裴曉輝載重胎設(shè)計

1、斜交載重汽車輪胎的結(jié)構(gòu)設(shè)計,徐州徐輪橡膠有限公司 裴曉輝 2013年10月,第一節(jié) 載重輪胎設(shè)計基礎(chǔ)知識,按輪胎大小分類：載重汽車輪胎、輕型載重汽車輪胎（LT）、 微型載重汽車輪胎（ULT）5.00-12及以下一、規(guī)格名稱舉例（斜交輪胎）,9.00

2、 – 20 14PR 141/139 G 9.00 R 20 14PR 141/139 J 11.00 - 20 14PR 144/139 G 8 R 22.5 10PR 124/122 G 8 - 14.5 MH 10PR 114 F

3、  速度符號 負(fù)荷指數(shù)（單胎/雙胎） 層級

4、 “MH”—房屋汽車標(biāo)志 輪輞名義直徑（in） 結(jié)構(gòu)代號“—”為斜交結(jié)構(gòu)代號； “R”為子午胎結(jié)構(gòu)代號

5、 輪胎名義斷面寬度,二、術(shù)語定義,斜交輪胎：胎體簾布層、緩沖層各相鄰層簾線交叉，且與胎冠中心線呈小于90º角排列的充氣輪胎。負(fù)荷能力：負(fù)荷能力是指輪胎在相應(yīng)充氣壓力和速度下所允許的最大負(fù)荷。負(fù)荷指數(shù)：輪胎負(fù)荷能力的數(shù)字代號，它表明在規(guī)定的使用條件下，輪胎按速度符號表示的最高速度行駛時（速度在210km/h以上的轎車和摩托車除外），所能承受的最大負(fù)荷。速

6、度符號：最高行駛速度的特定字母代號。它表明在規(guī)定的使用條件下，輪胎承受負(fù)荷指數(shù)相對應(yīng)的負(fù)荷能力時（速度在210km/h以上的轎車和摩托車除外）所能達(dá)到的最高行駛速度；耐久性能：通過在規(guī)定的負(fù)荷和一定速度下的運行距離來評價輪胎的持久性能；高速性能：按照輪胎速度符號，評價輪胎高速行駛性能；強度性能：通過檢測輪胎胎冠部位的破壞能，評價輪胎結(jié)構(gòu)性能。,新胎：即沒有使用過也沒有翻新過的輪胎。脹大尺寸：經(jīng)使用后外緣尺寸增大了的輪胎。翻新輪

7、胎：應(yīng)用新胎面以延長使用壽命的輪胎。 新胎尺寸：安裝于測量輪輞上的無負(fù)荷輪胎，在規(guī)定的充氣壓力下，在標(biāo)準(zhǔn)室溫至少停放24h，然后將充氣壓力調(diào)至原值時的輪胎尺寸。設(shè)計尺寸：輪胎設(shè)計用的新胎（基本）尺寸。輪胎最大使用尺寸：輪胎在使用中的永久脹大尺寸，不包括因負(fù)荷和側(cè)向力及離心力作用而產(chǎn)生的變形。該尺寸是提供車輛制造者設(shè)計輪胎間隙時用的。靜負(fù)荷半徑為公路型花紋輪胎單胎負(fù)荷下的靜半徑，雙胎靜負(fù)荷半徑為單胎靜負(fù)荷半徑+1m

8、m。最小雙胎間距：雙胎并裝時，兩輪胎中心平面間的最小距離。,輪 輞理論輪輞：輪輞名義寬度與輪胎名義斷面寬度具有規(guī)定比值的輪輞。測量輪輞：為了確定輪胎基本尺寸而給各規(guī)格輪胎規(guī)定的輪輞，也是能與輪胎獲得最佳配合，充分發(fā)揮輪胎性能的輪輞。允許使用輪輞：測量輪輞以外，允許與輪胎配合使用的任何輪輞。輪輞名義直徑：是僅供參考用的一種表示輪輞直徑代號的數(shù)字。輪輞標(biāo)定直徑：輪輞胎圈座水平線與輪緣內(nèi)側(cè)線交點處的直徑。。,新胎最大尺寸、

9、最小尺寸新胎最大、最小斷面寬度新胎最大斷面寬度=新胎設(shè)計斷面寬度×α1斜交輪胎 α1=1.06子午線輪胎 α1=1.04新胎最小斷面寬度=新胎設(shè)計斷面寬度×α2斜交輪胎 α2=0.97子午線輪胎 α2=0.96新胎最大、最小外直徑新胎最大外直徑=2×新胎設(shè)計斷面高度×b + 輪輞名義直徑斜交輪胎 b =1.06子午線輪胎 b =1.03

10、新胎最小外直徑=2×新胎設(shè)計斷面高度×0.97 + 輪輞名義直徑,載重汽車輪胎在不同速度下的負(fù)荷變化應(yīng)符合下表的規(guī)定。,三、采用標(biāo)準(zhǔn),1.載重汽車輪胎 GB 9744-20072.載重汽車輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷 GB/T 2977-20083.高速性能 GB/T 4501-2008 《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗方法》4.耐久性能 GB/T 4501-2008 《載重汽車輪胎

