橡胶设计——轮胎设计

轮胎规格11.00-20 外胎轮廓设计过程设计说明书
1. 轮胎技术参数
（1）规格 11.00-20
（2）充气外直径 D ′=1085mm
（3）充气断面宽 B ′= 293mm
（4）标准轮辋 8.0(平底)
（5）花纹类型 普通花纹
（6）层级 16P .R
（7）单胎 最大负荷 3270/Kg
（8）单胎 相应气压 810/kg
5.5F 平底轮辋断面尺寸技术参数：
（1）轮辋宽度A 190mm 偏差+3,-5
（2）轮缘高度G 40.5mm 偏差±1.2
（3）轮缘宽度 B ≥22.0mm
(4)轮缘半径R 2 20.0mm
（5）胎圈座圆角 R3<=8.0
2.各部位尺寸的确定
（1）断面外形尺寸
（a ）断面宽B 的确定
计算公式：
轮胎充气断面宽 ： B ′= 293 mm
断面膨胀率： B ′/B =1.08
胎模型断面宽： B= 271.30mm
(b)模型外直径D
模型外直径D 根据轮胎充气外直径D ′和充气外直径变化比值D'/D 而定。

轮胎是在充气条件下使用，其充气后外直径伸张或收缩，用D'/D 值表示，用下式求模型外直径D 值。

计算公式： 轮胎充气外直径： D ′=1085mm
充气外直径变化比值： D'/D=0.996
模型外直径： D=1089.357mm
(c)模型断面高H ,根据轮胎外直径D 和着合直径d 计算求得。

已知模型外直径D=1090.452mm 。

为便于装卸，胎圈着合508mm 。

则着合直径取大于轮辋直径1mm ，即509mm 。

计算公式： 轮胎外直径： D=1089.375mm
着合直径 ： d=509mm
模型断面高 ： H=290.179mm
B B=B /B
''D D D D /''=)(21d D H -=
（2）胎冠部位尺寸的确定
(a)行驶面宽度b
计算公式 ： b=B*b/B
断面宽： B= 271.30mm
b/B=0.80
行驶面宽度：b=217.04mm
(b) 弧度高h 的确定
计算公式 h=H*h/H
断面高 H=290.179mm
h/H=0.045
行驶面弧度高h=13.058mm
(c)胎冠弧度半径
式中 α—行驶面弧度的夹角；
0.01745—常数，即为π/180；
Rn —胎冠弧度半径，mm
L a ′—行驶面弧长，mm 。

计算结果：
行驶面宽度： b=217.04mm
行驶面弧度高： h=13.058mm
Rn=457.463mm
a =27.44°
La ˊ=219.05mm
（3）胎侧部位尺寸确定
（a ）断面水平轴位于轮胎断面最宽处,是轮胎在负荷下法向变形最大的位置,用H 1/H 2值表示。

计算公式：
H1/H2=0.85
H=290.179mm
H2=156.85mm
H1=133.33mm
（b ）上胎侧弧度半径 R1
计算公式为:
式中：L －胎肩切线长度(L 在轮胎断面中心轴的投影长度约为H 2的50%)，mm 。

将L=1/2 H2代入上式即可计算出R 1
已求得： 282h h b R n +=0.01745a n L R α'=)2(sin 21n
R b -=α)(121
2H H H H +=21H H H -=b B L b B h H R ---+-=22221)(41)(
H2=156.85mm
胎模型断面宽：B= 271.30mm
行驶面宽度： b=217.04mm
L=1/2x156.85=78.425mm
行驶面弧度高：h=13.058mm
计算结果： R1=282.27mm
（c ）下胎侧弧度半径R2的确定
式中： 轮辋轮缘高度：H R =40.5mm ；
下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮辋轮缘垂线间距离a ： (a=2/3---3/4A), 15mm ； 轮辋轮缘宽度：A=22.0mm ；
轮辋宽度：W 1 =190 mm ；
轮胎断面宽度:B=271.30mm
轮胎下断面高H 1 =133.33mm ；
计算结果： R2=182.62mm
（d ）侧自由半径 R3
上胎侧弧度半径R 2和胎圈轮廓半径R 4弧之间的自由半径，R 3与R 2、R 4弧彼此相切，使下胎侧至胎圈部位形成均匀圆滑的曲线。

