轮胎各部件结构设计
轮胎各部件结构设计
b'
的数据，综合权衡确定
R
R1的数据为165mm.
H L h
Rn
R1
a
13
⑽肩下反弧R的确定 对于全钢载重子午胎，肩下一般不采用切线，而采 用一反弧，反弧R过肩部端点和R1相切，一般b较 大，R较小， b较小，R较大。
以12.00R20 S811 18P.R为例 结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R为
DJ DF
DC
a
25
以12.00R20 S811 18P.R为例 冠部总厚=16.5+5.5+7.5+2+2.5=34mm
2.5 7.5 16.5 2 5.522 34
a
26
肩部总厚DJ的确定，一般DJ/DT ≤1.25
DI DT
DJ DF
B4 B1 B3
B2
DC
a
27
以12.00R20 S811 18P.R为例 肩部总厚=42mm，42/34=1.2353
HS HF HB1 Ф HZ HB2
DN DW
DL
a
W
34
以12.00R20 S811 18P.R为例 胎体反包点高度
=65mm 子口包布外端点高度
=50mm 胎体反包点到下胎侧 轮廓线的距离=10mm 胎体反包点到胎体帘 线的距离=13mm 填充胶的高度=140mm 140/150.5=0.9302
条形花纹 以条形为主 以横沟为主 越野花纹 混合花纹 混合花a 纹
M+S花纹
19
⑵花纹形状及尺寸的确定： 根据已确定的花纹类型，来确定其形状及尺寸。 花纹沟走向与带束层钢丝走向至少差5°. 以12.00R20 S811 18P.R为例 轮胎主要用于较好或一般路面
轮胎各部件结构设计课件
学习交流PPT
1
2、外胎技术设计
1) 、外胎断面轮廓曲线的设计； 2) 、 胎面花纹形状的设计；
3) 、外胎材料分布图的绘制.
学习交流PPT
2
L h
b b'
外 胎
技 术 设 计
D
d
H
H1
Hr
R1
B R2
R3 R4
R5
W
学习交流PPT C
Rn
R
3
1、外胎断面轮廓曲线的设计
⑴着合宽度C的确定：
Ｒ2＝〔1/4×(326-252-2×24.5)2 ＋(150.5-46)2〕／(326-2522×24.5) ＝443.06mm.
取R2=353mm.
学习交流PPT
D
d
H
H1
B R2
3.3 C
15
⑿下胎侧弧度半径Ｒ3 的确定：
根据R2和轮辋曲线， 结合其它方法途径搜集 的数据，综合权衡确定 R3的数据。 以12.00R20 S811 18P.R 为例 取R3＝90mm.
R3
取Ｒ4＝21.5mm(轮辋23mm).
180mm. b'
R
H L h
Rn
R1
学习交流PPT
14
⑾下胎侧圆弧半径Ｒ2的确定：
Ｒ2＝〔1/4×(B-C-2a)2
＋(Ｈ1-Ｈc)2〕／(B-C-2a)
式中a为轮辋曲线宽的2/3.Ｈc为 轮辋曲线高.
一般情况下，R2 弧的延长线与 着合位置线的交点距离着合宽 度端点大约0~5mm.
以12.00R20 S811 18P.R为例
3.2
2
5°
Φ508
8.50"X20"Ⅰ型平底轮辋
工程机械轮胎的冠带层结构设计
钢 丝补强 的轮胎胎 面更 容 易产 生崩 花和 掉块 。
为 １％， ０ 收缩 率 为 １ 以下 。 Ｏ 在 图 示 的 实 施 例 中 ， 用 了 韧 性 为 ３ｃ 采 ７ Ｎ／
面和 或／ 胎侧 的抗 切 割层 。 经 验证 明采用 钢 丝补 强 的工 程 机 械轮 胎 的 耐
本发 明 提供 的抗 崩花掉 块 性 能好 的工程 机 械 轮胎具 有 胎 圈 、 卷 胎 圈 的胎 体 帘 布层 、 置 于轮 包 配 胎 冠 部 的胎 体 帘 布层 上 方 的胎 面 、 置 于 胎 面 与 配
或有机 纤维 编 织 成 的钢 丝 ／ 机 纤 维 复 合 结 构 作 有
为 轮胎 补强 织 物 ； 国第 １ ２ ６ ０号 专利 提 出 将 美 ２８ ５
强层 使用 ， 这种 橡胶 具有 更 大 的弹性 。 则
美 国第 ５ ４ ９ ５号 专 利 提 出 ， 尼 龙 单 丝 作 ７３ ７ 用 为 中型载 重子 午线 轮胎 的最 外 层 带束 层 帘 线 可 以 最大 限度 地 提 高 胎 面 耐 切 割性 ， 提 高 中 型载 重 可
１ 以下。 Ｏ
关 键 词 ： 程 机 械 轮 胎 ； 带 层 ； 带 层挂 胶 ； 花 掉 块性 能 工 冠 冠 抗
１ 背 景 技 术
补 强材 料 间 的 隔离 层 ， 可 以通 过 将 作 用 于胎 面 则 的力 更均 匀 地 向轮胎更 宽 的部 分 分 散 而起 到 防止 崩花 掉块 的 作用 。如果 向 橡 胶 追 加 补 强 材 料 ， 则 可 以进 一步 提 高分散 这种 力 的能力 。 如果 用 低硫 橡胶 与尼龙 补 强 材 料组 合 作 为补