11、性能室內(nèi)試驗方法》5.強度性能 GB/T 4501-2008 《載重汽車輪胎性能室內(nèi)試驗方法》6.滾動阻力要求 EC661/2009法規(guī)及EC117法規(guī) GB/T 29042-2012 汽車輪胎滾動阻力限值 GB/T 29042-2012 汽車輪胎滾動阻力試驗方法7.濕路面抓著性要求8.輪胎通過噪聲,第二節(jié) 載重汽車輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計特點,一

12、、資料的搜集,1. 車輛的技術(shù)性能 車輛的類型和用途； 車輛的自重、載重量、整車重量在各軸上的分布以及車軸所需承擔(dān)的牽引負(fù)荷； 車軸數(shù)量，驅(qū)動車軸數(shù)量以及每個軸上車輪的數(shù)量； 輪輞類型、代號和雙輪中心距； 雙胎間距為斷面寬的1.2倍 車輛的平均速度及最高速度； 車輛上輪胎最大允許外緣尺寸（包括外直徑和斷面寬）； 對內(nèi)胎和墊帶的特殊要求； 今后這種車輛的發(fā)展前景。2．路況 車輛行駛的道路

13、是水泥、柏油、碎石路和土路還是礦山、森林、沙漠和冰雪路面，還有自然條件等。 了解國內(nèi)外其他廠同規(guī)格或類似規(guī)格輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)和使用情況。,二、載重汽車輪胎性能,1.輪胎的負(fù)荷能力 輪胎的負(fù)荷能力取決于輪胎充氣內(nèi)壓及內(nèi)腔容積，因此，設(shè)計一定尺寸的輪胎是通過選擇斷面形狀和充氣壓力而實現(xiàn)的。增大輪胎內(nèi)腔容積，空氣容量增加，負(fù)荷能力增大。增大輪胎斷面最寬點半徑，特別是增大輪胎內(nèi)輪廓斷面寬度，可增加內(nèi)腔容積，提高負(fù)荷能力（斷面

14、最寬點半徑和內(nèi)輪廓斷面寬，可用輪胎斷面寬和輪胎直徑間接地表示出來）；輪胎內(nèi)腔容積又與輪輞寬度有關(guān)，輪輞越寬，內(nèi)腔容積增大，負(fù)荷能力增大，適當(dāng)提高充氣壓力，輪胎負(fù)荷能力隨之增大。,負(fù)荷計算,裝于平底ⅠⅡⅢ型上的載重汽車輪胎的計算公式,,,式中W—輪胎載荷，kgf； K—負(fù)荷系數(shù) 1.1 P—充氣壓力，kPa； DR—輪輞名義直徑，mm； S—輪胎在62.5%輪輞上充 氣斷面寬度；

15、S1—設(shè)計輪胎斷面寬度/mm W1—設(shè)計輪輞寬度/mm,單胎負(fù)荷為雙胎負(fù)荷的1.14倍并相應(yīng)增加氣壓10Psi,裝于5°深槽、半深槽輪輞上的輕型載重汽車輪胎和ST輪胎的負(fù)荷計算,,式中 Sd=S-0.637 d ，in d=0.96S0.70-H， in,式中 H-輪胎設(shè)計斷面高， in K-負(fù)荷系數(shù)， K=1.197（單胎）；,雙胎負(fù)荷=單胎負(fù)荷×0.88,裝于寬輪輞和15°

16、深式輪輞14.5和17.5以上的輪胎負(fù)荷計算,,式中 K 負(fù)荷系數(shù) K=1.285（8、9-14.5 LT單胎）； K=1.30（8-17.5 LT單胎） K=1.25 （寬基輪胎）,,雙胎負(fù)荷=單胎負(fù)荷×0.88,裝于5°深式或半深式輪輞上78系列輕型載重汽車輪胎和裝于5°深式輪輞上的寬基輪胎的負(fù)荷計算,,,（78系列）（寬基）,2. 輪胎的高速性能,輪胎生熱：輪胎長時間

17、行駛時，由于承受反復(fù)的變形，產(chǎn)生大量的熱。輪胎內(nèi)部溫度與輪胎的負(fù)荷和速度的乘積成正比。從輪胎結(jié)構(gòu)來看，輪胎內(nèi)部溫度與其輪胎外殼的厚度平方成正比，因此，高速行駛的輪胎希望輪胎外殼厚度盡量薄些。輪胎的駐波：當(dāng)汽車的行駛速度達(dá)到某一數(shù)值時，輪胎胎冠表面呈現(xiàn)波浪變形，波浪變形振動頻率增大，稱之為輪胎的駐波。發(fā)生駐波時，輪胎的溫度在短時間內(nèi)很快上升，最后可能造成輪胎的損傷。開始產(chǎn)生駐波的速度稱之為臨界速度Vcr，提高輪胎行駛速度的關(guān)鍵在于提高輪