一般R 3约为R 2的25～40%，取17～50mm ，应视轮胎规格及胎侧轮廓曲线而定，R 3值宜小，便于增加下胎侧至胎圈过渡位置的厚度，加强胎圈强度。

计算结果：26% R 3 =47.48mm
（4）胎圈部位尺寸的确定
胎圈必须与轮辋紧密配合，使轮胎牢固地安装在轮辋上，因此胎圈轮廓应根据轮辋轮缘和胎圈座尺寸进行设计。

(a)胎圈之间距离,又称胎圈着合宽度C =190mm
此宽度根据设计轮辋宽度W 1而定，一般胎圈着合宽度等于设计轮辋宽度W 1，有时C 可略小于W 1，以改善轮胎的耐磨性能和增大胎侧刚性，但减少的数值不宜过大，以15～25mm 为宜。

(b)胎圈着合直经d =509mm
此值与轮胎和轮辋类型关系密切，不同类型轮胎所用轮辋不同，所对应的轮胎胎圈着合直径d 的取值方法不相同。

为便于装卸，胎圈着合直径d 比轮辋直径应大0.5～1.5mm.
(c)胎圈部位倾斜角度 1°
轮胎胎圈从胎踵至胎趾，常设计成带有一定倾斜角度的着合面，便于与轮辋圈座紧密配合。

平底式轮辋的载重轮胎，胎圈部位角度为0°～1°
(d)胎圈轮廊曲线
胎圈弧度半径R4 =21mm 和胎踵弧度半径R5 =9mm
胎圈轮廓根据轮辋轮缘曲线确定，由胎圈弧度半径R 4和胎踵弧度半径R 5组成
a.胎踵弧度半径R 5比轮辋相应部位弧度半径大0.5～1.0mm 。

b.胎圈弧度半径R 4比轮辋轮缘相应部位弧度半径小0.5～1.0mm ，其半径圆心点较轮辋轮缘半径圆心点位置略低1～1.5mm ，使轮胎紧贴于轮辋上。

3轮胎负荷计算
a W B H H a W B R R 2)()2(41121212---+--=
320.5851.390.2310.4259.810(1.0210)()R W K P B D B --=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+
3.141sin 180111
1B W B B --⨯=
其中D R 为轮辋名义直径 B 1充气断面宽 W 1为轮辋宽度 （ K 单胎取1.14 双胎取1.1） 代入数据有如下：
D R =50.9cm B 1=29.3cm A （W 1 ）=19cm p=810kpa 先计算双胎负荷 k 取1.1
计算有结果 B=28.94cm W=31.25KN
然后再换算成单胎负荷有W=1.14*31.25KN=35.62KN=3635Kg
W=3635Kg >3270kg 符合轮胎设计要求 可以进行下列设计
4.廓曲线绘制的步骤
（1） 画出中心线。

（2） 由断面宽B 和上下高H 1、H 2确定外轮廓曲线的左侧点、右侧点、上端点、下端点。

（3） 根据b 、c 确定胎面宽及胎圈宽共四点。

（4） 绘出胎冠圆弧 Rn,其中心线在纵轴上。

（5） 绘出上胎侧圆弧R 1，其中心线在水平轴上。

（6） 画出胎肩切线L 。

（7） 画出下胎侧圆弧R 2。

（8） 绘出胎圈弧R 5、R 4并进行过渡连接。

（9） 绘出R 3。

（10） 画出防水线及防檫线。

（11） 镜像并对图形进行标注。

5.11.0-20规格轮胎外轮廓结构图：
6.心得体会
（1）初步学会了轮胎外轮廓简单设计，应用了轮胎设计专业课。

（2）培养了我们计算机绘图（AutoCAD）的基本能力，让我们能用CAD制作简单的图形。

（2）掌握使用AutoCAD绘制平面图形的方法及其尺寸标注的方法。

（3）掌握AutoCAD绘图的一些命令；如：图形显示命令，图形的修改和编辑等命令。

（4）通过此次课程设计，完成了实践课程，应用了学习知识，而且学到了很多课程外的设计知识，
受益匪浅。