支重轮轮缘尺寸的设计方法及设计装置与流程

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及支重轮轮缘尺寸的设计方法及设计装置。

背景技术：

支重轮是工程机械四轮一带(驱动轮、导向轮、支重轮、托轮、履带)中的主要承载部件，其作用是将挖掘机重量传给地面。在支重轮工作状态下，其上的轮缘结构主要承受径向载荷，不但直接影响到支重轮的承载能力，还由于其易于磨损而关系到支重轮轮体的耐磨性能以及四轮一带的定位。具体而言，在支重轮轮体和链轨节踏面之间发生微动、滚动和滑动时，两者形成属于干摩擦的摩擦副，其中支重轮轮缘结构对支重轮磨损的敏感度最高，随着支重轮磨损加剧，不但其上轮缘结构的弯曲强度不断下降，还通过尺寸偏差的逐步加大间接影响支重轮轮缘对四轮一带的定位。

针对上述支重轮的工作特性，相关的支重轮轮缘尺寸设计方法无法找到轮缘结构的薄弱点，并作出针对性的结构修改与强化。而是通过同类产品进行类比设计，仅仅考虑支重轮轮体的强度要求，导致轮缘尺寸设计不合理。类比的设计方法容易导致支重轮的轮缘结构尺寸设计产生冗余或不足，其中设计冗余使支重轮的轮缘结构尺寸过大，强度过剩，加剧局部磨损，而设计不足则容易使支重轮的轮缘结构尺寸过小，局部强度、耐磨性以及磨损后的强度均不足，影响四轮一带定位。

此外，相关的支重轮轮缘尺寸设计方法也未能将支重轮轮缘的强度要求、磨损要求分别与应力场、硬度场匹配，并将基于磨损的设计与基于强度的设计有机耦合起来。

技术实现要素：

本发明的至少一个目的是提出一种能够针对轮缘结构薄弱区域进行针对性优化的设计方法以及设计装置。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轮缘尺寸的设计方法，其特征在于，包括：由轮缘基本工作参数确定初始结构尺寸；基于所述初始结构尺寸，通过有限元仿真或材料力学计算得到轮缘应力场；根据所述轮缘应力场寻找结构危险位置；计算所述结构危险位置处的轮缘强度要求；依据所述结构危险位置处的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将所述基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸的轮缘应力场在所述结构危险位置满足轮缘强度要求；和输出优化结构尺寸。

在一些实施例中，所述轮缘应力场包括静应力场和疲劳应力场。

在一些实施例中，所述轮缘强度要求包括强度最大值要求，以及从轮缘表面指向轮缘内部的强度沿深度分布要求。

在一些实施例中，所述方法还包括：根据所述轮缘应力场寻找非结构危险位置；计算所述非结构危险位置处的轮缘强度要求；和依据所述非结构危险位置处的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸的轮缘应力场在所述非结构危险位置满足并接近于轮缘强度要求。

在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述初始结构尺寸，计算得到轮缘硬度场；基于所述轮缘基本工作参数及初始结构尺寸，计算轮缘的磨损要求；和依据所述磨损要求确定基于磨损设计的轮缘尺寸，并将基于磨损设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘硬度场满足所述磨损要求。

在一些实施例中，所述轮缘的磨损要求包括磨损极限要求和硬化层深度要求。

在一些实施例中，所述方法还包括：匹配所述基于强度设计的轮缘尺寸和基于磨损设计的轮缘尺寸，并将匹配后的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸同时满足轮缘强度要求及磨损要求。

在一些实施例中，所述方法还包括：校验优化结构尺寸是否符合设计要求，并在优化结构尺寸不符合所述设计要求的情况下，将优化设计结果反馈为初始结构尺寸并迭代设计，直至优化结构尺寸符合所述设计要求。

在一些实施例中，所述轮缘尺寸为一种支重轮的轮缘尺寸。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种轮缘尺寸的设计装置，其特征在于，包括：初始模块，用于由轮缘基本工作参数确定初始结构尺寸；第一计算模块，用于基于所述初始结构尺寸，通过有限元仿真或材料力学计算得到轮缘应力场；寻找模块，用于根据所述轮缘应力场寻找结构危险位置；第二计算模块，用于计算结构危险位置的轮缘强度要求；第一设计模块，用于依据所述结构危险位置的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘应力场在所述结构危险位置满足轮缘强度要求，在所述结构危险位置满足并接近于轮缘强度要求；和输出模块，用于输出优化结构尺寸。

