轿车半钢丝子午线轮胎三维设计开题报告

（2）绿色轮胎 特点A.滚动阻力小 B.废气排放少 C.所用原材料为绿色材料D.保费轮胎可重复利用；优点A.降低油耗B.减小汽车排放 C.环保、耐磨
（3）无空气轮胎 特点A.不用充气 B.橡胶胎面用可弯曲 的辐条连接到轮毂上 C.易装配、拆卸；优点A.不用保养 B.不怕刺扎 C.可节省大量橡胶材料、易翻新 D.提高汽车操控性、缩短刹车距离
③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。有关轿车子午线轮胎的B′/ B值，应随其系列H／B扁平比的不同而变化。以人造丝胎体而言，B′/B取值约为1.005～1.03，一般来讲，扁平比低的取值小；反之，就取大值。
半钢丝子午线轮胎是指由胎面胶、胎面下层胶、胎侧胶、胎体（1-2层纤维布组成）、带束层（二层钢丝帘布层）、冠带（按技术设计要有时加一至二层尼龙帘布层，以提高轿车胎的高速性能）、胎圈（由钢丝圈、复合硬胶芯和子口护胶）、内衬层等构成的子午线轮胎，其中半钢丝子午线轮胎的优点包括以下几种（1）转向性能好，提高操纵稳定性。最主要是胎体产生侧向移动，带束层帘线呈周向排列，提高了轮胎的周向刚度，使在同样的侧向力作用下产生较小的偏离角和较高的回正力距，从而提高了车辆的操纵稳定性。（2）滚动阻力小，降低肥耗，节省燃料。因为胎体层数少，带束层刚性高而变形小，使轮胎内部摩擦大大减小。（3）耐磨性能好，由于带束层的刚度大，使胎面的平稳性能得到明显改善，大大减少了轮胎表面和地面接触时的相对运动。另外，胎冠部不产生横向纵向收缩，大大减少了花纺块移动和地面之间的摩擦，与斜交胎相比约减少一半的磨损率。（4）耐疲劳性能好，由于胎内摩擦小，行驶中生热低，提高了耐疲劳性能，延长了轮胎的使用寿命，并可进行多次翻新。（5）高速性能好，由于轮胎结构带束层刚性大，因此出现驻波的临界速度明显高于斜交胎，另外对轮胎具有较高的回正力矩和侧向力，保证了高速行驶下的安全性。（6）乘坐舒适性好，胎体帘线为径向排列，呈现出良好的胎侧柔软性，能充分吸收从地面上传递来的振动，发挥充气轮胎的最佳缓冲性。轮胎的侧向刚度和垂直刚度可以相对独立地进行调节。使胎侧与胎冠各自发挥应有的作用，因此非常容易提高行驶稳定性和乘坐舒适性。（7）提高在干、湿路面上的牵引力和抓着力，轮胎与接地面的单位压力分布均匀，从而充分地利用接地面积，提高了胎面纵向和横向的附着力。（8）阳光吸收比0.93、阳光吸收比不随使用时间衰减、具有与建筑物等同的使用寿命。半钢丝子午线轮胎一般用于轿车，轻型载重货车，客车等常用小型车辆，需求量高市场前景广阔。因此它的发展可以带动经济和社会发展，故半钢丝子午线轮胎的设计是拥有重要意义。
因为子午线轮胎的外直径膨胀率要比斜交轮胎小很多，故其充气后的外直径变化甚小(大致增加1～2mm)。据此，模型断面外直径一般可取与标准规定的新胎充气外直径相当或稍小的尺寸。
(2) 断面水平轴位置确定
断面水平轴位于断面最宽点，是轮胎法向变形最大部位，用数值H1/H2表示。普通斜交轮胎H1/H2值大约在0.83～0.95间，而子午线轮胎通常在1.0～1.12左右，轿车轮胎约在1.00～1.20之间。子午线轮胎值H1/H2大于普通斜交轮胎，原因在于子午线轮胎胎体帘线垂直于钢圈呈辐射形排列，故胎圈所受应力远远大于普通斜交轮胎。水平轴远离胎圈，使法向变形最大值靠近胎冠，可减少胎圈变形，改善胎圈脱层相磨损。
子午线轮胎目前采用的成型方法有两种，一次法成型和二段法成型。其中二次法成型出现较早，因为这种方法的第一段成型可以利用斜交轮胎的成型机，而第二段成型则设计出专用的可膨胀机头。二次法成型现在用的厂家较多，经验也比校丰富。轿车胎的一次法成型还存在一定的问题。但目前国际上采用一次法成型比较多，因为一次法在成型质量方面比二次法好，特别用于全钢丝子午线轮胎更为合适。
带束层刚性对行驶面宽度内的花纹磨耗均匀性有很大的关系。因此，对多层钢丝带束层轮胎来说，应采用较小的行驶面弧度。
为保证轮胎与路面之间在行驶面宽度范围之内有较大的接地面积，子午胎的h与H之比一般宜取0.02～0.04，b与B之比为0.7～0.85，ρn与b之比和Bw与b之比对轮胎的耐磨性和耐久性也有较大的影响。
一般轿车子午胎的H1/ H2取值为1.0～1.2，载重子午线胎最高可达1.4。根据RCOT理论设计轿车子午线轮胎的断面最宽点半径，要比传统法设计的取值大。
(3) 行驶面宽度b和弧度高h的确定
子午线轮胎行驶面弧度的选取，主要与轮胎扁平比和带束层刚性有关，此外，行驶面弧度半径(ρn)与行驶面宽度(b)、带束层宽度(Bw)与行驶面宽度、行驶面弧度高(A)与断面高、行驶面宽度与断面宽度之比及胎体帘线类型等都有相当大的影响。
(4) 胎圈间距的选取
胎圈间距(C)一般选用与轮辋宽度相等或者也可小于轮搁间距，但不超过15～25mm，C值小于轮辋宽度可提向轮胎的耐磨性能和侧向刚性。C与B之比，一般而言，轿车子午线轮胎为0.7～0.8，载重子午线轮胎为0.7～0.75。
(5) 断面高与断面宽之比
对子午线轮胎而言，H/B之比可不必直接选取，这是由于子午线轮胎外直径变化很小，断面高也就成了定值。断面宽主要受胎体帘线性能的影响，由B′/B的膨胀比来确定。
[5].王望予.汽车设计.[M].北京：机械工业出版社，2004.