轮胎设计与工艺学 10 第三章 普通轮胎结构设计
成型机头宽度计算
1.主要技术参数的确定
2.成型机头宽度Bs的计算
1.主要技术参数的确定 主要技术参数的确定 (1)第一帘布筒直径d0 (2)帘线的假定伸张值δ1 (3)胎冠角度βk (4)成型机头的帘线角度αc 计算
(1)第一帘布筒直径d0 一般半芯轮式成型机头常用套筒法成 型，帘布提前制成帘布筒备用，第一帘布 筒直径小于成型机头直径,便于操作，第一 帘布筒至机头直径的伸张为5～15%,即 Dc/d0=1.05～1.15。
第四节、成型机头宽度计算
成型机头宽度:BS是指机头两端最宽点间的距离，即等 于机头中部平筒宽度加上两端机头肩部宽度。 机头宽度合理的确定，能使胎体帘线均匀伸张， 充分发挥帘线的作用，保证轮胎质量。 计算成型机头所需用的主要参数:为第一帘布筒 直径d0，帘线的假定伸张值δ1,胎冠角度βk和机头 上的帘线角度αc等。
DC
式中
DK
Dc—成型机头直径，mm； Dk—胎里直径，mm； δ—成型胎坯冠部伸张值。
通常半鼓式成型机头的δ值取1.30～1.65；半芯轮式成型机头 的δ值取1.30～1.55。
成型机头直径越小，越能保证外胎的成型质量，提高生产 效率，但是，成型机头过小，胎冠部伸张值增大，则导致胎体 强度降低。
半芯轮式的δ在1.3～1.5。
断面大而胎圈直径小的轮胎，成型机头 直径与其胎圈直径比值Dc /d超过1.5时，成型 后机头自动折叠也难以将胎圈卸下，此时， 只能采用卸除鼓肩后再折叠的卸胎方法。 因此，确定成型机头直径，应在不影响 胎体强度和便利操作的前提下，Dc尽可能取 小值。 各种规格成型机头直径见表2-13所列。
Ⅰ线相切，交于IV－Ⅳ线上，R1圆心位臵至
Ⅲ-Ⅲ线的距离为机头肩部宽度C。
子午线轮胎结构设计方法
子午线轮胎结构设计方法子午线轮胎是一种重要的车辆零部件，其结构设计直接影响着车辆的操控性能、行驶稳定性和行驶安全性。
在子午线轮胎的结构设计中，主要包括胎面布置、帘布结构和胎面胎侧胎座结构等几个方面。
以下是一种常用的子午线轮胎结构设计方法的详细介绍。
首先，在胎面布置方面，子午线轮胎的胎面采用V型布置，即在中心处呈V字形，向两侧逐渐展开，并与胎肩部分呈自然过渡。
这样的设计可以提高子午线轮胎的排水能力，增加胎面与路面的接触面积，提供更好的抓地力和行驶稳定性。
其次，在帘布结构方面，子午线轮胎采用帘布排列方式。
帘布是由一层或多层帘线交织而成的，它的主要作用是支撑轮胎的胎面和胎侧，增强轮胎的刚性和强度。
常见的子午线轮胎帘布结构有三层、四层和五层等不同层数。
根据轮胎的使用要求和负荷需求，选择合适的层数以确保轮胎的稳定性和耐久性。
再次，在胎面胎侧胎座结构方面，子午线轮胎的胎面、胎侧和胎座的结构是非常重要的。
一般来说，胎帘应该包裹在胎面和胎侧之间，以增强整个轮胎的结构刚度；胎座应该有一定的凹槽和凸槽，以提高轮胎与车辆的匹配性和稳定性。
最后，在子午线轮胎的结构设计中，还需要考虑到胎纹、胎肩、胎面胎侧胎座之间的配合及其对轮胎性能的影响。
合理的胎纹设计可以提高轮胎的抓地力和排水能力；胎肩的结构设计可以提高轮胎的耐磨性和抗剪强度；胎面胎侧胎座的配合设计可以提高整个轮胎的结构稳定性和耐用性。
综上所述，子午线轮胎的结构设计是一个复杂而关键的任务，需要综合考虑诸多因素，包括胎面布置、帘布结构和胎面胎侧胎座结构等。
只有在这些方面都做到合理设计和优化匹配，才能生产出性能优良的子午线轮胎，为车辆的操控性能、行驶稳定性和行驶安全性提供保障。
第四章子午线轮胎结构设计
二、子午线轮胎与斜交轮胎结构特征比较。
（1）斜交轮胎胎体中的帘线按一定角度排列，各层 间帘线相互交叉，胎体帘线层数为偶数，胎体承 受内压引起的初始应力的80～90%。
（2）子午线轮胎胎体各帘面层间的帘线，系相互平 行地由一胎圈至另一胎圈呈了午线方向的排列 （与胎胎冠中心线夹角为90度）。胎冠有大角度 基本不伸张的刚性带束层箍紧，这种结构使：
W 双 =0.88×9.485=8.437KN
三、 轮廓设计主要结构参数的选取
1、模型外直径D和断面宽B的确定
到目前为止，还没有科学的方法来确定轮胎 硫化模型尺寸与充气压后轮胎尺寸之间的关系， 因此子午胎的设计也只能根据经验考虑不同的胎 体帘线的伸长性能、轮胎断面轮廓形状、带束层 角度和长度等的影响来选择充气轮胎与硫化模型 之间断面宽和外直径的膨胀比。下表列出载重和 轻卡子午线轮胎充气断面宽(B΄)和模型断面宽(B) 对不同胎体帘线的断面膨胀比的取值范围。
