获得參考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间所述的实车上的子午线轮胎，底盘测功机转鼓，将车辆前后固定好，将所述的高速摄像机的捕捉频率设置为1068FPS，利用所述的高速摄像机拍摄记录轮胎上參考点的径向变形量、转角、弹性恢复时间；所述的高速摄像机毎秒钟拍1068张照片，每张照片上记录着拍摄时间，选择參考点、分组连续的照片；从不同车速下针对参考点，选择ー组具有代表性的参考点，要求选择參考点为与地面接触后的，分别确定其在连续转动过程中的所用的时间和对应转过的角度，时间的获得根据高速摄像机中图片的时间显示来计算，角度的获得以轮胎圆心到轮胎接地中心点的垂直直线为基准，沿着车辆旋转方向为正；根据所述的高速摄像机拍摄的连续照片，获得參考点的对应的径向变形量、旋转角度和弾性恢复时间。所述的子午线轮胎临界速度測量方法，所述的利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图将所述的高速摄像机拍摄的连续图片导入CAD计算机绘图软件中，根据轮毂的尺寸进行比例计算，然后调整图片成与实物1:1大小，将图片放、大，在轮毂中心确定所述的实车上的子午线轮胎的圆心，图片左边所述的实车上的子午线轮胎未受压圆弧进行拟定标记的圆心，画出參照圆，通过參照圆来标定轮胎弹性变形的大小、參考点转过的角度以及变形完全恢复的位置和时刻。所述的子午线轮胎临界速度測量方法，所述的计算起始车速为150 km/h，并以10km/h速度间隔，将车速提升到最高车速，用所述的高速摄像机记录整个过程；车速为150 km/h时，在所述的实车上的子午线轮胎的拍摄区域连续观察，选择ー组特征点，分别
记录參考点的旋转角度、径向变形量和弾性恢复时间为 ぺ上' < ,牡' ^
和4ひ、<，根据这些參考点分别进行径向变形量与弹性恢复时间，旋转角度与弾性恢复时间拟合，构造出特征函数；同理，在车速为160 km/h时，同样在拍摄区域选择ー组连续的參考点，记录參考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为αφ , J,4 ξ,Α,劣和4 4Α, tl ;更高车速时以此类推分别为fli、4A' <,Siぽ和ぐC ;径向变形量与弾性恢复时间的拟合函数计算出轮胎完
全恢复时的时间睿，旋转角度与弾性恢复时间拟合函数计算出从轮胎接地点到參
考点I的时间V1 \ ;轮胎完全恢复的时间Γ =こ+将其带入
F = jt/Γ，其中，Ir为轮胎的滚动半径，即求得轮胎的临界速度。有益效果
本产品通过对实车上轮胎进行测试，測定的轮胎临界速度更具实际意义，而且无需将车辆轮胎跑的破坏，操作简单，安全可靠，更具安全性、经济性。克服了以往用有限元仿真和解析模型以及现行通过飞轮带动直径很小的模型轮胎实验等方法来分析轮胎变形的不足。本发明有效的整合了解析法的通用性、实验法的精确性和现实性等优点为从事轮胎临界速度研究、轮胎高速行驶特征研究、轮胎疲劳测试等有关轮胎变形、速度测试、应カ分析等方面提供了良好的测试平台。本发明采用理论解析法和实车实验法以及计算机标定技术等相结合的手段，建立ー套子午线轮胎临界速度測量方法，主要包括前期子午线轮胎參照点标记、高速摄像机捕捉、CAD软件标定、理论公式计算等过程，实现有理有据、真实有效地预报子午线轮胎临界速度，本发明可为轮胎生产企业提供轮胎高速特性的分析、判断、验证等工作。
附图I是本发明子午线轮胎临界速度测试系统图。附图2是本发明待测轮胎參考点标记图。
具体实施例方式 实施例I:
ー种子午线轮胎临界速度測量方法，其组成包括底盘测功机I、高速摄像机2、实车上的子午线轮胎3、有CAD制图软件的计算机4，利用所述的底盘测功机、所述的高速摄像机、 所述的有CAD制图软件的计算机对事先要进行參考点标记的所述的实车上的子午线轮胎进行测试，获得不同车速下所述的实车上的子午线轮胎上參考点径向的弹性恢复时间和角度。实施例2:
根据实施例I所述的子午线轮胎临界速度測量方法，该方法包括如下步骤