18、胎駐波形成的臨界速度。輪胎的液面效應(yīng)：汽車以高速行駛在具有較厚水膜的路面上時，由于水的動壓作用，輪胎在水面上打滑，使汽車喪失操縱性、制動性和驅(qū)動能力，這種現(xiàn)象稱為液面效應(yīng)。液面效應(yīng)產(chǎn)生的臨界速度取決于水深、輪胎花紋溝槽深度和輪胎氣壓。,3．輪胎的耐久性能,輪胎的耐久性能是輪胎的主要性能之一。輪胎的壽命取決于輪胎及車輛的構(gòu)造、所受負(fù)荷、氣壓、路面狀況、行駛條件、外界溫度等。影響輪胎磨耗的主要因素是：輪胎的形狀和結(jié)構(gòu)、輪胎的負(fù)荷和氣壓、汽

19、車的行駛速度、前輪定位的調(diào)整、制動次數(shù)，特別是緊急制動次數(shù)的多少，以及彎道、坡道情況、氣溫高低等。,4．輪胎對路面的力學(xué)特性,輪胎對路面的力學(xué)特性是指輪胎的緩沖性能、牽引性能、制動性能和通過性能。這些性能受輪胎與路面間相互作用的直接影響。 根據(jù)輪胎受力分析多方案優(yōu)選輪廓參數(shù)，實現(xiàn)在輪胎反復(fù)變形而產(chǎn)生的彎曲及剪切應(yīng)力情況下增大胎體剛度、減小各部位剛度差的目的； 優(yōu)化胎冠弧度設(shè)計，合理確定肩部弧高，使胎

20、面接地壓力差趨于平坦；花紋深度向國際標(biāo)準(zhǔn)公路型靠攏；減小各部位定伸梯度，縮小輪胎周向剪切變形，降低輪胎整體生熱的目的，以保證輪胎的各項性能。,第三節(jié) 載重汽車輪胎輪廓設(shè)計,在完成資料收集工作的基礎(chǔ)上，對新產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和使用方提出的技術(shù)要求作為設(shè)計的依據(jù)。對于產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)設(shè)計，則應(yīng)在充分收集原產(chǎn)品試制使用資料的基礎(chǔ)上，按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。,一、輪輞,輪輞是輪胎固著的基礎(chǔ)。輪胎結(jié)構(gòu)隨輪輞的發(fā)展而得到改進(jìn)。輪輞按斷面形狀的不同

21、可分為7種：深槽輪輞 深槽寬輪輞 半深槽輪輞 平底輪輞 平底寬輪輞 全斜底輪輞 對開式輪輞 輪輞的規(guī)格用輪輞的斷面寬度W和名義直徑Dr和輪緣形狀E、F、G、H、S、T、V、W、J、K、I、L等表示。如輪輞為6.00T×20平底輪輞（6.00表示寬度6寸，輪輞代號T，公稱輪輞直徑為20寸）。 輪輞斷面寬度W與輪胎斷面寬B的比值是輪胎設(shè)計的主要

22、參數(shù)之一。為了獲得一個保證輪胎最佳性能的比值，一般C/B值以0.7～0.75時的綜合性能最好。,二、外胎充氣外緣尺寸,D-外直徑；B-斷面寬；d-胎圈著合直徑；C-胎圈著合寬度；b-行駛面寬度；h-行駛面弧高；H-斷面高；H1-胎趾至斷面中心線高度；H2-斷面中心線至胎冠的高度,已列入國家標(biāo)準(zhǔn)的輪胎規(guī)格，其充氣外緣尺寸必須嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的尺寸執(zhí)行（包括充氣外直徑D′和充氣斷面寬B′）。暫未列入國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，則可按設(shè)計

23、任務(wù)書中規(guī)定的尺寸或參照國外輪胎按輪輞標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸進(jìn)行設(shè)計。 如何確定上述值,三、外胎外輪廓設(shè)計,1 斷面形狀尺寸設(shè)計 斷面形狀尺寸包括斷面寬B、外直徑D和斷面高H。1.1 膨脹率的取值 輪胎在充氣壓力下工作，輪胎的充氣輪廓大于模型輪廓。增大的程度用膨脹率表示。D′/D表示外徑膨脹率，B′/B表示斷面寬膨脹率。膨脹率的大小隨高寬比、輪輞寬度、胎冠角度及骨架材料的變化而變化。因此，在進(jìn)行外胎模型外輪廓設(shè)計時，必

24、須多做同類型輪胎的測試工作。 一般取值H/B＞1的斜交胎B′/B=1.09～1.17；D′/D=0.990～1.005H/B＜1的斜交胎B′/B=1.00～1.07；D′/D=1.001～1.005,外輪廓曲線是在合理的材料分布圖后得出的,1.2 斷面寬B的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計輪胎充氣斷面寬B′和斷面寬膨脹率B′/B確定。,,載重輪胎尼龍?zhí)ンw為1.08～1.15，該值選取得正確與否極為重要。如選值過大，斷面寬B勢必過小，制

25、造出的輪胎充氣后斷面寬達(dá)不到所要求的標(biāo)準(zhǔn)。反之選值小，則會造成斷面寬B過大，而充氣后斷面過大，超出標(biāo)準(zhǔn)。 對于汽車后輪雙胎并用的情況，還應(yīng)考慮雙胎中心距離（要求25～30mm）。 斷面高、胎冠寬等值是以斷面寬為基礎(chǔ)設(shè)計的，只有B′/B選值正確，斷面寬設(shè)計正確，才有條件將這兩項尺寸設(shè)計正確?？梢姅嗝鎸捙蛎浡蔅′/B選值，關(guān)系到設(shè)計全過程，因此對該值應(yīng)慎重選取。,1.3 外直徑D設(shè)計 外直徑D設(shè)計方法和斷面寬

