[发明专利]一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法

摘要

本发明公开一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎及其设计方法，轮胎外胎和轮辋之间具有密封作用，外胎和内胎之间存在气压空间，由于内外胎之间气压的作用，内胎与负泊松比结构支撑体贴合在一起并且使负泊松比结构支撑体处于压缩状态。当气压足够时负泊松比结构支撑体处于压缩状态，内胎和外胎之间无接触，轮胎依靠气压行驶；当轮胎爆胎时内外胎之间的气压降低，负泊松比结构支撑体由于外面压力作用减少而快速扩大，起支撑作用防止汽车轮胎爆胎而失控，使汽车在爆胎时继续安全行驶。本发明使汽车在爆胎时气压自适应负泊松比结构支撑体自动延伸，避免汽车由于爆胎产生的汽车交通事故，显著提升汽车的安全性，并提高防爆轮胎寿命和减低汽车油耗水平。

主权项

1.一种气压自适应负泊松比结构防爆轮胎，其特征在于：包括负泊松比结构支撑体（1）、轮辋（2）、垫带（3）、内胎（5）和外胎（6），所述内胎（5）和外胎（6）的底部与轮辋（2）封闭固连；在所述内胎（5）与轮辋（2）之间设有垫带（3），所述内胎（5）和垫带（3）固连形成具有密封空间的腔体，所述负泊松比结构支撑体（1）位于内胎（5）和垫带（3）之间的腔体中；外胎（6）和内胎（5）之间存在气压腔体，内胎（5）与负泊松比结构支撑体（1）贴合在一起，负泊松比结构支撑体（1）处于压缩状态；/n工作原理为：当外胎（6）和内胎（5）之间的气压足够时，负泊松比结构支撑体（1）处于压缩状态，内胎（5）和外胎（6）之间无接触，轮胎依靠气压正常行驶；当轮胎爆胎时，内胎（5）和外胎（6）之间的气压迅速降低，负泊松比结构支撑体（1）由于外面压力作用减少从而快速扩大，负泊松比结构支撑体（1）起支撑作用从而防止汽车轮胎爆胎而失控；/n该气压自适应负泊松比结构防爆轮胎的设计方法包括以下步骤：/n1）设计内外胎之间腔体的气压的大小：根据包括汽车的整车重量、轮胎外胎尺寸和行驶速度在内的因素，确定气压自适应负泊松比结构防爆轮胎中内外胎之间腔体的气压的大小；/n2）设计负泊松比结构支撑体（1）的压缩距离：根据轮胎尺寸确定正常气压负泊松比结构支撑体（1）的压缩距离；/n3）设计负泊松比结构支撑体的延伸距离：根据轮胎正常行驶时内胎和外胎之间的距离确定轮胎爆胎时负泊松比结构支撑体（1）的延伸距离；/n4）确定负泊松比结构支撑体的压缩刚度和延伸刚度：基于步骤3）得到的负泊松比结构支撑体（1）的压缩距离和延伸距离，根据内外胎之间胎压求出负泊松比结构支撑体（1）的设计刚度，具体方法为：负泊松比结构支撑体（1）的压缩距离=（内外胎之间气压差*内胎压缩时表面积）/负泊松比结构支撑体（1）的压缩刚度；/n5）利用多目标优化算法对负泊松比结构支撑体（1）中微观结构进行优化：将步骤4）中求得的负泊松比结构支撑体的设计刚度作为约束条件，以负泊松比结构支撑体满足汽车爆胎时安全行驶距离和结构质量最轻作为设计目标，利用多目标粒子群算法对负泊松比结构支撑体中负泊松比微观结构的包括胞壁厚度、胞壁长度、胞壁宽度和胞壁间夹角在内的因素进行优化，获取最优负泊松比结构支撑体。/n