在一些实施例中，所述第一计算模块包括第一计算单元和第二计算单元，所述第一计算单元用于计算轮缘应力场中的静应力场，所述第二计算单元用于计算轮缘应力场中的疲劳应力场。

在一些实施例中，所述第二计算模块包括第三计算单元及第四计算单元，所述第三计算单元用于计算轮缘强度要求中的强度最大值要求，所述第四计算单元用于计算轮缘强度要求中的从轮缘表面指向轮缘内部的强度沿深度分布要求。

在一些实施例中，所述装置还包括：第三计算模块，用于基于所述初始结构尺寸，计算得到轮缘硬度场；第四计算模块，用于基于所述轮缘基本工作参数及初始结构尺寸，计算轮缘的磨损要求；和第二设计模块，用于依据所述磨损要求确定基于磨损设计的轮缘尺寸，并将基于磨损设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘硬度场满足所述磨损要求。

在一些实施例中，所述第四计算模块包括第五计算单元和第六计算单元，所述第五计算单元用于计算所述磨损要求中的磨损极限要求，所述第六计算单元用于计算所述磨损要求中的硬化层深度要求。

在一些实施例中，所述装置还包括：匹配模块，用于匹配所述基于强度设计的轮缘尺寸和基于磨损设计的轮缘尺寸，并将匹配后的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸同时满足轮缘强度要求及磨损要求。

在一些实施例中，所述装置还包括：校验模块，用于校验优化结构尺寸是否符合设计要求，并在所述优化结构尺寸不符合所述设计要求的情况下，将所述优化设计结果反馈为初始结构尺寸并迭代设计，直至优化结构尺寸符合所述设计要求。

本发明实施例的又一个方面提供了一种轮缘尺寸的设计装置，其特征在于，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如前述任一项所述的轮缘尺寸的设计方法。

本发明实施例的再一个方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储由计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如前述任一项所述的支重轮轮缘尺寸的设计方法。

基于上述技术方案，本发明实施例通过查找轮缘结构危险区域，并做出针对性的结构修改与强化，再分别匹配轮缘的强度要求、磨损要求与轮缘的应力场、硬度场，将轮缘的强度要求与磨损要求进行耦合设计，从而得到结构危险区域被加强，耐磨性和强度符合要求，磨损情况被充分考虑，结构设计合理的轮缘尺寸设计方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出本发明轮缘尺寸的设计方法的一个实施例的流程示意图；

图2示出本发明轮缘尺寸的设计方法的另一个实施例的流程示意图；

图3示出本发明轮缘尺寸的设计装置的一个实施例的结构示意图。

图4示出本发明轮缘尺寸的设计装置的另一个实施例的结构示意图。

图5示出本发明轮缘尺寸的设计装置的又一个实施例的结构示意图。

图6示出本发明轮缘尺寸的设计装置的再一个实施例的结构示意图。

图7示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的支重轮轮体结构示意图。

图8示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的轮缘结构尺寸示意图。

图9示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的轮缘倒角位置应力沿深度分布示意图。

图10示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的轮缘结构危险位置处应力和轮缘强度要求沿深度分布示意图。

图11示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的基于强度设计的轮缘尺寸。

图12示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的基于磨损设计的轮缘尺寸。

图13示出本发明轮缘尺寸的设计方法中一个实施例的优化结构尺寸。

具体实施方式

下面可以参照附图以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

下面结合附图1～13对本发明提供的实施例的技术方案进行更为详细的阐述：

如图1所示，本发明实施例提供了轮缘尺寸设计方法的一个实施例，包括：

步骤s102，由轮缘基本工作参数确定初始结构尺寸。所述轮缘基本工作参数主要由轮体承载形式、强度以及耐磨性决定。此外还需综合考虑轮缘在实际工作过程中承受的径向载荷、磨损速率、使用周期等因素，以满足轮缘所起的承载作用以及轮缘与链轨总成的配合关系。再结合设计规范以及相关设计经验最终得到轮缘的初始结构尺寸。