(1)待测轮胎标记将所述的实车上的子午线轮胎胎侧进行參考点标记，沿着胎冠与胎侧交汇的圆周棱线标记，用“▼”将圆周棱线进行若干等分，同时将圆周棱线用白色荧光油漆，以利于所述的闻速摄像机的影像摘捉；
(2)高速摄像机拍摄轮胎參考点所述的实车上的子午线轮胎，底盘测功机转鼓，将车辆前后固定好，将所述的高速摄像机的捕捉频率设置为1068FPS，利用所述的高速摄像机拍摄记录轮胎上參考点的径向变形量、转角、弹性恢复时间；所述的高速摄像机毎秒钟拍1068张照片，每张照片上记录着拍摄时间，选择适当的參考点、若干组连续的照片；不同车速下针对參考点，选择若干个具有代表性的參考点，要求选择參考点为与地面接触后的，分别确定其在连续转动过程中的所用的时间和对应转过的角度，时间的获得根据高速摄像机 中图片的时间显示来计算，角度的获得以轮胎圆心到轮胎接地中心点的垂直直线为基准，沿着车辆旋转方向为正；根据所述的高速摄像机拍摄的连续照片，获得參考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间；
(3)利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图将所述的高速摄像机拍摄的连续图片导入CAD计算机绘图软件中，根据轮毂的尺寸进行比例计算，然后调整图片成与实物1:1大小，将图片放大，在轮毂中心确定所述的实车上的子午线轮胎的圆心，图片左边所述的实车上的子午线轮胎未受压圆弧进行拟定标记的圆心，画出參照圆，通过參照圆来标定轮胎弹性变形的大小、參考点转过的角度以及变形完全恢复的位置和时刻；
(4)理论公式计算等过程起始车速为150km/h,并以10km/h速度间_,将车速提升到最高车速，用所述的高速摄像机记录整个过程；车速为150 km/h时，在所述的实车上的子午线轮胎的拍摄区域可以连续观察，选择若干个特征点，分别记录參考点的旋转角度、径向变形量和弾性恢复时间为《 、 {A, < , ^校'A'豸和孕孚A' <，根据这些參考
点分别进行径向变形量与弹性恢复时间，旋转角度与弾性恢复时间拟合，构造出特征函数；同理，在车速为160 km/h吋，同样在拍摄区域选择若干个连续的參考点，记录參考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为冷尽Λ、S和4 ij.A,;更高车速时以此类推分别为oi、α^,Α, , δ^,Α , g和ホΑ, :;径向变形量与弹性恢复时间的拟合函数计算出轮胎完全恢复时的时间ぐC ,旋转角度与弹性恢复时间拟合函数计算出从轮胎接地点到參考点I的时间^A, ;轮胎完全恢复
的时间将其带入 _，其中，为轮胎的滚动半径，即可求得 m ijV = WlTr
轮胎的临界速度。实施例3:
根据实施例I或2所述的子午线轮胎临界速度測量方法，利用该方法，选择某品牌195/60 R15型子午线轮胎安装到实车上，测试车速从150 km/h开始，依次160 km/hU70km/h、180 km/h等四个速度等级，每个速度等级拍摄30秒，通过视频回放，选择ー组最佳 的图片导入CAD计算机绘图软件，调整图片成与实物为1:1大小，将图片放大，在轮毂中心确定轮胎的圆心，图片左边轮胎未受压圆弧进行拟定标记的圆心，画出參照圆，通过參照圆来标定每张图片轮胎參考点的弹性变形的大小、转过的角度、时间以及变形完全恢复的位置和时刻。多组图片取平均来计算參照圆半径为260 mm，在车速为150 km/h时，依
据參照圆计算10个參考点的旋转角度、径向变形量和弾性恢复时间为A , <,
^牡、矿和4 tlA C ;在车速为160 km/h时，依据參照圆计算9个參考点的
旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为<4αξ , 兵'A、ぜ和冷
;在车速为170 km/h时，依据參照圆计算9个參考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为O32,Λ ' 4，长' ^3,Λ、礞和4 , ξ ;在车速为180 km/h时，依