26、B設(shè)計方法相同，根據(jù)設(shè)計輪胎充氣外直徑D′和外直徑變化率D′/D。,外直徑變化率D′/D一般小于1，即充氣后外直徑呈現(xiàn)收縮。胎面處于收縮狀態(tài)，可提高耐磨和耐機械損傷性能。尼龍?zhí)ンw為0.990～0.999。 遏制外直徑脹大,1.4 斷面高H的設(shè)計 斷面高H根據(jù)外直徑D和著合直徑d確定。,,求出斷面高H之后，結(jié)合斷面寬B，權(quán)衡H/B值是否能夠保證斷面寬膨脹率B′/B值，達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。如認(rèn)為適宜，即可肯定D值、H值。否則調(diào)整D值，必

27、要時調(diào)整B值，使之達(dá)到適宜程度。 H/B值是技術(shù)實際中主要參數(shù)之一，決定著輪胎斷面形狀、斷面寬膨脹率、外直徑變化率及其使用性能，因此用作衡量D值、H值的標(biāo)準(zhǔn)。 H/B值范圍：載重胎普通花紋為1.10～1.20，越野花紋1.15～1.25。 遏制外直徑脹大,2 胎圈外緣曲線設(shè)計 胎圈外緣曲線設(shè)計，包括胎圈著合寬度C、著合直徑d和曲線弧度設(shè)計三部分內(nèi)容。2.1 胎圈著合寬度C的設(shè)計 輪胎兩

28、胎踵間的距離，稱為胎圈著合寬度C，其值根據(jù)輪輞寬度確定。輪胎適用一種輪輞的，兩者采用相同的數(shù)值；輪胎適用兩種輪輞的，以窄輪輞為準(zhǔn)，或者兼顧。切忌按寬輪輞取值，以免在窄輪輞上使用時，造成胎圈應(yīng)力集中，早期損壞。在以窄輪輞為準(zhǔn)的情況下需適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。當(dāng)輪胎裝于非設(shè)計輪輞寬度上時，輪輞寬度每增減1吋，則充氣輪胎斷面寬度相應(yīng)增減0.4吋。 載重輪胎目前正向低斷面、寬輪輞方向發(fā)展，裝于寬輪輞的輪胎具有良好的耐磨性能、行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性

29、等。,2.2 胎圈著合直徑d與曲線的設(shè)計 根據(jù)輪輞類型和直徑設(shè)計。原則應(yīng)滿足輪胎裝卸方便和著合緊密兩點要求。否則，確定小了輪胎裝卸困難，確定大了著合不緊密，使用時易磨損胎圈。不同類型的輪輞，胎圈著合直徑d也不相同。,注：d0—輪輞直徑, d—著合直徑, R4′、R5′為相對應(yīng)的輪輞尺寸,裝于深槽、半深槽輪輞的輪胎胎圈輪廓 裝于平底輪輞的輪胎胎圈輪廓,裝于平底寬輪輞的輪胎胎圈輪廓

30、 載重?zé)o內(nèi)胎輪胎胎圈輪廓,3 胎冠外緣曲線設(shè)計 胎冠外緣曲線設(shè)計包括胎冠寬b、弧度高h(yuǎn)和弧度半徑設(shè)計。是根據(jù)輪胎類型、用途、路面、天候和花紋種類等情況設(shè)計。3.1 胎冠寬b與弧度高h(yuǎn)的設(shè)計,（1）一個弧度半徑Rn的設(shè)計 適于在胎冠較窄，弧度高較小的情況下使用?；《劝霃絉n用下述公式計算，其圓心位于斷面對稱軸上。,花紋根據(jù)胎冠弧長設(shè)計，因此要計算胎冠弧長。胎冠取一個弧度半徑，弧長S的設(shè)計方法為： S

31、=0.01745Rnα 式中，0.01745為常數(shù)， α為胎冠弧度之夾角。,（2）兩個弧度半徑Rn 、Rn′的設(shè)計 胎冠弧度由兩個弧度構(gòu)成?？商岣咛ッ婺湍バ阅芎头稚⑻ゼ鐟?yīng)力的良好效果。第一個弧度半徑Rn計算方法和一個弧度半徑Rn的計算方法相同，但其中h必須改用h′；冠部平坦,h′小于h，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)使用要求、花紋類型和實際經(jīng)驗確定。第二個弧度半徑Rn′為第一個弧度半徑Rn的20%～25%，即Rn′=（20

32、%～25%）Rn,3.2 斷面水平軸位置設(shè)計 斷面水平軸又稱斷面中心線，位于斷面最寬點，是負(fù)荷下法向形變最大部位。斷面水平軸位置用H1和H2之比，即H1/H2來表示。H1為胎圈底部到水平軸的垂直距離，H2為水平軸到胎冠頂點的垂直距離。,H1/H2取值范圍為0.80～0.95。輪胎在使用中特別是從充氣前到充氣后，直至負(fù)荷下，如何保證斷面水平軸不發(fā)生位移是很重要的。假如水平軸在使用中向胎圈方向移動時，必造成下胎側(cè)應(yīng)力集中，或