步骤s104，基于所述初始结构尺寸，通过有限元仿真或材料力学计算得到轮缘应力场。所述有限元仿真是一种数值模拟方法，具体指依据所述轮缘初始结构尺寸建立轮缘的空间结构模型，在对模型离散化处理后求解应力方程，最后得到轮缘全场下的应力及应力沿深度的分布，而材料力学计算则是依据材料力学的相关理论，对结构特定位置的应力及应力沿深度的分布的计算方式。而由所述有限元仿真或材料力学计算得到的轮缘应力场则直观的展示了轮缘全场各处所受应力(矢量)的大小和/或方向。

例如，典型的轮缘应力场可以仅展示轮缘全场各处所受应力(矢量)的大小，并通过颜色进行标识；类似的，轮缘应力场也可用箭头的长短与方向分别标识应力(矢量)的大小及方向。

步骤s106，根据所述轮缘应力场寻找结构危险位置。所述结构危险位置是指经由所述轮缘应力场寻找应力集中或次集中区域，再结合轮缘结构上截面突变的位置综合分析得到的轮缘结构薄弱点。

对于以颜色进行标识的应力场而言，可直接查找对应于高应力的大小的颜色。而对于以箭头标识的应力场而言，则需查找长度较长的箭头。查找过程可以以特定大小为查找特征，超过该特定值的应力的大小所在的区域都将标记为结构危险区域。查找过程也可以以特定的百分比为查找特征，例如标记轮缘全场应力大小最大值的75％到100％范围为结构危险区域。

鉴于结构危险区域多出现于物体形状急剧变化的地方，例如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束的区域，在所述结构危险位置的确定过程中，还可进一步参考轮缘初始结构尺寸，以规避应力场求解失真的情况，得到更符合物理规律的轮缘结构危险位置。

步骤s108，计算所述结构危险位置处的轮缘强度要求。所述轮缘强度要求由材料力学计算得到轮缘某一点的强度要求，而如果所述轮缘结构危险位置为多个时，则需分别计算每一个轮缘结构危险位置处的轮缘强度要求。

步骤s110，依据所述结构危险位置处的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将所述基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸的轮缘应力场在所述结构危险位置满足轮缘强度要求。所述基于强度设计的轮缘尺寸的确定方式可以基于强度要求计算的方式倒推得到，即已知轮缘结构危险位置的强度要求，求得该处轮缘最小许可尺寸(或临界尺寸)，然后由所述最小许可尺寸(或临界尺寸)出发，最终得到基于强度设计的轮缘尺寸。和

步骤s112，输出优化结构尺寸。即将所述优化结构尺寸作为轮缘结构尺寸的设计方案提供给生产制造环节，用以生产制造针对轮缘薄弱区域进行针对性设计的轮缘结构尺寸。

进一步的，为了综合考虑轮缘工作状态及非工作状态下承受载荷的情况，所述步骤s104中的轮缘应力场包括静应力场和疲劳应力场，其中静应力场主要用以分析轮缘在静止状态下起承载作用时的受力情况，而疲劳应力场则主要用以分析轮缘在工作状态下，与链轨总成配合相对运动过程中，承受变化载荷(即疲劳载荷)时所处的应力状态。

在所述步骤s108中，所述轮缘强度要求包括强度最大值要求，以及从轮缘表面指向轮缘内部的强度沿深度分布要求。设计过程中关心轮缘强度要求中的最大值，以使优化设计得到轮缘结构尺寸能够满足最苛刻条件下的使用要求。此外还关心强度沿深度分布的要求，用以将轮缘内外表面强度要求，以及轮缘内部强度要求的峰值考虑进轮缘结构尺寸的设计过程中。

基于上述实施例，由于同时考虑了轮缘强度中的最大值要求以及沿深度分布要求，设计得到的轮缘结构尺寸不至于过小，强度不足，影响四轮一带的定位，也不至于过大，使强度过剩，加剧磨损，带给工程机械以额外的负重。