轿车子午线轮胎，高宽比为0.7～0.8时 (人造丝胎体钢丝带束层结构)充气后外径一 般膨胀0～2mm,断面宽膨胀0～2%。根据经 验，子午线轮胎D′/D值大约在1.000～1.003 之间，B′/B值为1.00～1.02左右。
几种轿车子午线轮胎断面膨胀率如表4-1 所示。
表4-1 几种轿车子午胎断面膨胀率
SS1180 0s1i4 n .13(W 11/S1)
Sd S0.63d7
d0.9 6S0.7H
S0.7S118 O 0 1 si3 .6 1 n (W 51/S1)
先计算 S 0 .7
S 0 .7 1.5 8 1 8 s1 0 i1 ( .n 1 3 6 .0 4 5 /1.5 ) 8 1.8 7 (c 5)m
钢丝帘线主要用于子午线轮胎的胎体及 带束层，其主要特点是耐热性极好，强度 高，同时伸长率极小，对保持轮胎尺寸稳 定性极为有利。
子午线轮胎结构设计与制造技术
子午线轮胎结构设计与制造技术
子午线轮胎是一种高性能轮胎，由于其特殊的结构设计和制造技术而得到广泛应用。
其主要特点是采用平行于中心线的钢丝束作为骨架材料，能够提供优秀的耐磨性和抗拉强度，使轮胎能承受高强度、高速度和长时间运行的要求。
子午线轮胎的结构设计和制造技术包括以下几个方面：
1.骨架结构设计：子午线轮胎采用钢丝束作为骨架材料，一般包含两到三层。
骨架材料的种类、材质和层数均影响了轮胎的性能。
通过优化骨架结构设计，可以提高轮胎的抗拉强度和耐磨性。
2.胎面花纹设计：胎面花纹是轮胎与路面之间的唯一接触面。
子午线轮胎的花纹设计对于轮胎的性能有着重要的影响。
通过优化花纹设计，可以提高轮胎的防滑性和抓地力。
3.胎侧加强结构设计：轮胎的胎侧加强结构对于轮胎的耐磨性和抗撞击性具有重要意义。
子午线轮胎一般采用加强胎侧结构，以提高轮胎耐用性和安全性。
4.制造工艺技术：子午线轮胎的制造工艺技术包括轮胎胎体的成型、钢丝束的辊压、轮胎胎面花纹切割、轮胎成型和贴合等工序。
制造工艺技术的精度和质量直接影响轮胎的性能。
综上所述，子午线轮胎的结构设计和制造技术是决定轮胎性能和品质的重要因素。
如今，随着科技的不断发展和制造工艺的不断升级，子午线轮胎的性能和质量有了大幅提升。
轮胎设计与工艺学 9 第三章 普通轮胎结构设计
★
2.旦(Denier)-定长制 单位长度(9000米)的纤维或纱线所具有的重量 (以克计)称“旦”。(即纤维的相对密度为一定时 旦数越大，则纤维越粗)
G 9000 D L / 9000 Nm
式中：D—旦数； G—纤维或纱线的重量，g； L—纤维或纱线的长度，m
★
3.特(tex)或分特(dtex)-定长制
安全倍数为：
S 22 k 11.1 N 1.969
计算结果符合要求。
② 挂胶帘布厚度
作用：帘布层和缓冲层均由数层挂胶帘布组成， 挂胶帘布层上覆上一定厚度的胶层，使布层 间与帘线间增加粘合力，提高帘线的疲劳强 度和弹性。
厚度：依据胶层帘线种类、帘线粗度、轮胎类型和规格、胶料
性能及工艺条件等因素确定，帘布层之间胶层厚度不宜过厚
30 cos 30 6.0 5.16(根 / cm) 47.9 cos 50.92
ik 3
将93Odtex/2的帘线密度换算为相当于1400dtex/2规格
的帘线密度,再进行帘线密度总和的计算。
因93Odtex/2的S=14.5N/根，5.16根/cm(93Odtex/2)相
当于5.16×14.5/22=3.4根/cm(1400dtex/丝帘线
1938年美国轮胎工业开始采用人造丝代替棉帘 线，大大提高了轮胎的质量 40、50年代的小轿车和卡车的轮胎大多采用人 造丝帘线为骨架材料 到六十年代初当时的联邦德国使用人造丝的比 例高达93%，而且整个欧洲都广泛应用。
采用人造丝帘线的特点：
人造丝的高温强力降低少，在120℃时强力仅
单位长度(1000米)的纤维或纱线所具有的重量(以 克计)称“特”。若重量以分克计(1/10g)，则称“分 特”。
轮辋设计
目录✧车轮产品结构基本知识一、车轮结构各部位名称二、车轮的种类三、车轮的基本装配知识✧产品设计工作流程✧产品结构设计一、确定车轮的参数二、5度深槽轮辋轮辋设计三、气门孔尺寸和位置四、车轮安装盘设计五、车轮轮辐结构设计六、轮辐掏料结构设计七、车轮中心孔结构设计八、螺栓孔结构设计九、装饰盖结构设计十、车轮机加余量的常规性设计十一、各种规格车轮的重量设计标准十二、常用PCD与中心孔对应表✧车轮飞轮结构设计✧车轮产品结构基本知识一、车轮结构各部位名称1、轮辋：与轮胎装配配合，支撑轮胎的车轮部分。