33、者發(fā)生早期脫層而爆破，或者造成簾線折斷，胎圈磨損而爆破。假如水平軸在使用中向胎肩方向移動時，必將造成胎肩應(yīng)力集中，而造成肩空、肩裂損壞。而水平軸位置正確與否，關(guān)鍵在H1/H2值的選取，因此H1/H2值是技術(shù)設(shè)計中主要參數(shù)之一。,正確的選定H1/H2值，需視斷面內(nèi)緣曲線形狀和材料分布具體情況而定。因為材料分布不同，將直接影響斷面內(nèi)緣曲線形狀為圓形或縱橢圓形。要求水平軸上部長度F1和下部長度F2關(guān)系為F1≥F2，如圖所示。F1、F2范圍內(nèi)胎

34、側(cè)厚度基本相等，才能保證從堅硬的胎圈和胎肩向柔軟胎側(cè)均勻過渡，才能保證最大曲撓度位于水平軸上。 此外F1、F2應(yīng)盡可能大些，以求胎側(cè)部位有較大曲撓范圍。因此H1/H2值應(yīng)在繪制材料分布圖時進(jìn)一步分析確定。,4 胎側(cè)外緣曲線設(shè)計 胎側(cè)外緣曲線由上胎側(cè)弧度半徑R1、下胎側(cè)弧度半徑R2、連接弧度半徑R3所繪制的曲線和胎肩切線L所組成，分述于下。,4.1 胎肩切線L的設(shè)計其形狀有以下幾種。（1）切線形 為傳統(tǒng)形式。（

35、2）階梯形 胎肩靠近胎側(cè)部位支撐能力高，胎肩屈撓應(yīng)力低，耐久性好，（3）反弧形 又稱凹陷形。利于散熱，節(jié)省膠料；但支撐性低，適用于超低壓輪胎。,切線型 階梯型 反弧型,胎肩支撐部位大小，用其切線長度L表示，其值用繪圖法確定。挖空胎肩切線長短，關(guān)系到胎肩支撐能力，胎側(cè)形變及其應(yīng)力分布。,4.2 上胎側(cè)弧度半徑R1的設(shè)計 上胎側(cè)弧度半徑R1，

36、應(yīng)用繪圖和計算相結(jié)合的辦法確定，可用下式計算。,4.3 下胎側(cè)弧度半徑R2的設(shè)計 輪輞較窄 R2采用繪圖法和計算法確定。計算法如圖所示。在確定R2之前，首先要確定下胎側(cè)弧度曲線與輪輞邊緣曲線的相交點。該相交點與輪輞邊緣曲線起點的距離a，約等于輪輞邊緣寬度A的2/3～3/4，即a=（2/3～3/4）A。然后應(yīng)用下述公式計算。Hc為a點到d的距離。,4.4 連接弧度半徑R3的設(shè)計 下胎側(cè)R2弧度半徑曲線，胎圈R4弧度半

37、徑曲線，用連接弧度半徑R3曲線相連。R3的取值范圍為17～50mm，視輪胎規(guī)格選定。 R3合理選值甚為重要。選值過小。模型相應(yīng)部位過于凹陷，窩藏的空氣硫化時不宜排出，易產(chǎn)生缺膠、明疤等外觀質(zhì)量毛病。選值過大，曲線比較平直，與輪緣著合不緊，輪胎運轉(zhuǎn)時將會產(chǎn)生擺動，磨損子口。4.5 防擦線、防水線、排氣孔、排氣線、磨耗標(biāo)志的設(shè)計 （1）護(hù)擦線：載重胎的護(hù)擦線一般在切線下，其寬度為30mm左右，厚度為1mm。 （2

38、）防水線：在靠近輪輞邊緣處開設(shè)，根據(jù)規(guī)格大小，通常開設(shè)3~5條，每條寬度3~4mm，條間距5~6mm。條與條之間通常按圓周12~24等分相連，連接條寬度一般為4mm（多用R2弧形條）防水線高度一般為1mm。,（3）排氣孔和排氣線：胎冠部位排氣孔通常開設(shè)在花紋拐點處和胎肩部位。胎側(cè)通常開設(shè)在護(hù)擦線和防水線連溝內(nèi)。最好在高于最上一條防水線15~20mm處加開排氣口，因為該部位容易出現(xiàn)缺膠質(zhì)量問題。排氣孔的直徑視規(guī)格大小而定，可在1~2mm

39、之間選擇。由于硫化方式的不同，機硫化與罐硫化排氣孔和排氣線的設(shè)置也不同。 （機硫化膠囊伸張最先貼住子口，罐硫化則是水胎先貼近冠部逐步胎側(cè)……）防水線下方胎踵到胎趾間必要時也要開設(shè)排氣孔和排氣線，無內(nèi)胎產(chǎn)品要注意排氣線間斷錯開，以防漏氣。胎側(cè)排氣線的設(shè)置要考慮對商標(biāo)字體排布的影響，排氣線要避開字體，且不宜過多。,（4）磨耗標(biāo)志的設(shè)計： 為了保證行駛安全以及保護(hù)胎體完好以提高輪胎的翻新率，在花紋溝底部設(shè)置磨耗標(biāo)志。當(dāng)胎面花