图2示意出了本发明提供了轮缘尺寸设计方法的另一个实施例。在图2中，与图1对应一致的步骤使用了对应的标号予以标记，例如图1中的步骤s102，确定初始结构尺寸在图2中对应的标记为步骤s202，为避免重复，该步骤所包含的特征与具体说明不再赘述。

如图2所示，本发明所提供的轮缘尺寸设计方法的另一个实施例还包括：步骤s214，根据所述轮缘应力场寻找结构危险位置；步骤s216，计算所述非结构危险位置处的轮缘强度要求；和步骤s210，依据所述非结构危险位置处的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸的轮缘应力场在所述非结构危险位置满足并接近于轮缘强度要求。

以上步骤s214、s216和s210所述的设计方法是针对轮缘非结构危险位置进行的强度设计，使轮缘在非结构危险位置处的结构尺寸更加合理，满足轮缘在不同工作状态下的强度要求。此外，与针对结构危险位置的尺寸设计有所区别，在由非结构危险位置的强度要求反推轮缘结构尺寸的过程中，应当尽可能地使结构尺寸的设计结果贴近于强度要求所决定的许可结构尺寸的最小值(或临界值)，以最大程度地减少轮缘结构尺寸中不必要的强度设计冗余。

而为了克服传统轮缘设计方法中对于磨损情况考虑不足的问题，本发明所提供的轮缘尺寸设计方法的一个实施例中，还包括步骤s218，基于所述初始结构尺寸，计算得到轮缘硬度场；步骤s220，基于所述轮缘基本工作参数及初始结构尺寸，计算轮缘的磨损要求；步骤s222，依据所述磨损要求确定基于磨损设计的轮缘尺寸，并将基于磨损设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘硬度场满足所述磨损要求。

所述步骤s218中的轮缘硬度场由所述步骤s202中确定的初始结构尺寸、制造材料特性和热处理工艺等参数共同决定，并且所述轮缘硬度场至少可分为轮缘表面硬度场、轮缘硬化层硬度场和轮缘芯部硬度场。例如，对于典型的支重轮轮缘结构而言，轮缘硬度场中表面硬度场的深度和硬度主要受到轮缘材料特性、热处理方式、机械加工方式等因素的影响，而轮缘硬度场中芯部硬度场的深度和硬度则主要受到轮体材料特性的影响。

所述步骤s220中轮缘的磨损要求的计算需要至少确保轮体达到磨损极限后，仍然具有一定的强度和耐磨性，并允许支重轮在一定磨损范围内仍能够继续工作。上述轮体依然具有一定的强度具体指轮缘磨损后为了满足定位要求所需要具有的弯曲强度。而在计算轮缘的磨损要求时，还需要考虑到与轮缘配合并形成摩擦副的链轨节踏面的特性，至少需要考虑包括链轨节踏面的尺寸、硬度以及链轨节踏面与支重轮轮缘所形成的摩擦副的类型。

而对于所述步骤s222，在确定基于磨损设计轮缘尺寸的过程中，可以采取由轮缘磨损要求倒推轮缘硬度场的方式，即在步骤s220中获知轮缘的磨损要求的前提下，计算满足所述轮缘的模式要求的临界的轮缘硬度场，再将该临界的轮缘硬度场与由步骤s218所得的轮缘硬度场进行比较设计，以此推得决定轮缘硬度场的各项参数(包括轮缘尺寸、热处理方式等)的许可值，并从中提炼出基于磨损设计的轮缘尺寸。鉴于步骤s218所计算得到的轮缘硬度场至少包括表面硬度场、硬化层硬度场和芯部硬度场，因此由步骤s222所确定的基于磨损设计的轮缘尺寸也应当相应地得到表面硬度场、硬化层硬度场和芯部硬度场的尺寸参数。

进一步的，为了细化由步骤s220所计算得到的轮缘的磨损要求，所述轮缘的磨损要求包括磨损极限要求和硬化层深度要求。所述磨损极限要求通过轮缘部分的最低弯曲强度求得，是为了确保轮缘不会随着磨损发生磨至没有轮缘结构，影响四轮一带系统定位。而所述硬化层深度要求则需考虑轮体芯部硬度，通过硬度场匹配确定，是为了使轮体在一定磨损量范围内仍能够继续工作，甚至在接近或者超过磨损极限后仍然具有一定的强度和耐磨性能。

