轮胎结构设计PPT课件
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轮胎各部件结构设计课件
轮胎各部件结构设计
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
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.
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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.
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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
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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
轮胎设计与工艺学普通轮胎结构设计.ppt
②胎圈着合直经d
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。
A、装于平底式轮辋的载重轮胎
为便于装卸，胎圈着合直径d比轮辋直径应大0.5～
1.5mm。
B、装在5°斜底轮辋上的载重轮胎
为使胎圈紧密着合，胎踵部位着合直径比轮辋相应部位 直径应小1～2mm；而胎趾平直部位的着合直径比轮辋相应部 位直径应大１mm左右。
③胎圈部位倾斜角度
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°； 5°斜底式轮辋的轮胎，胎圈角度为5°； 15°斜底深槽式轮辋的无内胎载重轮胎，胎圈角度为16°～ 17°；
无内胎轿车轮胎，胎圈部位一般采用两个倾斜角度，胎踵处
a.正弧形 胎冠弧度可用1～3个正弧度进行设计，其弧度半 径Rn根据行驶面宽度b和弧度高h计算，计算公式为：
b2 h Rn 8h 2
0 L . 0 1 7 4 5 R a n
b2 2(s in ) Rn
1
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 La′—行驶面弧长，mm。 正弧形胎冠断面形状见图2-2所示。
(a)阶梯形胎肩， (b)反弧形胎肩， (c)圆形胎肩
图2－7 胎肩断面轮廓图
a.切线形胎肩
是用直线与胎侧弧度半径R1弧相切而
成，是广泛应用的一种胎肩设计方法。
b.阶梯形胎肩 是在切线形胎肩绘制的基础上，将切
线分为几个阶梯，这种设计可增加胎肩部的支撑性
能，是中型载重斜交轮胎常用的一种胎肩设计方法，
第一角度为10°，距胎趾4～5mm处为第二角度，一般采用
轮胎模型-PPT精品文档
• 二、 用于耐久性分析的轮胎模型
• 三维接触模型，考虑了轮胎胎侧截面的几何特性，并把轮 胎沿宽度方向离散，用等效贯穿体积的方法来计算垂直力， 可以用于三维路面。该模型是一个单独的License，但是如 果用户只购买Durability TIRE，只能用Fiala模型计算操稳。 • 除了上述两类模型以外，还有环模型，作为子午线轮胎的 近似，研究轮胎本身的振动特性，成为国际上仿真轮胎在 短波不平路面动特性的主流模型，是目前发展比较成熟和 得到商业化应用的轮胎模型，其中具有代表性的是F-tire和 SWIFT轮胎模型。
• SWIFT模型（Short Wave Intermediate Frequency TIRE Model） • SWIFT 模型是由荷兰 Delft 工业大学和 TNO 联合开发的，是 一个刚性环模型，在环模型的基础上只考虑轮胎的 0阶转动 和1阶错动这两阶模态，此时轮胎只作整体的刚体运动而并 不发生变形。在只关心轮胎的中低频特性时可满足要求。由 于不需要计算胎体的变形，刚性环模型的计算效率大大提高， 可用于硬件在环仿真进行主动悬架和ABS的开发。在处理面 外动力学问题时，SWIFT使用了魔术公式。
轮胎模型
一、轮胎模型简介 二 、ADAMS/TIRE 三、轮胎的特性文件
严金霞
2009年1月
• 轮胎是汽车重要的部件，它的结构参数和力学特性决定 着汽车的主要行驶性能。轮胎所受的垂直力、 纵向力、 侧向力和回正力矩对汽车的平顺性、 操纵稳定性和安全 性起重要作用。 • 轮胎模型对车辆动力学仿真技术的发展及仿真计算结果 有很大影响，轮胎模型的精度必须与车辆模型精度相匹 配。因此，选用轮胎模型是至关重要的。由于轮胎具有 结构的复杂性和力学性能的非线性，选择符合实际又便 于使用的轮胎模型是建立虚拟样车模型的关键。
第三章 轮胎结构设计(2精品PPT课件
a—轮缘至胎圈中心的距离，cm；
t —胎圈底部倾斜角，度；
r —轮辋底部倾斜角，度。
D．计算实例
以9.00-20轮胎为例，计算钢丝圈所受应力和钢丝 的根数。
• 已知条件:P=657kPa， k Rk=47.9cm,R0=37.25cm， =50.92°
rn=26.67cm，S1=1372kN/根，K=5～7倍
钢圈结构示意图
