輪胎結構設計資料

第三章結構設計第1頁，共25頁。

輪胎結構設計是指通過計算、選擇、繪圖等方法確定輪胎整體及各部件的結構和尺寸并擬定出施工標準及設計輔助工具的過程。輪胎結構設計直接影響輪胎質量及使用性能。結構設計有兩種方法1、從輪胎外緣曲線開始，從外往內設計。

古典方法，歷史悠久，經驗豐富，但缺乏計算數據，只憑經驗數據進行第2頁，共25頁。2、根據內緣平衡形狀曲線，從內往外設計

有數學模型作為計算依據，是當代科學的方法輪胎結構設計現在廣泛采用的傳統(tǒng)設計方法，是以靜態(tài)平衡輪廓理論為設計依據，用薄膜-網絡理論為原理指導輪胎設計，輪胎在模型內的輪廓用幾何作圖法，從外緣輪廓向內進行設計。第3頁，共25頁。輪胎結構設計分技術設計和施工設計兩個階段進行。第一階段:技術設計

任務是收集為設計提供依據的技術資料；確定輪胎的技術性能；設計外胎外輪廓曲線和胎面花紋；設計內胎、墊帶和水胎(或膠囊)斷面曲線；繪制外胎,內胎和墊帶設計總圖。第4頁，共25頁。第二階段:施工設計。任務是根據技術設計確定成型機頭型式、直徑及肩部輪廓；繪制外胎材料分布圖；制定外胎、內胎及水胎(或膠囊)施工標準表；提出外胎，內胎及水胎制造附屬工具的技術要求。在完成設計后，提出技術設計和施工設計說明書。第5頁，共25頁。設計任務輪胎設計前的準備工作確定技術要求確定外胎外輪廓曲線設計外胎胎面花紋確定外胎內輪廓曲線優(yōu)選方案繪制外胎總圖確定成型機頭型式、直徑、肩部曲線、繪制材料分布圖確定水胎（膠囊）斷面尺寸、繪制斷面輪廓圖確定內胎斷面尺寸、繪制內胎總圖確定墊帶斷面尺寸、繪制內胎總圖制定內胎施工標準表制定墊帶施工標準表制定水胎（膠囊）施工標準表制定外胎施工標準表提出外胎、內胎、墊帶及水胎（膠囊）制造附屬工具的技術要求提出結構設計文件輪胎結構設計程序圖第6頁，共25頁。第一部分輪胎技術設計第一節(jié)、輪胎設計前的準備工作第二節(jié)、輪胎技術要求的確定第三節(jié)、外胎外輪廓設計第四節(jié)、外胎胎面花紋設計第五節(jié)、外胎內輪廓設計第二部分輪胎施工設計第一節(jié)、成型機頭類型第二節(jié)、成型機頭直徑的確定第三節(jié)、成型機頭肩部輪廓曲線設計第四節(jié)、成型機頭寬度計算第五節(jié)、繪制外胎材料分布圖第六節(jié)、外胎施工標準表的制定第7頁，共25頁。第一部分輪胎技術設計第一節(jié)、輪胎設計前的準備工作