为了将轮缘的强度要求和磨损要求有机的耦合起来，全面地考虑轮缘的强度、硬度、耐磨性、磨损后的强度以及磨损后的耐磨性，进行基于轮缘应力场及硬度场的轮缘尺寸确定，本发明所提供的设计方法还包括步骤s224，匹配所述基于强度设计的轮缘尺寸和基于磨损设计的轮缘尺寸，并将匹配后的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸同时满足轮缘强度要求及磨损要求。

所述步骤s224中的匹配过程需要综合考虑不同设计思路得到的轮缘尺寸，并使匹配结果同时符合基于强度设计的轮缘尺寸与基于磨损设计的轮缘尺寸。而为了避免过度优化造成轮缘尺寸冗余，所述步骤s224中还包括使匹配结果趋近与所述步骤s210或步骤s222中所确定的任一轮缘尺寸。

为了避免对轮缘结构尺寸的优化过程出现纰漏或是流失细节，本发明所提供的实施例中还包括步骤s226，校验优化结构尺寸是否符合设计要求，并在优化结构尺寸不符合所述设计要求的情况下，将优化设计结果反馈为初始结构尺寸并迭代设计，直至优化结构尺寸符合所述设计要求。

进一步的，本发明所提供的轮缘设计方法的实施例中，所述轮缘尺寸为一种支重轮的轮缘尺寸。当然，本领域技术人员应当知晓，对于任意具有轮缘结构，且轮缘结构主要承担载重及配合作用的轮体而言，本发明所提供的轮缘设计方法的实施例依旧能够适用，并对不同应用环境的轮体及功能基本一致的轮缘进行针对性的优化设计，使其满足相应的强度要求与磨损要求。

下面结合图3描述本发明所提供的轮缘尺寸的设计装置的一个实施例。如图3所示，该实施例的轮缘尺寸的设计装置包括：初始模块302，用于由轮缘基本工作参数确定初始结构尺寸。第一计算模块304，用于基于所述初始结构尺寸，通过有限元仿真或材料力学计算得到轮缘应力场。寻找模块306，用于根据所述轮缘应力场寻找结构危险位置或非结构危险位置。第二计算模块308，用于计算结构危险位置处或非结构危险位置处的轮缘强度要求。第一设计模块310，用于依据所述结构危险位置处及所述非结构危险位置处的轮缘强度要求确定基于强度设计的轮缘尺寸，并将基于强度设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘应力场在所述结构危险位置满足轮缘强度要求，在所述非结构危险位置满足并接近于轮缘强度要求。和输出模块312，用于输出优化结构尺寸。

下面结合图4描述本发明所提供的轮缘尺寸的设计装置的另一个实施例。在如图4所示的实施例中，所述第一计算模块404包括第一计算单元4042和第二计算单元4044，所述第一计算单元4042用于计算轮缘应力场中的静应力场，所述第二计算单元4044用于计算轮缘应力场中的疲劳应力场。

进一步的，所述第二计算模块408包括第三计算单元4082及第四计算单元4084，所述第三计算单元4082用于计算轮缘强度要求中的强度最大值要求，所述第四计算单元4084用于计算轮缘强度要求中的从轮缘表面指向轮缘内部的强度沿深度分布要求。

进一步的，所述轮缘尺寸的设计装置还包括：第三计算模块414，用于基于所述初始结构尺寸，计算得到轮缘硬度场。第四计算模块416，用于基于所述轮缘基本工作参数及初始结构尺寸，计算轮缘的磨损要求。和第二设计模块418，用于依据所述磨损要求确定基于磨损设计的轮缘尺寸，并将基于磨损设计的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使所述优化结构尺寸的轮缘硬度场满足所述磨损要求。

进一步的，所述第四计算模块416包括第五计算单元4162和第六计算单元4164，所述第五计算单元4162用于计算所述磨损要求中的磨损极限要求，所述第六计算单元4164用于计算所述磨损要求中的硬化层深度要求。

进一步的，所述轮缘尺寸的设计装置还包括匹配模块420，用于匹配所述基于强度设计的轮缘尺寸和基于磨损设计的轮缘尺寸，并将匹配后的轮缘尺寸作为优化结构尺寸，以使优化结构尺寸同时满足轮缘强度要求及磨损要求。