2、轮辐：与车轴轮毂实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。
3、偏距：轮辋中心面到轮辐安装面间的距离。
有正偏距、零偏距、负偏距之分。
4、轮缘：保持并支撑轮胎方向的轮辋部分。
5、胎圈座：与轮胎圈接触，支撑维持轮胎半径方向的轮辋部分。
6、槽底：为方便轮胎装拆，在轮辋上留有一定深度和宽度的凹坑。
7、气门孔：安装轮胎气门嘴的孔。
1 轮辋宽度10 螺栓孔节圆直径2 轮辋名义直径11 螺栓孔直径3 轮缘12 轮辐安装面4 胎圈座13 安装面直径5 凸峰14 后距6 槽底15 轮辐7 气门孔16 轮辋8 偏距17 轮辋中心线9 中心孔18二、车轮的种类按轮辋和轮辐结合形式的不同，车轮可分为如下结构，其代表型结构用图例来表示：1、整体式：轮辐和轮辋是由一个整体组成的。
2、组合式：由2个以上的零件组合而成的车轮，其组成的零件可以分开，按其组合形式可分为三类：（1）、两片式车轮：由轮辋和轮辐结合起来的结构；（2）、三片式车轮：由两个轮辋零件和一个轮辐结合起来的结构。
（3）、辐条式车轮：轮辋与中央轮盘部件，通过很多辐条实现连结的车轮结构。
三、车轮的基本装配知识车轮的有关装配主要有以下的几种装配情况：1 车轮轮辋与轮胎之间的装配2 车轮与装饰钉之间的装配3 车轮与刹车钳之间的装配4 车轮安装面与车轴之间的装配5 车轮螺栓孔与螺母之间的装配6 车轮螺栓孔与车轴之间的装配7 车轮与装饰盖之间的装配8 车轮中心孔与车轴之间的装配9 车轮气门孔与气门嘴之间的装配10 车轮与平衡块之间的装配✧产品设计工作流程✧产品结构设计车轮的结构设计的基本步骤：（1）、根据车轮的装车情况对设计的车轮进行归类，并初定出车轮的各种装配参数。
车轮机构设计中的结构优化与分析
车轮机构设计中的结构优化与分析近年来，汽车行业的不断发展让我们深刻认识到了车辆性能的重要性。
其中，车轮机构设计作为汽车行业中至关重要的一环，直接影响着汽车的性能表现。
在车轮机构设计中，结构优化与分析一直是研究者们关注的热点问题。
本文旨在介绍车轮机构设计中的结构优化与分析。
一、车轮机构结构分析车轮机构是汽车行业的核心部件之一，其结构复杂，如何进行合理分析是关乎车辆性能的重要问题。
车轮机构主要是由轮毂、轮辋、轮胎、制动器和悬挂系统组成。
因此，车轮机构的结构分析是从轮毂、轮辋、轮胎、制动器及悬挂系统等方面来进行的。
1、轮毂结构分析轮毂是汽车车轮机构中最重要的组成部分之一，其结构对整个车轮的性能影响十分重要。
轮毂通常由轮毂盘和轮毂孔组成，其中轮毂盘是直接与轮胎接触的部分。
轮毂盘的材料、结构和表面处理技术可直接影响轮毂的质量和车轮的性能。
2、轮辋结构分析轮辋是连接车轮主体和车辆悬挂系统的重要结构部件。
轮辋分为外辋和内辋，其主要的设计考虑点有轮辋的尺寸、形状、材料等。
不同的材料与工艺对轮辋的性能和强度产生直接影响。
3、轮胎结构分析轮胎是车轮机构中与地面直接接触的部分，它的质量和性能对整个车轮的安全性、舒适性以及经济性都具有重要影响。
轮胎的材料种类、花纹结构、压力等因素均会影响其性能。
制动器是车轮机构的重要部分之一，它决定了制动舒适性、制动效果以及制动稳定性等因素。
轮毂面的轮盘制动以及轮毂内的制动器均会影响到整个汽车的行驶性能。
因此，制动器在车轮机构的结构设计中要得到合理的考虑。
5、悬挂系统结构分析悬挂系统是车轮机构中最重要的组成部分之一，其重要性在于它决定了车轮的行驶稳定性、悬挂舒适性以及车辆的安全性能等方面。
悬挂系统的结构设计要考虑多种因素，如悬挂形式、弹簧刚度、悬架几何参数等。
二、车轮机构结构优化在进行车轮机构结构优化的过程中，需要考虑车轮的安全性、可靠性、经济性和舒适性等多方面因素。
以下是常见的结构优化手段：1、轮毂结构优化轮毂的材料与表面处理技术对车轮性能影响非常大。
车轮的组成和构造课件
安装完成后，进行轮胎平衡和定位调整，确保车 辆行驶稳定。
THANKS
车轮的维护与保养
定期检查轮胎气压
保持适当的轮胎气压可以确保轮 胎的正常使用和安全性。
检查轮胎磨损情况
定期检查轮胎磨损情况，及时更 换磨损严重的轮胎。
清洁轮胎
定期清洁轮胎，去除污垢和杂物， 保持轮胎表面干净。
车轮的更换与安装
选择合适的轮胎
根据车辆规格和行驶需求选择合适的轮胎。
正确安装轮胎
按照轮胎安装说明正确安装轮胎，确保轮胎与轮 毂紧密结合。
稳定性
车轮的稳定性对车辆的操控性 能和行驶安全性有重要影响， 合理的结构设计可以提高车轮
的稳定性。
04 车轮的应用和维护
车轮在车辆上的应用
支撑车辆重量
车轮作为车辆支撑的基础，承受 着车辆的整体重量，传递到地面。
行驶功能
车轮与地面接触产生摩擦力，使车 辆得以行驶。