40、紋磨損到露出磨耗標(biāo)志時就表示輪胎應(yīng)卸下翻新。 在輪胎縱向或橫向花紋溝里至少有4個間隔均勻的胎面磨耗標(biāo)志周向環(huán)繞輪胎，并在輪胎兩側(cè)胎肩對應(yīng)部位設(shè)計?？棠ズ臉?biāo)志。標(biāo)記用符號Δ或為字母代號TWI。微型和輕型載重汽車輪胎胎面磨耗標(biāo)志的高度不小于1.6mm, 載重汽車輪胎胎面磨耗標(biāo)志的高度不小于2.0mm。,斷面A-A,斷面B-B,塊狀和條形/塊狀花紋輪胎胎面磨耗標(biāo)記,備注：X/TW≤0.5,內(nèi)輪廓曲線是在合理的材料分布圖后得出的,四

41、、外胎內(nèi)輪廓的設(shè)計,1 各部位厚度的設(shè)計（1）胎面厚度設(shè)計 胎面膠厚度為花紋深度和花紋溝底部膠厚度之和?；磕z厚度根據(jù)花紋類型和花紋深度確定。不同類型花紋基部膠厚占花紋深度的比例如表所示。用于寬輪輞上的輪胎，胎冠受力較輕，裂口因素減少，基部膠可適當(dāng)減薄胎肩膠厚度，肩部厚度本著胎肩內(nèi)緣曲線圓滑，無凹陷現(xiàn)象確定。一般為胎面膠厚度的1.3～1.4倍，最大不超過1.5倍。,（2）胎側(cè)膠厚度 根據(jù)輪胎類型、規(guī)格和用途決定。中型載重

42、輪胎3.0～3.5mm。巨大型載重輪胎、工程輪胎和在苛刻條件下使用的其他類型輪胎，由于胎側(cè)膠易受損傷，增至3.5～5mm。胎側(cè)膠寬度延伸到輪輞邊緣高度之內(nèi)，以保護(hù)胎圈，避免被輪輞邊緣磨損。,2 胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計胎體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括簾布層數(shù)、簾布掛膠厚度、隔離膠、油皮膠和緩沖層結(jié)構(gòu)設(shè)計。（1）簾布層數(shù)設(shè)計 簾布層數(shù)根據(jù)輪胎類型、規(guī)格、負(fù)荷、氣壓、簾線強度和胎體強度安全倍數(shù)確定。（2）簾布掛膠厚度的確定 簾布掛膠厚度應(yīng)根據(jù)簾

43、線種類和粗度、輪胎規(guī)格以及膠料種類來確定，要求簾線間塞滿膠并且兩面都要有0.2~0.3mm的覆蓋膠層。隨著掛膠簾布厚度與簾線粗度比值的增大，簾布層間剪切應(yīng)力減小，但過度加大簾布掛膠厚度，將使胎體過厚，簾布層間剪切應(yīng)力增大。 經(jīng)驗計算公式: (1.3—1.7)d d—簾線直徑,胎體簾線安全倍數(shù)的計算a、簾線拉伸應(yīng)力計算,N—單根簾線伸張應(yīng)力，kg/根；P—輪胎充氣壓力，kg/cm2； —胎面半徑，cm； —零

44、點半徑（斷面水平軸至輪軸中心距離），cm； —胎冠簾線角度； —胎冠各層（包括緩沖層）簾線密度和，根/cm。,,—內(nèi)層外層緩沖層簾布層數(shù)；—內(nèi)層外層緩沖層胎冠簾線密度。,—各層簾線原始密度，根/cm；—第一層簾布筒半徑，cm；—簾布裁斷角度。,b、簾線強度安全系數(shù)計算,K—簾線強度安全系數(shù)；N—簾線強度，kg/根,載重輪胎安全系數(shù)范圍如下： 8～12,對普通結(jié)構(gòu)的輪胎來說，胎冠簾線角度是決定一切使用性能的因素。載重輪

45、胎多取50～54°。,（3） 隔離膠設(shè)計 剪切應(yīng)力沿簾線分布是大小不等的，以胎冠處為最大，向胎圈逐漸減小，因此，胎冠部分簾布層間膠層應(yīng)最厚。由于工藝限制，簾布掛膠時實現(xiàn)不了，因而采取另貼隔離膠的方法，予以補救。貼隔離膠的目的是增大對剪切應(yīng)力的緩沖作用，改進(jìn)簾布層之間粘合性能和滯后性能，降低生熱，避免脫層損壞。 剪切應(yīng)力以胎冠處為最大，因此隔離膠應(yīng)加貼在這個部位上。其層數(shù)和厚度視輪胎規(guī)格和使用條件而定。應(yīng)用的隔離