进一步的，所述轮缘尺寸的设计装置还包括校验模块422，用于校验优化结构尺寸是否符合设计要求，并在所述优化结构尺寸不符合所述设计要求的情况下，将所述优化设计结果反馈为初始结构尺寸并迭代设计，直至优化结构尺寸符合所述设计要求。

图5示出了本发明轮缘尺寸的设计装置的再一个实施例的结构图。如图5所示，该实施例的基于遗传算法的调度装置50包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一个实施例中的轮缘尺寸的设计方法。

其中，存储器510例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)以及其他程序等。

图6示出了本发明轮缘尺寸的设计装置的另一个实施例的结构示意图。如图6所示，该实施例的装置60包括：存储器510以及处理器520，还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630，640，650以及存储器510和处理器520之间例如可以通过总线650连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为sd卡、u盘等外置存储设备提供连接接口。

本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一个实施例中的轮接尺寸的设计方法。

以下结合图7～图13，以工程机械支重轮轮体为例，对本发明轮缘尺寸的设计方法做进一步的说明：

如图7、图8所示，为支重轮轮缘的初始结构尺寸示意图，其中图7示意出了载荷90吨、40mn2材料制造的支重轮轮体结构和尺寸，包括支重轮中心处外径a、支重轮中心与轮缘连接段的外径b、支重轮内径c、支重轮轮缘处外径d和支重轮整体宽度e。其中图7中区域i即为支重轮的轮缘部分，由图8给出放大性的示意图。对于本例，依据有限元仿真或材料力学计算轮缘位置全场下的应力场，判断轮缘结构危险位置为轮缘倒角位置，因此轮缘尺寸包括了轮缘倒角角度∠α和支重轮轮缘尺寸t。

如图9、图10所示，为依据材料力学计算得到的结构危险位置，即轮缘倒角位置处的最大应力及应力分布，以及以此为基础所确定的轮缘倒角位置处的强度要求。具体而言，图10中的l3示意出了轮缘倒角位置处的最大应力及应力沿深度的分布。以l3为基础，通过支重轮工作参数确定的理想设计强度余量d，即可推得轮缘倒角位置处理想强度的最大值及理想强度沿深度的分布l2。在确保轮缘实际强度的最大值及沿深度分布l1大于所述理想强度的最大值及沿深度分布l2的前提下，即在应力-深度示意图中，曲线l1位于曲线l2上方，可由实际强度沿深度的分布反推得到基于强度设计的轮缘尺寸。

如图11所示，轮缘倒角处产生结构危险，轮缘外侧磨损后轮体弯曲强度下降，为确保轮缘磨损后的静强度和疲劳强度大于最大应力及应力分布沿深度的分布，并且避免轮缘倒角处产生结构危险，基于图10中的l1，确定基于强度设计的支重轮轮缘整体尺寸t1为33mm，以及轮缘倒角角度α1为15°。

如图12所示，为确保轮缘在磨损极限后仍然具有一定的强度和耐磨性能，允许支重轮在一定磨损量范围内仍能够继续工作，支重轮轮缘尺寸需大于磨损极限和硬化层深度。对于本例，依据轮缘的最低弯曲强度要求确定轮缘磨损极限h2为5mm，为保证轮体在一定磨损量范围内仍能够继续工作，确定硬化层深度h1或h3不超过15mm。因此得到基于磨损设计的支重轮轮缘尺寸t2为36mm。

支重轮轮缘结构需同时满足轮体强度、耐磨性及磨损后强度等性能要求，并且要求轮缘磨损前后不影响四轮一带的定位。如图13所示，将基于强度确定的轮缘尺寸和基于磨损确定的轮缘尺寸匹配，并作为支重轮轮缘的优化尺寸。具体而言，本例中基于强度确定的支重轮轮缘尺寸为33mm，而基于磨损确定的支重轮轮缘尺寸为36mm，在综合考虑轮体的强度和磨损要求后，得到的支重轮轮缘优化尺寸t选取t2＝36mm，轮缘倒角选取α1＝15°。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。