现代轮胎结构设计3

高分子科学与工程学院
180o - sin- 1( B = 25.9?
17.78 ) 25.9 = 25.9 0.96 25.047(cm) 141.3o
W D 0.231 1.1 0.425 9.8 103
(1.02 102 588)0.585 25.0471.39(50.8 25.047)
外胎的与H/B、W1/B的关系见表2-1所列。
表2-1不同高宽比(H/B)轮胎的膨胀率
轮胎规格 骨架材料 轮辋宽度 （ W1） mm 152 127 178 152 140 406 254 495 635 模型断 面宽 (B)mm 226 186 224 217 192 460 300 590 760 模型外 直径 (D)mm 1022 950 1012 1012 891 1531 1096 1615 2008 D′ /D B′ /B
高分子科学与工程学院
1
§3-1
一、轮胎结构设计概论
轮胎设计前的准备工作
轮胎结构设计是指通过计算、选择、绘图等方法确定轮 胎整体及各部件的结构和尺寸并拟定出施工标准及设计辅助 工具的过程。轮胎结构设计直接影响轮胎质量及使用性能。 结构设计有两种方法 1、从轮胎外缘曲线开始，从外往内设计。 古典方法，历史悠久，经验丰富，但缺乏计算数据，只 凭经验数据进行
高分子科学与工程学院
(2)海尔公式：负荷能力的计算公式为海尔公式，是一 个在轮辋与充气轮胎断面宽之比等于62.5%的标准条 件下（理想轮辋）得出的实验式, 若比值超出此范 围，必须换算为在标准理想轮辋的充气轮胎断面宽 才能使用此公式。 斜交轮胎负荷计算基本公式及负荷系数K值的选 取与斜交载重轮胎和轿车轮胎负荷计算公式与负荷 系数K的选取不相同。
=20（KN）
WS 20 1.14 22.8( KN )
（增加气压70KPa）
高分子科学与工程学院
9
§3-3
外胎外轮廓设计
D—外直径； B—断面宽； H—断面高； d—胎圈着合直径； C—两胎圈间距离； b—行驶面弧度宽度； h—行驶面弧度高度； H1—断面中心以下断 面高； H2—断面中心线以上 断面高；
高分子科学与工程学院
轮胎尺寸：轮胎硫化模具的内缘尺寸 一、外胎外轮廓的轮廓尺寸 B、D、d、C、H、b、h、H1 、H2 1.断面宽B的确定
B B B B
H 一般断面高宽比 B <1 的斜交轮胎， B - 轮胎断面宽 B/ 在1.09～1.17之间。断面高宽比 B -充气轮胎断面宽 H B ＞1的斜交胎，断面宽膨胀率 B B - 断面膨胀率 断面宽膨胀率在1.00～1.07之间。 B
高分子科学与工程学院
6
TRA规定：载重轮胎负荷计算：
式中：Q－负荷能力，kN K－负荷系数 （K＝1.1（双胎），K＝1.14（单胎）） P－内压，kPa dR－设计轮辋直径，cm C－轮辋名义宽度，cm BT－为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm B’－安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，cm 0.231-采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式不必乘 0.231,单胎负荷应为双胎负荷的1.14倍，气压应相应增加7OkPa。
高分子科学与工程学院
5
标准负荷：国家标准规定的负荷简称为标准负荷，是指在保证 轮胎耐久性前提下要求轮胎承受的负荷。 理论负荷：通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负荷，它必 须大于标准负荷，但也不能过大，以大2～5%为宜。 轮胎负荷标准分为单胎负荷和双胎负荷两种。 一般具有双胎并装的载重汽车应计算双胎负荷，双胎负 荷能力较单胎负荷能力小。轿车轮胎只计算单胎负荷。 理想轮辋：轮辋宽W与充气轮胎断面宽B1之比等于62.5%的轮 辋称之为理想轮辋。
青 岛 科 技 大 学 高 分 子 科 学 与 工 程 学 院
第三章
普通轮胎外胎结构设计
第一部分 轮胎技术设计 第一节、轮胎设计前的准备工作 第二节、轮胎技术要求的确定 第三节、外胎外轮廓设计 第四节、外胎胎面花纹设计 第五节、外胎内轮廓设计 第二部分 轮胎施工设计 第六节、外胎施工设计
学习目的与要求 通过学习掌握: 1.轮胎外胎设计流程，技术要求的确定 2.轮胎负荷的计算方法，海尔公式的应用 3.轮胎外轮廓个尺寸的名称、代号、取值方法 4.花纹的作用和设计原则、分类、饱和度 5.胎体帘布层数的确定、胎体安全倍数、缓冲层宽度确定原则 6.外胎内轮廓的确定原则、外胎各部位压缩率 7.常用外胎成形机头的种类、选择原则 8.成形机头直径和肩部曲线的确定原则 9.成形机头宽度计算的步骤和思路 10.轮胎外胎各组成部件的尺寸确定方法
D
D D / D
一般H/B>l的人造丝斜交轮胎，D′/D<l，约为0.990～0,999；尼龙 斜交轮胎则不同，其H/B值无论是大于或小于1，充气外直径均增大，一般 约增加0.1～2.5%。 模型断面高H根据轮胎外直径D和着合直径d计算求得。
H
1 (D d ) 2