转向功能
通过车轮的转动，实现车辆的转向。
02 车轮的组成
轮毂
轮毂是车轮的主要组成部分，它 连接着轮胎和车轴，支撑着整个
车辆的重量。
轮毂通常由铝合金或钢材制成， 具有轻量化、高强度和耐腐蚀等
特点。
轮毂的尺寸和形状对车辆的性能 和行驶稳定性有着重要影响。
轮胎
轮胎是车辆与地面接触的部分， 它通过与地面的摩擦力使车辆 前进或停止。
轮胎由橡胶制成，内部填充有 空气或气体，以提高减震和缓 冲效果。
详细描述
车轮通过与地面的接触，使车辆得以行驶、转向和制动。在行驶过程中，车轮能够有效地将发动机或 电动机的动力转化为车辆前进的动力，同时将制动器的制动力传递到地面，使车辆减速或停车。此外， 车轮的设计还能有效地缓和地面不平带来的冲击，提高乘坐舒适性。
轮胎结构设计
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
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。
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。
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
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
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。
《轮胎结构设计》课件
气密层
保持轮胎内气压，防止 空气泄漏。
轮胎的主要材料
01
02
03
04
橡胶
提供弹性和耐磨性，是轮胎的 主要材料。
帘布层
增强轮胎的结构强度，防止轮 胎变形。
钢丝圈
提高轮胎的刚性和稳定性。
其他添加剂
如炭黑、硫磺等，提高轮胎性 能。
轮胎的基本类型
轿车轮胎
适用于轿车，分为夏季胎、冬 季胎和四季胎。
轻型载重轮胎
减震设计
通过改进轮胎的结构和材料，降低车辆行驶中的振动和噪音，提高乘坐舒适性 。
静音花纹
采用特殊花纹设计，减少轮胎与地面接触时的噪音，提供更加安静的驾驶环境 。
03
轮胎的设计流程
设计前的准备工作
市场调研
了解市场需求、竞争对手情况以及轮胎技术 发展趋势。
确定设计目标
根据市场调研和技术资料，明确设计目标， 如性能、成本、安全性等。
性能预测
利用仿真软件对设计方案进行性能预 测，评估其是否满足设计目标。
优化设计
根据性能预测结果，对设计方案进行 优化，以提高性能或降低成本。
设计方案的评审与优化
01
评审
组织专家或团队对设计方案进行评 审，从多角度评估其优缺点。
再次评审
对修改后的设计方案进行再次评审 ，确保满足要求。
03
02
反馈与修改
技术资料收集
收集相关法律法规、标准、技术文献等，为 设计提供依据。
确定设计限制条件
明确设计过程中需要考虑的限制条件，如轮 胎尺寸、材料、工艺等。
设计方案的制定
概念设计
根据设计目标，提出多种可能的方案 ，并评估其可行性。
详细设计
轮胎结构技术
Inner Liner 主要要求特性 - 使用耐空气渗透性良
好的Butyle Rubber
Lateral Groove
Sipe
Tread Pattern的功能
随形象及Groove深度的变化，显示出制•驱动性能 及 R&H, NVH性能差异 * Tire 外观也重要
Tread Pattern 设计要素 - Main Groove个数,宽, 深度,位置 ☞ 接地率, 排水性, Wandering - Lateral Groove形象,个数,深度, 方向性
Carcass主要要求特性 - 冲击吸收性, 冲击抵抗性 - 尺寸稳定性 - Flat Spotting Resistance
主要Carcass Cord 材质 - Rayon - Polyester
6） Bead
Height
Bead Filler
Bead Wire
Bead Wire的功能 固定Tire和 Rim,且支持 负荷，驱动/制动、 Torque等传达给轮面的 作用
补强Belt Capply Type 随Tire Speed Grade 及规格多样化使用数量及 Type。 ☞ 1 Edge, 2 Edge, 1 Full Cap 1Full + 1 Edge, 2 Full Cap ☞ Cord 强度
Belt Cushion的功能
减少Belt Edge层间剪切应力，为了防止Separation 插入耐热Rubber Sheet。
Tread
Carcass
Nylon Cap ply
Belt Belt Cushion
