程丽娜，张 敏，李 华，吴东霞，吴月仙，杨 旭

（中策橡胶集团股份有限公司，浙江 杭州 310018）

随着我国汽车工业生产技术的发展，在计算机仿真技术的支持下，对汽车各种运动状态下的动力学计算精度要求也越来越高[1-2]。轮胎作为汽车的重要组成部分，在进行整车模拟时，轮胎的转动惯量也作为一个重要指标。因此，现在很多汽车厂会要求轮胎配套厂家提供轮胎的转动惯量作为计算的依据[3-4]。

目前获得轮胎转动惯量的途径主要有3种，即试验方法测试、理论方法计算和计算机辅助设计（CAD）/计算机辅助工程（CAE）软件计算[5-7]。本工作介绍了一种基于CATIA的轮胎转动惯量计算方法。通过在CATIA软件中建立轮胎的三维实体模型，并对轮胎各部件材料密度赋值，利用该软件自身提供的转动惯量测量功能，自动计算轮胎的转动惯量。

1 计算原理

1.1 转动惯量定义

根据理论力学原理，对于质量连续分布的刚体，其转动惯量按下式计算：

式中，I为转动惯量，r为回转半径，m为刚体质量。

轮胎由多个部件组成，轮胎的转动惯量是各个部件的转动惯量的总和：

由于轮胎形状不是简单的几何体，且内部材料非均匀分布，其转动惯量无法直接用积分求解。而转动惯量只取决于刚体的质量大小、质量分布状态和转轴的位置，与刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。因此，对其进行静态计算即可。

1.2 基于CATIA的轮胎转动惯量计算方法

法国达索公司的CATIA软件自带测量转动惯量功能（见图1），操作简单便捷，对3D实体模型设定密度属性后，通过转动惯量测量工具可直接快速获取多项数据，如体积、质量、重心（Gx，Gy，Gz）和转动惯量（Ix，Iy，Iz）等。……