[发明专利]一种基于花瓣拓扑结构的新型轮胎及其设计方法

权利要求书

1.一种基于花瓣拓扑结构的新型轮胎，包括围绕圆心由内而外依次设置的轮毂(1)、轮心(3)、轮箍(2)和轮箍圈(7)，所述轮箍圈(7)设在所述轮箍(2)的凹槽内与所述轮箍(2)镶接，所述轮箍(2)的侧面设有金属压环(5)，所述金属压环(5)用于紧固所述轮箍(2)，其特征在于，所述轮箍(2)与所述轮心(3)为分体式结构，所述轮心(3)包括由24组V型基本结构单元绕圆心交叠而成的花瓣拓扑结构，所述花瓣拓扑结构中带有散热孔(8)，所述轮心(3)的内径为260mm、外径为650mm，所述V型基本结构单元沿所述轮毂(1)周向均匀分布，相邻所述V型基本结构单元的间隔旋转角为15°，所述V型基本结构单元由两段半径为557mm的圆弧组成，所述圆弧的弦长为237mm、宽度为6mm，所述V型基本结构单元的V型夹角为85°。

2.如权利要求1所述的基于花瓣拓扑结构的新型轮胎，其特征在于，所述金属压环(5)上周向均匀设有四个螺纹孔(4)，所述螺纹孔(4)通过螺栓(6)紧固所述轮箍(2)。

3.如权利要求1所述的基于花瓣拓扑结构的新型轮胎，其特征在于，所述轮心(3)和所述轮箍(2)的厚度均为215mm。

4.如权利要求1所述的基于花瓣拓扑结构的新型轮胎，其特征在于，所述轮毂(1)的材质为铝合金制成，所述轮箍(2)的材质为高碳钢，所述轮心(3)的材质为45钢，所述轮箍圈(7)的材质为橡胶。

5.一种如权利要求1-4任一所述的基于花瓣拓扑结构的新型轮胎的设计方法，其特征在于，包括：

S1：在三维建模软件中建立轮胎概念设计模型，选择轮毂(1)、轮箍(2)、轮心(3)和轮箍圈(7)的材料，并在有限元前处理软件中进行网格单元划分；

S2：建立设计变量、设置约束条件和目标函数，根据设计变量、约束条件和目标函数建立轮胎拓扑优化模型；其中，所述约束条件包括最小尺寸约束、旋转类部件的对称约束和轮胎加工工艺约束，最小尺寸为网格单元尺寸的3倍；

S3：对轮胎拓扑优化模型提交计算分析，得到初步优化的轮胎拓扑构型和材料密度云图，然后基于单元构型法构建新型轮胎结构模型；

S4：建立新型轮胎结构模型的数值仿真模型，获取轮胎在额定载荷下的刚度特性，若所述刚度特性未能满足需求，则重复步骤S1至S4，直至刚度特性满足需求。