46、膠層數(shù)較多時內(nèi)層較薄，外層較厚。以14層輪胎為例，8-10層間隔離膠厚度為0.4mm，10-12層間為0.6mm，12-13層間為0.8mm。,（4） 油皮膠設(shè)計油皮膠貼于第一層簾布下面，作用是保護(hù)第一層簾線在定型硫化時不錯亂，保護(hù)內(nèi)胎不受簾布層粗糙表面磨損。油皮膠厚度，小規(guī)格輪胎為0.4~0.6mm，中規(guī)格輪胎為0.6~0.8mm，大規(guī)格輪胎為0.8~1.0mm。,（5） 緩沖層結(jié)構(gòu)設(shè)計中小型載重輪胎各為2層，巨大型載重輪胎的使用

47、條件比較苛刻，為防止尖銳物體損傷胎體，改善胎面耐磨性能，需要提高緩沖層的堅韌性，可采取3～4層簾布，緩沖層寬度本著避開胎肩應(yīng)力集中區(qū)的原則確定，應(yīng)力集中區(qū)在胎肩切線部位，據(jù)胎肩端點1/2～2/3的范圍內(nèi)，這就有了寬度設(shè)計選取的問題，主要有以下結(jié)構(gòu)。,窄緩沖層 寬緩沖層 一窄一寬緩沖層,3 鋼絲圈直徑及鋼絲圈排列方式的確定 鋼絲圈直徑

48、的確定：在確定鋼絲圈直徑之前，首先要確定成型的包圈方式，以確定胎圈底部的材料厚度。在這里要注意所說的材料厚度是指經(jīng)壓縮后的成品材料厚度。 鋼絲圈直徑的計算： Ds=d+2tK0 式中：Ds——胎圈著合直徑； t —— 壓縮前鋼絲圈底部材料的總厚度： K0——壓縮系數(shù)（一般采用0.94左右）。,鋼絲圈安全倍數(shù)的確定：

49、 要確定鋼絲圈的排列數(shù)，首先要根據(jù)胎圈強度確定所需鋼絲根數(shù)。鋼絲圈所受應(yīng)力計算：式中：T——鋼絲圈所受的負(fù)荷，kg； P——輪胎充氣壓力，kg/cm2； Rk——胎里半徑，cm； r0——零點半徑，cm； βK——胎冠簾線角度； αc——鋼絲圈中心直徑處簾線角度。 αc按下式求之式中：rc——鋼絲圈中心直徑，cm。,,,,,鋼絲安全倍數(shù)的計算： K

50、=n S1/T式中：n——鋼絲根數(shù)； S1——單根鋼絲強力/（N·根-1）（kgf/根）使用該公式計算，胎圈安全倍數(shù)應(yīng)不小于5~6倍。,鋼絲圈排列方式的確定： 根據(jù)所計算得到的鋼絲圈所需鋼絲根數(shù)，確定鋼絲圈的排列方式。排列時要考慮保證有效的子口寬度，還要兼顧到子口向胎側(cè)過渡的平順性，同時要注意鋼絲圈排列（斜交輪胎方形鋼絲圈）盡量采用扁平式，如9×6（9根6排）比7×8效

51、果好。這樣能有效利用鋼絲的強度。,4 外胎半成品各部材料厚度的計算 需要計算的部位為：胎冠中部、胎側(cè)水平軸位置和胎圈橫向部位和胎圈底部。,表1 冠部各部件厚度,表2 側(cè)部各部件厚度,表3 胎圈各部件厚度,“n”為鋼絲圈個數(shù)。,表4 胎圈底部各部件厚度,以上目的：確定Dk、Sh、W 繪制合理的成品材料分布圖,第四節(jié) 載重汽車輪成型機頭的設(shè)計,一、成型機頭直徑及鼓肩曲線的確定,成型機頭的型式很多，有鼓式，半鼓式，芯輪式

52、和半芯輪式等四種。鼓式機頭 鼓式成型機頭形狀像圓桶，無肩部曲線，與外胎胎圈內(nèi)輪轂完全不一樣。成型時，將鋼絲圈和三角膠條平放在成型機頭上，位置不準(zhǔn)確。在外胎定型、硫化等工藝過程中，胎圈由原來的扁平形狀翻轉(zhuǎn)到成品外胎胎圈形狀，鋼絲圈和三角膠位移大，胎圈各部位材料變形大，有時影響成品的外觀質(zhì)量。此類機頭已很少采用。半鼓式成型機頭 半鼓式成型機頭肩部曲線形狀與成品外胎胎圈內(nèi)輪廓曲線形狀有一定差異，因此在

53、外胎成型、定型、硫化等工藝過程中，胎圈有轉(zhuǎn)動，鋼絲圈位移較大，胎圈各部位材料也有相應(yīng)變形，如果工藝控制不好，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，但該類機頭的突出優(yōu)點是：在該類機頭上成型時，胎圈部位材料容易包緊壓實，簾線角度、密度變化較小，簾布筒反包褶子少，因此，比較適合單鋼絲圈的中小型輪胎的成型，應(yīng)用廣泛。,半芯輪式成型機頭 該型式機頭的肩部曲線形狀接近于成品外胎胎圈內(nèi)輪廓曲線形狀，所以在外胎成型、定型和硫化等工藝過程中，外胎胎圈變形小，鋼絲

