一种越野车辆全地域仿生轮的制作方法

1.本发明属于轮胎胎面花纹结构设计技术领域，具体涉及一种越野车辆全地域仿生轮。


背景技术：

2.轮胎是汽车正常情况下唯一与地面直接接触的部件。承受着汽车的重量，缓解汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车的行驶平顺性、牵引性、制动性和通过性。轮胎和路面良好的附着性，是一切性能的基础。
3.越野车辆轮胎要应对不同道路条件与不同气候条件，目前的越野车辆轮胎，在普通道路具有高速机动能力，但松软、泥泞、积水、湿滑等低附着道路上的附着能力较低。具有高附着能力的轮胎又缺乏高速机动能力，道路条件和气候条件在变换时，需更换轮胎才能达到行驶需求。
4.骆驼被称为“沙漠之舟”，骆驼是荒漠半荒漠地区，尤其是沙漠地区的主要的骑乘工具，也曾被广泛用于沙漠考察等工作。骆驼，步幅大而轻快，持久力强，加之其蹄部的特殊结构，因此，适合作为沙漠中重要的交通工具。在短距离骑乘时，双峰驼的速度可达10～15千米/小时，长距离骑乘时，每天可行程30～35千米。受骆驼趾端结构性能启发，进行花纹设计，提高轮胎在松软地面的通过能力。
5.树蛙生活在热带雨林潮湿环境下，生存活动主要在树上，可以长时间的附着在物体表面。树蛙足端的趾尖上长有特殊的吸盘，在爬行过程中可以粘附在湿滑的基底上，表现出高粘附、高摩擦力的特点。因此，受树蛙趾端粘附性能启发，进行积水路面胎面花纹设计，以提高轮胎的摩擦粘附性能和排水性能，实现车辆在积水路面平稳行驶。
6.仿生学理论是向生物学习而得出的对科学技术具有指导意义的原理。骆驼脚趾和树蛙足底结构特征使其具有良好排水性和附着性，将其引入到越野车辆全地域仿生轮中，对解决轮胎全地域通行问题具有重要意义。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种能够应对不同道路状况与不同气候条件，可适应软硬地面环境，实现高速机动行驶的步行轮，且可应用在越野车辆、沙漠行驶车辆，以及积水路面的行走机械上。
8.本发明的一种越野车辆全地域仿生轮由轮毂a和轮胎b组成，所述的轮毂a由轮辋1、轮辐组2和内轮圈3组成，轮辋1经轮辐组2的4
‑
6根轮辐与内轮圈3固接；所述的轮胎b由胎面4和胎帮5组成，其中胎面4的圆周周向中心设有沟槽6，沟槽6一侧设有花纹块组ⅰ7，沟槽6另一侧设有花纹块组ⅱ8，花纹块组ⅰ7和花纹块组ⅱ8均由30
‑
36个花纹块组成；俯视状态下，每个花纹块的外围轮廓线均由ab直线、bc曲线、cd曲线、da曲线顺序连接而成，其中：
9.ab直线的长度l1为：90
‑
100mm；
10.bc曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.2407x2 3.77x 103.7，其中0≤x≤45mm；
11.cd曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.7466x2‑
0.2135x 106.87，其中45≤x≤75mm；
12.da曲线的数学表达式为：y＝0.2575x2‑
4.6353x 7.2714，其中:0≤x≤75mm；
13.外围轮廓线内为均布的正六边形柱结构，正六边形的边长l4为：10
‑
15mm；正六边形柱的高度l5为：10
‑
13mm；随轮胎胎压的升高，花纹块内相邻正六边形柱的间距l3为0
‑
5mm；花纹块底部高度l2为：10
‑
15mm；轮胎b的胎帮5与轮毂a的轮辋1固接。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明的越野车辆全地域仿生轮，能根据路面状况改变胎压，从而切换成不同类型的胎面花纹，同一条轮胎可以应对各种不同路况。
16.1.在松软地面，花纹块组与沟槽构成具有良好包络性的胎面花纹，能增加轮胎局部刚度、提高驱动能力。
17.2.在积水路面，正六边形柱状结构相邻之间的间距具有良好排水性和附着性，能提高轮胎的附着能力、增大摩擦，解决车辆在积水路面驱动力不足的问题。
18.3.在泥泞路面，花纹块组ⅰ和花纹块组ⅱ为仿骆驼趾端结构，该结构具有良好的切土、支撑和沟槽排泥效果，解决由于路面湿滑，黏附带来的摩擦力和驱动力不足的问题。
19.本发明根据路况变换不同的花纹，可以最大限度保证轮胎在特定路况下所需要的性能。
附图说明
20.图1为越野车辆全地域仿生轮的结构示意图；
21.图2为轮毂的结构示意图；
22.图3为轮胎的结构示意图；
23.图4为花纹块的结构示意图；
24.图5为正六边形柱的结构示意图；
25.图6为低压状态下仿生轮与路面接触的结构示意图；
26.图7为仿生轮低压状态下行驶与路面形成的包络结构示意图；
27.其中：a.轮毂；b.轮胎；1.轮辋；2.轮辐组；3.内轮圈；4.胎面；5.胎帮；6.沟槽；7.花纹块组ⅰ；8.花纹块组ⅱ。
具体实施方式
28.下面结合附图描述本发明。
29.如图1至图3所示，本发明的一种越野车辆全地域仿生轮由轮毂a和轮胎b组成，所述的轮毂a由轮辋1、轮辐组2和内轮圈3组成，轮辋1经轮辐组2的4
‑
6根轮辐与内轮圈3固接；所述的轮胎b由胎面4和胎帮5组成，其中胎面4的圆周周向中心设有沟槽6，沟槽6一侧设有花纹块组ⅰ7，沟槽6另一侧设有花纹块组ⅱ8，花纹块组ⅰ7和花纹块组ⅱ8均由30
‑
36个花纹块组成；轮胎b的胎帮5与轮毂a的轮辋1固接。
30.如图4和图5所示，俯视状态下，每个花纹块的外围轮廓线均由ab直线、bc曲线、cd曲线、da曲线顺序连接而成，其中：
31.ab直线的长度l1为：90
‑
100mm；
32.bc曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.2407x2 3.77x 103.7，其中0≤x≤45mm；
33.cd曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.7466x2‑
0.2135x 106.87，其中45≤x≤75mm；
34.da曲线的数学表达式为：y＝0.2575x2‑
4.6353x 7.2714，其中:0≤x≤75mm；
35.外围轮廓线内为均布的正六边形柱结构，正六边形的边长l4为：10
‑
15mm；正六边形柱的高度l5为：10
‑
13mm；随轮胎胎压的升高，花纹块内相邻正六边形柱的间距l3为0
‑
5mm；花纹块底部高度l2为：10
‑
15mm；此结构为树蛙足部的生物材料特征为摹本，以其足部的湿性高附着表面结构为基础，具有良好的附着性和排水性，提供较大的摩擦力。解决在积水路面行驶时摩擦力低，驱动力不足的问题。
36.如图6和图7所示，仿生轮低压状态与路面接触结构示意图，由于轮胎胎压较低与车辆自身重量，与沙漠地表接触产生在松软地面支撑的包络结构，解决松软地面承载能力差，沉陷驱动能力低的问题。