据參照圆计算8个參考点的旋转角度、径向变形量和弾性恢复时间为ベ、^A, al,
5ふ ,ぜ和ぺ' !'Λ' I!。利用每个速度等级的參照点数值，分别构造径向变形量与弹性恢复时间的函数、旋转角度与弹性恢复时间的函数，根据径向变形量与弹性恢复时间的函数计算轮胎完全恢
复时的时间ぐ^ ^ 根据旋转角度与弹性恢复时间的函数计算出从轮胎接地点到參考点I的时间Afr Kお〗。最后计算轮胎从接地时刻到径向弹性变形完全恢复的时
^ λ iJL 0.012516、、、一 r=Jt-H/3 = OJOfJ — 0 0097 = 0.2971
m。代入F = ir/r公式，得出该子午线轮胎的临界速度F = 268_5 km/h。
权利要求
1.一种子午线轮胎临界速度测量方法，其组成包括安装底盘测功机、高速摄像机、实车上的子午线轮胎、有CAD制图软件的计算机，其特征是准备待测标记；选择参考点拍摄并获得参考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间；利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图，包括利用所述的底盘测功机、所述的高速摄像机、所述的有CAD制图软件的计算机对事先要进行参考点标记的所述的实车上的子午线轮胎进行测试，获得不同车速下所述的实车上的子午线轮胎上参考点径向的弹性恢复时间和角度，计算得出子午线轮胎临界速度。
2.根据权利要求I所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的准备待测标记将所述的实车上的子午线轮胎胎侧进行参考点标记，沿着胎冠与胎侧交汇的圆周棱线标记，用“ ▼”将圆周棱线进行等分，同时将圆周棱线用白色荧光油漆，以利于所述的高速摄像机的影像捕捉。
3.根据权利要求I或2所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的选择参考点拍摄并获得参考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间所述的实车上的子午线轮胎，底盘测功机转鼓，将车辆前后固定好，将所述的高速摄像机的捕捉频率设置为1068FPS，利用所述的高速摄像机拍摄记录轮胎上参考点的径向变形量、转角、弹性恢复时间；所述的高速摄像机每秒钟拍1068张照片，每张照片上记录着拍摄时间，选择参考点、分组连续的照片；从不同车速下针对参考点，选择一组具有代表性的参考点，要求选择参考点为与地面接触后的，分别确定其在连续转动过程中的所用的时间和对应转过的角度，时间的获得根据高速摄像机中图片的时间显示来计算，角度的获得以轮胎圆心到轮胎接地中心点的垂直直线为基准，沿着车辆旋转方向为正；根据所述的高速摄像机拍摄的连续照片，获得参考点的对应的径向变形量、旋转角度和弹性恢复时间。
4.根据权利要求I或2所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图将所述的高速摄像机拍摄的连续图片导入CAD计算机绘图软件中，根据轮毂的尺寸进行比例计算，然后调整图片成与实物I: I大小，将图片放大，在轮毂中心确定所述的实车上的子午线轮胎的圆心，图片左边所述的实车上的子午线轮胎未受压圆弧进行拟定标记的圆心，画出参照圆，通过参照圆来标定轮胎弹性变形的大小、参考点转过的角度以及变形完全恢复的位置和时刻。
5.根据权利要求3所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的利用CAD计算机绘图软件标定所述的高速摄像机拍摄轮胎高速旋转图将所述的高速摄像机拍摄的连续图片导入CAD计算机绘图软件中，根据轮毂的尺寸进行比例计算，然后调整图片成与实物1:1大小，将图片放大，在轮毂中心确定所述的实车上的子午线轮胎的圆心，图片左边所述的实车上的子午线轮胎未受压圆弧进行拟定标记的圆心，画出参照圆，通过参照圆来标定轮胎弹性变形的大小、参考点转过的角度以及变形完全恢复的位置和时刻。