Inner Liner
Side Wall
[详细讲解]轮胎的组成
![[详细讲解]轮胎的组成](https://img.taocdn.com/s3/m/a18c44b9294ac850ad02de80d4d8d15abe230032.png)
一、有内胎的轮胎有内胎的轮胎是由外胎、内胎和垫带组成。
外胎是一个弹性胶布囊，它能使内胎免受机械损坏，使充气内胎保持规定的尺寸，承受汽车的牵引力和制动力，并保证轮胎与路面的抓着力。
内胎是一个环形橡胶筒，置于外胎内，其中充入压缩空气。
在内胎和轮辋之间有一条垫带(在深式轮辋上使用的轮胎则不用垫带)，垫带是具有一定断面形状的环形胶带，保护内胎不受磨损。
有内胎轮胎的主要缺点是行驶温度高，不适应高速行驶，不能充分保证行驶的安全性，使用时内胎在轮胎中处于伸张状态，略受穿刺便形成小孔，而使轮胎迅速降压。
二、无内胎轮胎不使用内胎，空气直接充入外胎内腔。
轮胎的密封性是由外胎紧密着合在专门结构的轮辋上而达到的。
为了防止空气透过胎壁扩散，轮胎的内表面衬贴有专门的密封层，这样在穿刺时空气只能从穿孔跑出。
但是，穿孔受轮胎材料的弹性作用而被压缩，空气只能从轮胎中徐徐漏出，所以轮胎中的内压是逐渐下降的。
如果刺入无内胎轮胎的物体(钉子等)保留在轮胎内，物体就会被厚厚的胶层包紧，实际上轮胎中的空气在长时间内不会跑出。
无内胎轮胎的优越性不仅是提高行驶安全性，这种轮胎穿孔较小时能够继续行驶，中途修理比有内胎轮胎容易，不需拆卸轮辋，所以在某些情况下可以不用备胎。
无内胎轮胎有较好的柔软性，可改善轮胎的缓冲性能，在高速行驶下生热小和工作温度低，可提高轮胎的使用寿命。
三、外胎的构造外胎是由胎体、缓冲层、胎面、胎侧和胎圈组成。
外胎断面可分成几个单独的区域：胎冠区、胎肩区(胎面斜坡)、屈挠区(胎侧区)、加强区和胎圈区。
1. 胎体使外胎具有强度、柔软性和弹性的挂胶帘布主体称为胎体。
胎体需要有充分的强度和弹性，以便承受强烈的震动和冲击，承受轮胎在行驶中作用于外胎上的径向、侧向、周向力所引起的多次变形。
胎体由一层或多层挂胶帘布组成，这些帘布能使胎体以及整个外胎具有必要的强度。
2. 缓冲层胎体和胎面之间的胶片或挂胶帘布－胶片复合结构称为缓冲层。
缓冲层用来预防胎体受到振荡和冲击，减少作用于胎体的牵引力和制动力，增强胎面胶和胎体间的附着力。
现代轮胎结构设计2
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轮胎半径 a)自由半径Rf 轮胎充入额定气压后，无外力作用 时，胎冠行驶面最高点的外直径的一半。 b)静负荷半径Rs 轮胎在静止状态下，仅受法向力的 作用时，从轮轴中心到支撑面的距离。 c)动负荷半径Rm 当轮胎在动态时，发生变化，轮 轴中心至路面间距变为，称为动半径。
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d．胶料的弹性模量 提高轮胎的刚性是提高临界 速度的有力措施。（如右图）
另外对于斜胶胎：减小H/B和增加轮辋的宽度均 能有效的提高临界速度。 对于子午胎：增大气压和减小H/B都能提高临界 速度；但与斜胶胎不同 增宽轮辋宽度和减轻胎 面质量一般不能提高临界速度增大带束层的宽 度和提高胎圈部位的硬度和提高其高度是提高 临界速度的有效措施。
a 和横向变形状态。 b
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3.硬度系数 指轮胎承受负荷（Q）对接地印痕面积（S）和轮胎相应气压（P）乘积之比。 表示在规定的轮辋条件下轮胎气压承受负荷的能力。 Q/SP=1 Q/SP>1 Q/SP<1 说明轮胎的气压刚好承受全部负荷，为理想状态 说明气压不够用来承受全部负荷（胎体骨架承受过多负荷） 说明气压用来承受全部负荷还有余
A 4 c ctg k 3 P
r r k 2m 2rm
2 2
hn h nd ( A 1)
hn ——胎体折合厚度 Ek ——帘线动态弹性模量 βk ——胎冠角 rk——胎里半径 r1——轮胎断面方向的曲率半径 h2——内表面至中面的距离 高分子科学与工程学院
G——胶料的弹性剪切模量 A——与帘线促度d和帘线节距t有关 i——帘线密度 rm——零点半径（断面最宽点的半径） y——各层帘线至中面的距离 h1——外表面至中面的距离
第六部分带束层设计子午线轮胎设计
图中(c)拉伸刚度与轮胎刚性的关系； 7-Fs侧向刚度； 8-Fp周向刚度； 9-f轮胎径向弯曲。
图6-1带束层拉伸刚度与轮胎几何特性关系