技术特征：
1.一种越野车辆全地域仿生轮，其特征在于，由轮毂(a)和轮胎(b)组成，所述的轮毂(a)由轮辋(1)、轮辐组(2)和内轮圈(3)组成，轮辋(1)经轮辐组(2)的4
‑
6根轮辐与内轮圈(3)固接；所述的轮胎(b)由胎面(4)和胎帮(5)组成，其中胎面(4)的圆周周向中心设有沟槽(6)，沟槽(6)一侧设有花纹块组ⅰ(7)，沟槽(6)另一侧设有花纹块组ⅱ(8)，花纹块组ⅰ(7)和花纹块组ⅱ(8)均由30
‑
36个花纹块组成；俯视状态下，每个花纹块的外围轮廓线均由ab直线、bc曲线、cd曲线、da曲线顺序连接而成，其中：ab直线的长度l1为：90
‑
100mm；bc曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.2407x2 3.77x 103.7，其中0≤x≤45mm；cd曲线的数学表达式为：y＝
‑
0.7466x2‑
0.2135x 106.87，其中45≤x≤75mm；da曲线的数学表达式为：y＝0.2575x2‑
4.6353x 7.2714，其中:0≤x≤75mm；外围轮廓线内为均布的正六边形柱结构，正六边形的边长l4为：10
‑
15mm；正六边形柱的高度l5为：10
‑
13mm；随轮胎胎压的升高，花纹块内相邻正六边形柱的间距l3为0
‑
5mm；花纹块底部高度l2为：10
‑
15mm；轮胎(b)的胎帮(5)与轮毂(a)的轮辋(1)固接。
技术总结
一种越野车辆全地域仿生轮属轮胎胎面花纹结构设计技术领域，本发明中两组花纹块组的各30


技术研发人员：陈东辉 陈冲 钟孟华 邢兰坤 卢霄 常志勇 杨逍 佟金 马云海 孙霁宇 郭丽 李默
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2021.04.25
技术公布日：2021/6/29