6.根据权利要求I或2或5所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的计算起始车速为150 km/h，并以10km/h速度间隔，将车速提升到最高车速，用所述的高速摄像机记录整个过程；车速为150 km/h时，在所述的实车上的子午线轮胎的拍摄区域连续观察，选择一组特征点，分别记录参考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为^ O13 A, < ,$和4 ^12 A <，根据这些参考点分别进行径向变形量与弹性恢复时间，旋转角度与弹性恢复时间拟合，构造出特征函数；同理，在车速为160km/h时，同样在拍摄区域选择一组连续的参考点，记录参考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为、of ,與、和4 A' ;更高车速时以此类推分别为<,尤S^A, C和睿冬A, C ;径向变形量与弹性恢复时间的拟合函数计算出轮胎完全恢复时的时间枣尽AlJ ,旋转角度与弹性恢复时间拟合函数计算出从轮胎接地点到参考点I的时间A4;轮胎完全恢复的时间
7.根据权利要求3所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的计算起始车速为150 km/h，并以10km/h速度间隔，将车速提升到最高车速，用所述的高速摄像机记录整个过程；车速为150 km/h时，在所述的实车上的子午线轮胎的拍摄区域连续观察，选择一组特征点，分别记录参考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为<4 S1=A, < ,片左、A、#和$ tlK , <，根据这些参考点分别进行径向变形量与弹性恢复时间，旋转角度与弹性恢复时间拟合，构造出特征函数；同理，在车速为160km/h时，同样在拍摄区域选择一组连续的参考点，记录参考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为《A、, Sj, ^,A, <55和4' fi'A, ￡' ;更高车速时以此类推分别为<4、《,Si S^Jl' €和4 4、A' t:;径向变形量与弹性恢复时间的拟合函数计算出轮胎完全恢复时的时间(，旋转角度与弹性恢复时间拟合函数计算出从轮胎接地点到参考点I的时间A4 ^ Ail ;轮胎完全恢复的时间T =将其带入其中，为轮胎的滚动半径，即求得轮胎的临 Ba ijijuiV — JSriTT界速度。
8.根据权利要求4所述的子午线轮胎临界速度测量方法，其特征是所述的计算起始车速为150 km/h，并以10km/h速度间隔，将车速提升到最高车速，用所述的高速摄像机记录整个过程；车速为150 km/h时，在所述的实车上的子午线轮胎的拍摄区域连续观察，选择一组特征点，分别记录参考点的旋转角度、径向变形量和弹性恢复时间为
全文摘要
本发明涉及一种子午线轮胎临界速度的测量方法。当前有关轮胎高速旋转的特性研究方法中各有利弊，解析法的研究通用性较好，但精度不够；实验法的精度较高，但成本较高而且较危险；仿真分析法的通用性较好，同样精度难以保证。本发明组成包括底盘测功机(1)、高速摄像机(2)、实车上的子午线轮胎(3)、有CAD制图软件的计算机(4)，利用所述的底盘测功机、所述的高速摄像机、所述的有CAD制图软件的计算机对事先要进行参考点标记的所述的实车上的子午线轮胎进行测试，获得不同车速下所述的实车上的子午线轮胎上参考点径向的弹性恢复时间和角度。本发明用于子午线轮胎临界速度的测量。
文档编号G01M17/02GK102661867SQ201210151709
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者吕德刚, 王云龙, 王国田, 王强, 齐晓杰 申请人:黑龙江工程学院