当带束层拉伸刚度增加100×10-2N(100×10-3kg)时，滚 动阻力和温度开始下降，然后在一段相当大的刚度值内 保持恒定不变，直至刚度达400×10-2N(400×10-3kg)时， 滚动阻力出现增大迹象，而温度成直线急剧上升，见图 6-2所示
之间的差值）。 当f为常量时，bK值越大，断面周长越长。而带束层宽度L
和bK的比值取决于箍紧系数K，可等于和大于或小于1。子午 线轮胎的带束层宽度L应大于支撑带束层的胎体宽度bK，而 活胎面子午胎的两者之比接近于1。
3.箍紧系数对帘线应力和轮胎刚性的影响 实验证明，随着箍紧系数的变化，胎体和带束层
第4层称为保护层，一般采用高伸长率和高抗 冲击型钢丝帘线，其角度与工作层相仿，它起 着保护工作层的作用，同时也起着防止产生胎 面与带束层脱空现象，提高轮胎使用寿命与翻 新率。
(2)三层结构
一般中型载重车的全钢丝子午线轮胎多数采用三层
结构的带束层，第1层仍为过渡层，2层和3层帘线角度排
列基本上与四层结构相仿，仅把第4层保护层取消。见图
10-Pf滚动阻力； 11-T温度
图6-2带束层拉伸刚度与轮胎性能的关系
图6-3胎面花纹相对磨耗强度与带束层弯曲刚度的关系
带束层的弯曲刚度对轮胎在接地面的摩擦性能及磨 耗强度影响很大。据称，弯曲刚度低于40N·m2时，轮胎 的磨耗强度明显下降。胎面花纹相对磨耗强度与带束层 弯曲刚度之间的关系，见图6-3所示。研究结果表明，带 束层拉伸刚度低于(200～250)×10-2N和弯曲刚度低于 40N·m2时轮胎使用性能随之恶化。
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⑵断面宽B的确定： 根据一般规律，英制系列轮胎，轮辋每增大0.5 ”,断面 宽增大0.2 ” ，公制系列轮胎，轮辋每增大0.5 “ ，断 面宽增大5mm。结合其它方法途径搜集的数据，综 合权衡确定B的数据。 以12.00R20 S811 18P.R为例 断面宽B增加宽度应为 (9.9213−8.50)/0.5×0.2=0.5685“=14.44mm B’= 315±3.5%mm，考虑充气膨胀比率，取
轮胎各部件结构设计
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2、外胎技术设计
1) 、外胎断面轮廓曲线的设计； 2) 、 胎面花纹形状的设计；
3) 、外胎材料分布图的绘制.
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b b'
L h
外
R
Rn
胎
R1
技
H
术
B
R2
设
H1
计
R3
R4
R5
Hr
d
D
W
精品
C
1、外胎断面轮廓曲线的设计 ⑴着合宽度C的确定：
着合宽度C是根据轮辋宽度Rm确定，现在流行的 设计C=Rm+1.0~1.5 " ，一般情况下，较小规格 +1.0~1.1 " ，中等规格+1.3左右，较大规格+接近 1.5 ". 以12.00R20 S811 18P.R为例 Rm=8.50“，取C=252mm=9.9213“， 增加9.9213−8.50=1.4213“
b
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h
⑺胎冠弧度半径Ｒn的确定： 一般情况下，胎冠弧度半径Ｒn=1.75~2B，具体数 值根据需要来确定，b值较小、h值较小，Rn值较 大， b值较大、h值较大，Rn值较小；对于较小规 格轮胎，胎冠一般采用一段弧设计，对于较大规格， 胎冠一般采用中间一段弧、两端为切线设计。 以12.00R20 S811 18P.R为例 Rn/B=650/326=1.9939
H1' (110.24) H' (234.02)
以12.00R20 S811 18P.R为例
H=1/2(1121-511) =305mm
H1’/H’ =110.24/234.02 =0.4711 确定H1
=150.5mm
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⑹行驶面宽b和弧度高h的确定： 行驶面宽b的确定以轮辋宽Rm为基准，一般情况下， b=Rm±15mm，根据实际需要来确定具体数值， 高速路和路况较好的条件下，b值较小，较差和恶 劣路况，速度较低，b值较大；h 的选取与b数值的 确定是相关的，行驶面较宽，相应h较大，行驶面 较窄，相应h较小。 以12.00R20 S811 18P.R为例 b=216±15=201~231mm.取b=226mm. h=7.7mm
＋(150.5-46)2〕／(326-252-
2×24.5)
＝443.06mm.