（a）6层轮胎4－2结构； （b）8层轮胎3－3－2结构 （c）10层轮胎4－4－2结构；（d）12层轮胎4－4－4结构
一般6层以下的轮胎用单钢丝圈，包围方法有2-2结 构和4-2结构;6层以上轮胎用双钢丝圈，包圈方法有33-2,4-4-2,4-4-4,4-4-6,5-5-4,6-6-4等结构;三个钢 丝圈的包圈方法有6-4-4-4结构。
n T K S1
式中 ：n—钢丝根数；
S 1—钢丝强度，用于斜底轮辋，或同时可用平底轮辋 和斜底轮辋
计算胎圈所受应力时，应考虑加上胎圈与轮辋过盈配合时因 过盈力而造成的附加应力，以便增加胎圈的钢丝根数，确保胎 圈必要的强度。
计算钢丝圈所受的总应力应等于钢丝圈在内压作用下所受应 力T与轮胎对轮辋过盈力(箍紧力)Tt之和。
可用加大三角胶条，提高帘布反包高度和 增加胎圈宽度等方法，增大下胎侧补强区域， 提高下胎侧的刚性，防止子口折断。补强区 域是以胎圈底部为起点，约在(0.4～ 0.46)H1的范围内，见图2-19所示。
④内轮廓各部位弧度半径
应参照外轮廓相对应部位的弧度半 径；内轮廓冠部和胎侧部弧度半径的圆 心位置与外轮廓对应弧度半径的圆心位 置一致，均设在中心线和水平轴上。胎 肩部内轮廓弧度半径圆心点可自由确定， 但必须与冠、侧部内轮廓弧度均匀相切， 其半径约为40～8Omm，应视轮胎规格 而定。
t —胎圈底部倾斜角，度；
r —轮辋底部倾斜角，度。
D．计算实例
以9.00-20轮胎为例，计算钢丝圈所受应力和钢丝 的根数。
• 已知条件:P=657kPa， k Rk=47.9cm,R0=37.25cm， =50.92°
rn=26.67cm，S1=1372kN/根，K=5～7倍
钢圈结构示意图
（a）6层轮胎4－2结构； （b）8层轮胎3－3－2结构 （c）10层轮胎4－4－2结构；（d）12层轮胎4－4－4结构
一般6层以下的轮胎用单钢丝圈，包围方法有2-2结 构和4-2结构;6层以上轮胎用双钢丝圈，包圈方法有33-2,4-4-2,4-4-4,4-4-6,5-5-4,6-6-4等结构;三个钢 丝圈的包圈方法有6-4-4-4结构。
n T K S1
式中 ：n—钢丝根数；
S 1—钢丝强度，用于斜底轮辋，或同时可用平底轮辋 和斜底轮辋
计算胎圈所受应力时，应考虑加上胎圈与轮辋过盈配合时因 过盈力而造成的附加应力，以便增加胎圈的钢丝根数，确保胎 圈必要的强度。
计算钢丝圈所受的总应力应等于钢丝圈在内压作用下所受应 力T与轮胎对轮辋过盈力(箍紧力)Tt之和。
可用加大三角胶条，提高帘布反包高度和 增加胎圈宽度等方法，增大下胎侧补强区域， 提高下胎侧的刚性，防止子口折断。补强区 域是以胎圈底部为起点，约在(0.4～ 0.46)H1的范围内，见图2-19所示。
④内轮廓各部位弧度半径
应参照外轮廓相对应部位的弧度半 径；内轮廓冠部和胎侧部弧度半径的圆 心位置与外轮廓对应弧度半径的圆心位 置一致，均设在中心线和水平轴上。胎 肩部内轮廓弧度半径圆心点可自由确定， 但必须与冠、侧部内轮廓弧度均匀相切， 其半径约为40～8Omm，应视轮胎规格 而定。
全钢子午线轮胎结构设计幻灯片
⑼ 室内试验设备和所需轮辋确实认。 对于新产品，室内测试一般是必须要做的工程， 包括外缘尺寸、静负荷、压穿、耐久等测试项 目，主要确认测试设备在载荷、速度、轮胎尺寸 等方面是否到达要求，测试所需要的轮辋是否具 备。
2.产品试制。 一般新产品第一次试制2+4条即可满足测试需要 (没废次品的前提下)，备好料后，先成型硫化两 条，一条做样品，另一条割断面对照材料分布图 进展断面分析，然后根据断面分析结果对半成品 部件和其它施工标准进展调整，再成型硫化后4 条，一条做外缘尺寸、静负荷、压穿试验后，割 断面，再次进展断面分析，一条进展常规耐久试 验，一条进展带束层耐久试验，一条进展胎圈耐 久试验。
⑺ X光设备确实认。
对于全钢载重轮胎，X光是必检工程。确 认X光检测设备能否检测该规格品种的轮胎， 主要检查轮胎的外直径、断面宽度、着合 直径、子口宽度等参数是否与X光机匹配。
⑻动平衡/均匀性检测设备和所需轮辋确实认。
随着欧美等兴旺国家对载重轮胎性能和质 量要求的逐步提高，动平衡/均匀性检测逐 渐成为载重轮胎的必检工程。主要确认轮胎 的外直径和宽度是否与动平衡和均匀性检测 设备匹配，该规格品种轮胎检测所需要的检 测轮辋是否具备。
3.外观\X光\动平衡\均匀性检查检验。 ⑴产品质量分级 产品质量依次分为合格品〔一级质量、二级质量〕、 次品、废品，其定义如下： 一级质量：到达成品检验标准要求的。 二级质量：超出成品检验标准范围，存在一定质量缺
陷，但对使用影响不大的。 次品：超出成品检验标准范围，存有较大质量缺陷， 需按规定使用的。 废品：超出成品检验标准范围，存在严重质量缺陷，
⑹ 硫化模具、胶囊和卡盘等确实定。
根据图纸检验模具厂家提供的模具样 板是否到达要求，用模具样板检验模 具的胎面曲线、胎侧曲线、钢圈曲线 和花纹沟剖面曲线是否到达要求，检 验外表光洁度、刚片、装配尺寸等是 否到达要求；检验胶囊的外周长和夹 缘口尺寸等是否到达要求；检验卡盘 的夹缘口尺寸等是否与胶囊相匹配。
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”。
轮胎各部件结构设计PPT