[6].我国轮胎工业的发展及其对世界轮胎工业的影响.[J].轮胎工业.2006年第11期.
[7].浅谈中国轮胎工业长期发展趋势.[J].轮胎工业.第29期.
[8].国内外轮胎发展分析.[J].轮胎工业.2007年第12期.
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
轮胎产业是汽车产业的主要配套产业之一，属于资本密集，技术密集和劳动密集性产业。轮胎的种类繁多，应用领域非常广泛，按途径可分为轿车轮胎、客车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工程轮胎、特种车轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎和自行车轮胎等；按帘线材料可分为全钢丝轮胎、半钢丝轮胎、纤维轮胎等，其中半钢丝子午轮胎多用于轿车和轻型卡车。子午线轮胎由于具有耐磨、高速、舒适、节油、安全等特点而受到广泛重视，是衡量一个国家轮胎技术现代化水平的标准，是轮胎工业发展的主流方向新中国成立60多年来，中国逐步发展成为世界轮胎第一生产大国，已建成各种规格系列产品齐全的完整工业体系，并获得了一系列具有原始创新特性的国际前沿技术成果。我国载重子午轮胎经过了高速、高载的考验，已达到国际先进水平；轿车子午轮胎已实现无内胎、宽断面、扁平化、高速化；紧跟国际潮流的安全、节能、环保轮胎也已经稳步推向国际市场并获得认可。
四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明
[1].庄继德.现代轮胎技术 .[M]北京理工大学出版社 2001-03.
[2].庄继德.汽车轮胎学.[M]. 北京理工大学出版社 1996-02.
[3].王加中.汽车轮胎选用手册.[M].人民交通出版社 1998-06.
[4].余志生.汽车理论.[M].北京：机械工业出版社，2000.
1、解决问题的思路
①收集为设计提供依据的技术资料
②确定轮胎的技术性能要求
③设计外胎内外轮廓曲线
④设计外胎面花纹
⑤设计绘制外胎花纹总图
2、设计方案
①子午线轮胎设计前的准备
（1）搜集技术资料作为设计依据
与斜交轮胎设计前一样，必须搜集有关的技术资料。例如：车辆类型及技术资料车速及路面条件，轮轴情况，轮胎使用要求及经济性，安全性等。
（2）确定技术性能
轮胎类型、规格、层级、帘布层数及胎面花纹型式；最大负荷和相应内压；轮辋规格、尺寸及轮廓曲线；充气外胎外缘尺寸等。
（3）确定骨架材料
子午线轮胎按其采用的骨架材料来分，有全纤维子午线轮胎，半钢丝子午Байду номын сангаас轮胎(即胎体为纤维帘线，带束层为钢丝帘线)和全钢丝子午线轮胎三种，根据用途、规格、类型不同，考虑选择。
（4）轮胎技术可以通过采用从这些纳米级技术到轮胎大小尺寸的复合材料的分层结构来满足各种性能要求，改善性能磨耗滚动阻力、乘坐舒适性、耐磨性等
自80年代起呈现出许多新的轮胎设计方法，如：日本石桥（普利斯通）公司的RCOT (最佳滚动轮廓)理论，适用于轿车子午线轮胎的设计；TCOT(最佳张力控制)理论，适用于载重子午线轮胎的设计； 日本横滨公司的STEM(应变能量最小化)理论；日本东洋公司的DSOC(动态模拟最佳化轮胎形状)理论，适用于载重子午线轮胎的设计；前苏联的CSSOT(应力－应变周期优化) 理论，它除考虑轮胎几何形状外，还研究了材料分布对周期性应力－应变的影响。然而至今仍是普遍采用薄膜理论。由于电于计算机软件技术的开发，使轮胎各部位受力均匀的自然平衡轮廓设计方法，逐步演变为各部位应力合理分布的非平衡轮廓设计方法，特别是有限元分析法的引用，有可能真实地模拟轮胎在实际使用状态下的断面轮廓形状，并分析其应力应变的分布合理匹配，从而得到优化方案以设讨轮胎的最佳轮廓形状。
人造丝尼龙或聚酯帘线纤维胎体子午线轮胎.
芳纶帘线是一种新型骨架材料，是子午线轮胎理想的胎体材料，很有发展前途。
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。
②轮胎负荷能力计算
负荷能力计算与斜交轮胎采用相同的计算方法，一般根据美国轮胎协会TRA年鉴介绍的公式进行计算。该公式是在轮辋宽度W1与充气断面宽S1的比值等于62.5%的标准条件下经试验得出的经验公式。故应用此公式时、需要在理想轮辋上轮胎断面宽的换算公式与之配套使用。近年来，轮胎向低断面发展，越来越扁平化，其理想轮辋上的充气断面宽公式还必须另有公式进行再校正使用。
xxx学院本科
本科毕业设计开题报告
题 目轿车半钢丝子午线轮胎三维设计
学生姓名xxxx学号xxxxxxxxx
所在学院机械工程学院
专业班级xxxxxxxxxxxx