輪胎是車輛驅動機構的主要配件，設計時應依據車輛的技術性能及車輛的使用條件，適應車輛發(fā)展的需要，并應考慮輪胎結構的合理性、經濟性及發(fā)展前景，收集有關技術資料，選用先進技術，全面分析進行設計。一般包括車輛的技術性能、行駛道路情況、國內外同規(guī)格或類似規(guī)格輪胎的結構與使用情況等。第8頁，共25頁。1．車輛的技術性能（1）車輛類別、廠牌、型號、用途和外形尺寸。（2）車輛自重、載重量、整車重量在各軸上的分布和車軸所需承擔的牽引負荷。（3）車輛驅動形式、軸數、軸距、輪數和輪距。（4）輪輞類型、代號及輪輞斷面曲線。（5）輪胎最大外緣尺寸及雙輪間距離。（6）車輛平均速度和最高速度。（7）最小離地間隙、最小轉彎半徑和最大爬坡度。（8）對輪胎的特殊要求。（9）該車輛發(fā)展前景。第9頁，共25頁。2.道路情況（1）路面性質，包括硬基路面(水泥、柏油和碎石)、混合路面(石土或城鄉(xiāng)間的水泥路)、軟基路面(雪、砂及土路)，還有特殊的作業(yè)環(huán)境，如礦山、林場、水田、沼澤等（2）路面拱度、坡度和彎路。（3）使用地區(qū)的年平均氣溫和降雨量。第10頁，共25頁。3、國內外同規(guī)格或類似規(guī)格輪胎的結構和使用情況（1）技術參數，例如輪胎的層數、內壓、負荷及花紋形式等。（2）輪胎充氣前后及使用過程中外緣尺寸的變化。（3）室內試驗數據。（4）實際使用中的性能及主要優(yōu)缺點。（5）使用部門的要求。第11頁，共25頁。第二節(jié)、輪胎技術要求的確定1.輪胎類型包括輪胎規(guī)格、結構、層級、胎面花紋、胎體骨架材料品種、規(guī)格和基本技術性能。2.輪輞的選擇

應根據輪胎類型和規(guī)格，按國家標準(或部頒標準)及車輛技術狀況和發(fā)展趨勢選定。例如轎車采用深槽式輪輞和深槽式寬輪輞，輕型載重汽車采用半深槽式輪輞，中型和重型載重汽車一般采用平底式輪輞和平底式寬輪輞(即5°斜底輪輞)。不同類型車輛有其相對應的輪輞類型、規(guī)格及輪廓曲線。第12頁，共25頁。3.外胎充氣外緣尺寸包括充氣外直徑D′和充氣斷面寬B′，按國家標準(或部頒標準)所規(guī)定的尺寸執(zhí)行。暫無國家標準(或部頒標準)的輪胎，可以按設計任務書所規(guī)定的充氣輪胎外緣尺寸或參考國外輪胎輪輞標準所規(guī)定的尺寸進行設計。第13頁，共25頁。4.負荷能力計算（1）標準負荷和理論負荷輪胎的負荷能力是衡量輪胎質量重要指標之一，其最大負荷能力與速度、內壓、充氣斷面寬、輪輞直徑和寬度有關。確定外胎充氣外緣尺寸D′和B′后，必須通過計算，驗算其負荷能力是否符合國家標準，再進行外緣輪廓設計及計算，因此驗算輪胎負荷能力是進行輪胎結構設計的基礎。第14頁，共25頁。標準負荷：國家標準規(guī)定的負荷簡稱為標準負荷，是指在保證輪胎耐久性前提下要求輪胎承受的負荷。理論負荷：通過計算得到的輪胎的負荷可稱為理論負荷，它必須大于標準負荷，但也不能過大，以大2～5%為宜。輪胎負荷標準分為單胎負荷和雙胎負荷兩種。

一般具有雙胎并裝的載重汽車應計算雙胎負荷，雙胎負荷能力較單胎負荷能力小。轎車輪胎只計算單胎負荷。第15頁，共25頁。理想輪輞：輪輞寬W與充氣輪胎斷面寬B'之比等62.5%的輪輞稱之為理想輪輞。海爾公式：負荷能力的計算公式為海爾公式，是一個在輪輞與充氣輪胎斷面寬之比等于62.5%的標準條件下（理想輪輞）得出的實驗式,若比值超出此范圍，必須換算為在標準理想輪輞的充氣輪胎斷面寬才能使用此公式。斜交輪胎負荷計算基本公式及負荷系數K值的選取,斜交載重輪胎和轎車輪胎負荷計算公式與負荷系數K的選取不相同。第16頁，共25頁。載重輪胎負荷計算基本公式為:

Q=0.231×K×0.424×P0.585×Bm1.39(Bm+dr)oo3.141sin18011B’WBBm--′=其中幾個主要技術參數有：1、輪輞（寬度，直徑，形式）2、負荷Q3、氣壓P4、充氣斷面寬±3%5、輪胎充氣外直徑±1%第17頁，共25頁。式中：W－負荷能力，kNK－負荷系數（K＝1.1（雙胎），K＝1.14（單胎））P－內壓，kPadr－設計輪輞直徑，cmW1－輪輞名義寬度，cmBm－為62.5%的理想輪輞上的輪胎充氣斷面寬,cmB’－安裝在設計輪輛上的新胎充氣斷面寬，cm0.231-采用公制計算的換算系數，若用英制計算，此公式不必乘0.231。單胎負荷應為雙胎負荷的1.14倍，氣壓應相應增加7OkPa。第18頁，共25頁。轎車輪胎負荷計算基本公式為:第19頁，共25頁。式中：

K－負荷系數(此值與輪胎的結構和高寬比有關，50系列、60系列和70系列的斜交輪胎和子午線輪胎K=1.655，78系列斜交輪胎K=1.70，78系列子午線輪胎和82系列套用=1.743）Bm－扁平輪胎在理想輪輞上的斷面寬度，cmd－圓形輪胎設計斷面高與扁平輪胎最大斷面高之差，cmH－最大斷面高(普通斷面輪胎最大斷面高H=1.01×設計斷面高，扁平輪胎最大斷面高H=l.O2×設計斷面高)，cm第20頁，共25頁。(3)負荷能力計算實例以9.00-20載重輪胎負荷能力計算為例。已知條件：D=l018.5mm，B1=259mm,W1=177.8mm,P=588kPa，DR=508mm，KD(雙胎)=1.l，KS(單胎)=1.l4負荷計算公式為：

將已知數值代入上列公式中，首先求取B值，再求W雙胎負荷，最后計算單胎負荷WS。

第21頁，共25頁。==20（KN）

（增加氣壓70KPa）

第22頁，共25頁。第三節(jié)外胎外輪廓設計輪胎尺寸：輪胎硫化模具的內緣尺寸一、外胎模型各部位尺寸代號及其它設計參數代號D—外直徑；B—斷面寬；H—斷面高；d—胎圈著合真徑；C—兩胎圈間距離；b—行駛面弧度寬度；h—行駛面弧度高度；H1—斷面中心以下斷面高；H2—斷面中心線以上斷面高；L—胎肩切線長度圖3-1外胎模型各部位尺寸代號第23頁，共25頁。二、各部位尺寸確定1.斷面外形尺寸①斷面寬B的確定

外胎模型斷面寬根據充氣斷面寬和充氣后斷面寬膨脹率的變化確定。輪胎處于充氣條件下使用，其充氣斷面寬必然大于模型斷面寬，斷面寬增加程度用膨脹率表示計算公式：B－胎模型斷面寬，mmB′－輪胎充氣斷面寬，mm－斷面膨脹率第24頁，共25頁。內容梗概第三章結構設計。輪胎結構設計分技術設計和施工設計兩個階段進行。在完成設計后，提出技術設計和施工設計說明書。確定水胎（膠囊）斷面尺寸、繪制斷面輪廓圖。確定內胎斷面尺寸、繪制內胎總圖。提出外胎、內胎、墊帶及水胎（膠囊）制造附屬工具的技術要求。（2）車輛自重、載重量、整車重量在各軸上的分布和車。（4）輪輞類型、代號及輪輞斷面曲線。（1）路面性質，包括硬基路面(水泥、柏油和碎。石)、混合路面(石土或城鄉(xiāng)間的水泥路)、。3、國內外同規(guī)格或類似規(guī)格輪胎的結構和使用情況。（1）技術參數，例如輪胎的層數、內壓、負荷。應根據輪胎類型和規(guī)格，按國家標準(或部頒標準)及車輛技術狀況和發(fā)展趨勢選定。不同類型車輛有其相