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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
NordriDesign™中国专业PowerPoint媒体设计与开发
R≥2.5 R≥1
46 Φ513.46
44.5 Φ508
≥24.5
216(8.5")
≥27
216(8.5")
专业交流
模板超市
以12.00R20 S811 18P.R为例
设计服务
断面宽B增加宽度应为 本作品采用知识共享署名-非商业性使用 2.5 中国大陆许可协议进行许可。 本作品的提供是以适用知识共享组织的公共许可（ 简称“CCPL” 或 “许可”） 条款为前提的。本作品受著作权
(9.9213−8.50)/0.5×0.2=0.5685“=14.44mm 法以及其他相关法律的保护。对本作品的使用不得超越本许可授权的范围。 如您行使本许可授予的使用本作品的权利，就表明您接受并同意遵守本许可的条款。在您接受这些条款和规定的 前提下，许可人授予您本许可所包括的权利。
≤8 8 如您行使本许可授予的使用本作品的权利，就表明您接受并同意遵守本许可的条款。在您接受这些条款和规定的 3.2 R 2 R≤ 前提下，许可人授予您本许可所包括的权利。
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5°
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b b'
外
R
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胎
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R1
技 术 设 计
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设计服务
H
H1
B
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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
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R≥2.5 R≥1
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(9.9213−8.50)/0.5×0.2=0.5685“=14.44mm 法以及其他相关法律的保护。对本作品的使用不得超越本许可授权的范围。 如您行使本许可授予的使用本作品的权利，就表明您接受并同意遵守本许可的条款。在您接受这些条款和规定的 前提下，许可人授予您本许可所包括的权利。
≤8 8 如您行使本许可授予的使用本作品的权利，就表明您接受并同意遵守本许可的条款。在您接受这些条款和规定的 3.2 R 2 R≤ 前提下，许可人授予您本许可所包括的权利。
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车轮的组成和构造课件
平衡和定位调整
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。
安装完成后，进行轮胎平衡和定位调整，确保车 辆行驶稳定。
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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
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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
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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
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。
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。
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。
轮胎各部件结构设计ppt课件
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
＋(150.5-46)2〕／(326-252-
2×24.5)
＝443.06mm.
取R2=353mm.
3.3
d
D
精选
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.
精选
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
精选
H L h
Rn
⑾下胎侧圆弧半径Ｒ2的确定：
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.