高分子科学与工程学院
11
（6）工艺： PA66 105～115°C 张力≥5.88N/根） B/ 硫化（用硫化机或硫化罐硫化的尼龙胎体轮胎，断面膨胀率 应分别取值。 B / B 用硫化机硫化的尼龙轮胎 相对大一些,一般取1.15～1.16。） B 压延（烘干温度，PA6 100 ～ 105°C
高分子科学与工程学院
2.外直径和断面高的确定 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。
确定垫带 断面尺寸、 绘制内胎 总图
制定外胎施 工标准表
制定水胎（胶囊） 施工标准表
制定内胎施 工标准表
制定垫带施 工标准表
提出外胎、内胎、垫带及水胎（胶 囊）制造附属工具的技术要求
提出结构设计文件
高分子科学与工程学院
3
二、轮胎设计前的准备 1．车辆的技术性能 （1）车辆类别、厂牌、型号、用途和外形尺寸。 （2）车辆自重、载重量、整车重量在各轴上的分布和车轴所需 承担的牵引负荷。 （3）车辆驱动形式、轴数、轴距、轮数和轮距。 （4）轮辋类型、代号及轮辋断面曲线。 （5）轮胎最大外缘尺寸及双轮间距离。 （6）车辆平均速度和最高速度。 （7）最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度。 （8）对轮胎的特殊要求。 （9）该车辆发展前景。
高分子科学与工程学院
3.外胎充气外缘尺寸 包括充气外直径D′和充气断面宽B′，按国家标准(或部 颁标准)所规定的尺寸执行。暂无国家标准(或部颁标准)的 轮胎，可以按设计任务书所规定的充气轮胎外缘尺寸或参考 国外轮胎轮辋标准所规定的尺寸进行设计。 4.负荷能力计算 （1）标准负荷和理论负荷 轮胎的负荷能力是衡量轮胎质量重要指标之一，其最大负荷 能力与速度、内压、充气断面宽、轮辋直径和宽度有关。 确定外胎充气外缘尺寸D′和B′后，必须通过计算，验算 其负荷能力是否符合国家标准，再进行外缘轮廓设计及计算， 因此验算轮胎负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。
高分子科学与工程学院
2、根据内缘平衡形状曲线，从内往外设计 有数学模型作为计算依据，是当代科学的方法，轮胎结 构设计现在广泛采用的传统设计方法，是以静态平衡轮廓理 论为设计依据，用薄膜-网络理论为原理指导轮胎设计，轮 胎在模型内的轮廓用几何作图法，从外缘轮廓向内进行设计。
轮胎结构设计分技术设计和施工设计两个阶段进行。
高分子科学与工程学院
高分子科学与工程学院
8
以9.00-20载重轮胎负荷能力计算为例。 已知条件：D=l018.5mm，B1=259mm, W1=177.8mm, P=588kPa，DR= 508mm，KD (双胎)= 1.l， KS (单胎)= 1.l4
负荷计算公式为：
将已知数值代入上列公式中，首先求取S值，再求WD双胎负 荷，最后计算单胎负荷WS。
高分子科学与工程学院
TRA规定：轿车轮胎负荷计算：
高分子科学与工程学院
7
式中： K－负荷系数(此值与轮胎的结构和高宽比有关， 50系列、60系列和70系列的斜交轮胎和子午线轮胎K=1.655， 78系列斜交轮胎K=1.70， 78系列子午线轮胎和82系列套用=1.743） Bd－扁平轮胎在理想轮辋上的断面宽度，cm d－圆形轮胎设计断面高与扁平轮胎最大断面高之差，cm H－最大断面高 (普通断面轮胎最大断面高H = 1.01×设计断面高， 扁平轮胎最大断面高H=l.O2×设计断面高)，cm
高分子科学与工程学院
10
影响膨胀率的因素： H H 1, （1） 大的膨胀率大。 B B （2） k
C （3） B
k 越大，
B/ 越大。 B
C B/ 越小， 越小。 B B B/ （4）材料模量E E越大， 越小。
B B/ （5）花纹 花纹深， 大（工程胎必须考虑花纹，其他的不考虑） B
高分子科学与工程学院
设计任务 轮胎设计前的准备工作
确定技术要求
轮 胎 结 构 设 计 程 序 图
确定外胎外轮廓曲线
设计外胎胎面花纹
确定外胎内轮廓曲线
优选方案
绘制 外胎 总图

确定成型机头型 式、直径、肩部 曲线、绘制材料 分布图
确定水胎（胶 囊）断面尺寸、 绘制断面轮廓 图
确定内胎 断面尺寸、 绘制内胎 总图
高分子科学与工程学院
12
F1、F2范围内胎侧厚，基本相等，才能保证从坚硬的胎圈和胎肩向 柔软胎侧均匀过渡，才能保证最大曲挠度位于水平轴上。此外， F1、 F2应尽可能大些，以求胎侧部位有较大曲挠范围。 H1/H2的影响因素： a. H/B值 H/B取值大，胎侧长， H1/H2易取大
高分子科学与工程学院
2
第一阶段:技术设计。 任务是收集为设计提供依据的技术资料；确定轮胎的技 术性能；设计外胎外轮廓曲线和胎面花纹；设计内胎、垫带 和水胎(或胶囊)断面曲线；绘制外胎,内胎和垫带设计总图, 写出设计说明书。 第二阶段:施工设计。 任务是根据技术设计确定成型机头型式、直径及肩部轮 廓；绘制外胎材料分布图；制定外胎、内胎及水胎(或胶囊) 施工标准表；提出外胎，内胎及水胎制造附属工具的技术要 求。 在完成设计后，提出技术设计和施工设计说明书。