取R2=353mm.
3.3
d
D
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⑿下胎侧弧度半径Ｒ3 的确定：
根据R2和轮辋曲线， 结合其它方法途径搜 集的数据，综合权衡 确定R3的数据。
H
以12.00R20 S811 18P.R为例
B R2
H1
取R3＝90mm.
216(8.5") 32
R≤8
2 5°
8.50V"X20"Ⅱ型平底轮辋
H1' (110.24) H' (234.02)
⑸断面水平轴位置 的确定： 断面高H＝1/2(D －d) H1由轮辋点到平 衡轴距离H1’和由 轮辋点到胎体冠 中心点距离H’的比 值来确定，一般 H1’/H’=0.3~0.5
精品
精品
⑽肩下反弧R的确定 对于全钢载重子午胎，肩下一般不采用切线，而采 用一反弧，反弧R过肩部端点和R1相切，一般b较 大，R较小， b较小，R较大。
以12.00R20 S811 18P.R为例 结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R为
180mm.
b' R
R1
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H L h
Rn
⑾下胎侧圆弧半径Ｒ2的确定：
b b'
R
精品
Rn 切线
⑻肩部形状的确定： 根据具体需要来确定，本地运输，拐弯较多， 一般肩部采用圆弧设计R’，长途运输，直线 行驶，一般肩部采用直角设计。
以12.00R20 S811 18P.R为例，根据实际需要 采用直角设计。
bHale Waihona Puke b'R精品
Rn R'
⑼上胎侧圆弧半径Ｒ1的确定：
Ｒ1＝〔(H-H1-h)2＋1/4(B-b)2-L2〕／(B-b)
R3
R4
R5
Hr
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D
d
W
C
⒀胎圈部位弧度曲线设计：
根据轮辋曲线尺寸来考虑子口部位的设计，原则：即
与轮辋结合紧密，又要容易装胎。一般R4≤轮辋相应部
位尺寸；
R2
R5≥轮辋相应部位尺寸；
Ｈr≤轮辋相应部位尺寸；
D d
H1 Hr R5
β根据轮辋相应部位尺寸来确定。
以12.00R20 S811 18P.R为例
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⑷着合直径d的确定： 根据轮胎装配的轮辋尺寸来确定着合直径 d 以12.00R20 S811 18P.R为例，d=511mm
R≥2.5 R≥1
46 Φ513.46
R≤8
≥24.5 ≤2°
R23
216(8.5") (36)
3.2
8.50"X20"Ⅰ型平底轮辋
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44.5
Φ508
≥27 ≤2°
14 R27
结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R1的数据
以12.00R20 S811 18P.R为例
R1=[(305-150.5-7.7)2+1/4(326-226)2
-86.52]/(326-226) =165.7mm
结合其它方法途径搜集
b'
的数据，综合权衡确定
R
R1的数据为165mm.
H L h
Rn
R1
Ｒ2＝〔1/4×(B-C-2a)2
＋(Ｈ1-Ｈc)2〕／(B-C-2a)
式中a为轮辋曲线宽的2/3.Ｈc为 轮辋曲线高.
H
一般情况下，R2 弧的延长线与
着合位置线的交点距离着合宽
度端点大约0~5mm.
R2
H1
以12.00R20 S811 18P.R为例
Ｒ2＝〔1/4×(326-252-2×24.5)2
B=312+14.44=326.44mm≈326mm
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⑶外直径Ｄ的确定： 根据整体设计的需要，一般B取值较小，D 就要取值较大。结合其它方法途径搜集的 数据，综合权衡确定D的数据。 以12.00R20 S811 18P.R为例 D’= 1125±1%mm，考虑充气膨胀比 率， 取 D=1121mm
R3
取Ｒ4＝21.5mm(轮辋23mm). 取Ｒ5＝9mm(轮辋≤8mm).
R4
取Hr＝21.5mm(轮辋23mm).
β
β ＝2.5° (轮辋5 °).
W ＝35mm.
精品
W
⒁经实际绘图，确定12.00R20 S811 18P.R 轮胎断面轮廓图如下：