精选
W
⒁经实际绘图，确定12.00R20 S811 18P.R 轮胎断面轮廓图如下：
216(8.5") 32
《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
轮胎结构设计ppt课件
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
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
9.00-20
R
152
7.50-20
R
127
9.00-20
N
178
9.00-20
N
152
7.50-20
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
§3-1 轮胎设计前的准备工作
一、轮胎结构设计概论 轮胎结构设计是指通过计算、选择、绘图等方法确定轮
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。
轮 胎 结 构 设 计 程 序 图
设计任务 轮胎设计前的准备工作
确定技术要求 确定外胎外轮廓曲线
(1.02 102 588)0.585 25.0471.39(50.8 25.047)
=20（KN）
WS 20 1.14 22.8(KN) （增加气压70KPa）
§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
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。
H 1 (D d) 2
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
9.00-20
R
152
7.50-20
R
127
9.00-20
N
178
9.00-20
N
152
7.50-20
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
§3-1 轮胎设计前的准备工作
一、轮胎结构设计概论 轮胎结构设计是指通过计算、选择、绘图等方法确定轮
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。
轮 胎 结 构 设 计 程 序 图
设计任务 轮胎设计前的准备工作
确定技术要求 确定外胎外轮廓曲线
(1.02 102 588)0.585 25.0471.39(50.8 25.047)
=20（KN）
WS 20 1.14 22.8(KN) （增加气压70KPa）
§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
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。
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在完成设计后，提出技术设计和施工设计说明书。
轮 胎 结 构 设 计 程 序 图
设计任务 轮胎设计前的准备工作
确定技术要求 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
制定外胎施 工标准表
确定水胎（胶 囊）断面尺寸、 绘制断面轮廓 图
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
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。
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
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。
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。
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
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
通过学习掌握:
学习目的与要求
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
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。
2.道路情况
（1）路面性质，包括硬基路面(水泥、柏油和碎石)、混合路面 (石土或城乡间的水泥路)、软基路面(雪、砂及土路)，还有 特殊的作业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等
§3-2 轮胎设计主要技术参数确定
1.轮胎类型 包括轮胎规格、结构、层级、胎面花纹、胎体骨架材料品
种、规格和基本技术性能。 2.轮辋的选择
应根据轮胎类型和规格，按国家标准(或部颁标准)及车辆 技术状况和发展趋势选定。例如轿车采用深槽式轮辋和深槽 式宽轮辋，轻型载重汽车采用半深槽式轮辋，中型和重型载 重汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋(即5°斜底轮辋)。 不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。
确定内胎 断面尺寸、 绘制内胎 总图
制定水胎（胶囊） 制定内胎施
施工标准表
工标准表
确定垫带 断面尺寸、 绘制内胎 总图
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
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
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。
(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。
§3-1 轮胎设计前的准备工作
一、轮胎结构设计概论 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
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。
（2）路面拱度、坡度和弯路。
（3）使用地区的年平均气温和降雨量。
3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况 （1）技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷及花纹形式等。 （2）轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化。 （3）室内试验数据。 （4）实际使用中的性能及主要优缺点。 （5）使用部门的要求。
轮 胎 结 构 设 计 程 序 图
设计任务 轮胎设计前的准备工作
确定技术要求 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
制定外胎施 工标准表
确定水胎（胶 囊）断面尺寸、 绘制断面轮廓 图
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
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。
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
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。
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。
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
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
通过学习掌握:
学习目的与要求
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
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。
2.道路情况
（1）路面性质，包括硬基路面(水泥、柏油和碎石)、混合路面 (石土或城乡间的水泥路)、软基路面(雪、砂及土路)，还有 特殊的作业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等
§3-2 轮胎设计主要技术参数确定
1.轮胎类型 包括轮胎规格、结构、层级、胎面花纹、胎体骨架材料品
种、规格和基本技术性能。 2.轮辋的选择
应根据轮胎类型和规格，按国家标准(或部颁标准)及车辆 技术状况和发展趋势选定。例如轿车采用深槽式轮辋和深槽 式宽轮辋，轻型载重汽车采用半深槽式轮辋，中型和重型载 重汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋(即5°斜底轮辋)。 不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。
确定内胎 断面尺寸、 绘制内胎 总图
制定水胎（胶囊） 制定内胎施
施工标准表
工标准表
确定垫带 断面尺寸、 绘制内胎 总图
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
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
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。
(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。
§3-1 轮胎设计前的准备工作
一、轮胎结构设计概论 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
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。
（2）路面拱度、坡度和弯路。
（3）使用地区的年平均气温和降雨量。
3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况 （1）技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷及花纹形式等。 （2）轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化。 （3）室内试验数据。 （4）实际使用中的性能及主要优缺点。 （5）使用部门的要求。