54、圈位移小，胎圈各部位材料變形較小，易于保證成品外胎質(zhì)量，應(yīng)用廣泛。主要用于簾布層數(shù)多，兩個或兩個以上鋼絲圈的大中型輪胎成型。 其中最常用的為半鼓式和半芯輪式。這兩種成型機頭的主要區(qū)別是鼓肩的形狀不同。,半鼓式,半芯輪式,（1）半鼓式成型機頭鼓肩高度一般為9~25 mm。 （2）半芯輪式成型機頭有；全自動折疊、縮鼓肩折疊、卸鼓肩折疊等幾種。當(dāng)機頭直徑（Dc）與鋼絲圈直徑（Dg）之比小于1.30時，成型機頭才能全折疊。因此，在不

55、影響外胎胎體強度的前提下，機頭直徑應(yīng)盡可能取小值，以便有利于成型機械化，降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率，減少原材料的消耗。,二、成型機頭直徑的確定,注：d0—第一簾布筒直徑。,（3）成型機頭直徑的經(jīng)驗確定 成型機頭直徑也有根據(jù)外胎著合直徑（d）加上經(jīng)驗數(shù)（英寸）來確定的。小規(guī)格輪胎：半鼓式成型機頭 Dc=d+（3/4”~1.25”）中小規(guī)格輪胎：半芯輪式成型機頭 Dc=d+（2

56、”~2.5”）中大規(guī)格輪胎：半芯輪式成型機頭 Dc=d+（3”~4”）,（4）成型機頭折疊形式的確定 機頭直徑（Dc）與鋼絲圈直徑（Dg）之比，是確定成型機頭折疊型式的重要依據(jù)，一般稱作“折疊比”，為了提高成型機械化程度，提高成型效率，應(yīng)充分注意該比值。,機頭折疊型式與折疊比（Dc/Dg）,成型機頭肩部曲線的確定成型機頭肩部曲線的形狀取決于成型機頭的類型和外胎胎圈的結(jié)構(gòu)。在設(shè)計鼓肩曲線時，應(yīng)按以下

57、原則：鼓肩曲線應(yīng)與成品外胎胎圈內(nèi)輪廓曲線相似；盡可能減少鼓肩的深度Xj ；一則便于成型操作和取卸輪胎，提高勞動生產(chǎn)率，減輕勞動強度；二則便于壓實布層，減少鋼絲圈扭轉(zhuǎn)及胎圈脫空，提高胎坯質(zhì)量。鼓肩曲線展開長度PB與成型好的胎圈最外層簾布的展開長度PH的差值要小，PH值稍大于PB值，一般不大于20mm。簾布層數(shù)多，取值稍大。,成型機頭表示方法根據(jù)輪胎成型機頭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成型機頭分為折疊式成型機頭和漲鼓式成型機頭，斜交輪胎大多用折疊式成

58、型機頭折疊式機頭型號由產(chǎn)品代號、規(guī)格參數(shù)、設(shè)計代號三部分組成，三者之間用短橫線隔開。型號舉例說明： C T D－L740×500-X外徑為740mm，內(nèi)口公稱直徑為500mm，卸鼓肩結(jié)構(gòu)的半芯輪式成型機頭C----—類別代號 表示成型機械（成）T--——組別代號 表示機頭（頭）D---—-品種代號 表示折疊式機頭（疊）L----—輔助代號 表示半芯輪式（輪）G -----輔助代號

59、 表示半鼓式（鼓）規(guī)格參數(shù)：用機頭外徑×內(nèi)口公稱直徑表示。（內(nèi)口直徑：鋼圈著合處，鼓肩瓦塊的內(nèi)直徑）設(shè)計代號：X表示卸鼓肩結(jié)構(gòu)（卸）；S表示縮鼓肩結(jié)構(gòu)（縮）,成型機頭寬度的計算 假定伸張值的取值：過小，伸張不足，打彎脫層；過大，鋼絲圈移位等。 機、罐取值不同：機，1.015~1.03；罐，1.

60、03~1.05；聚酯，1.02~1.04。,,L—胎冠中心至鋼絲圈底部簾線長度；,,—胎里每等份簾線長度mm,,—等份段處簾線角度；,,—機頭曲線部分簾線長度/mm,,—機頭曲線部位每等份簾線長度；,,—機頭肩部寬度。,,,,,,,簾線假定伸張值的選取簾線假定伸張值（δ1）是簾線在定型、硫化工序中所發(fā)生的平均伸張值，實際上它是簾線伸張值和簾線動值兩項的復(fù)合結(jié)果。它與簾線的種類、工藝條件、加工設(shè)備（浸膠，壓延時的張力）、輪胎規(guī)格（輪胎外

61、直徑與著合直徑之比）、總伸張的大小、胎體簾布層數(shù)等有關(guān)。一般在考慮選取簾線假定伸張值時，主要考慮簾線的種類和工藝條件。硫化機和硫化罐簾線假定伸張值取值不同： 硫化機一般取值1.015~1.03 罐硫化罐為1.03~1.05 聚酯簾布為1.02~1.04,簾線假定伸張值δ1是輪胎生產(chǎn)工藝過程中的一個極其重要的選取參數(shù)。此值選取是否合理，對輪胎質(zhì)量有很大的影響。δ1取值過小，簾線伸張不足，易造成簾線彎曲，輪胎在使用中易發(fā)生脹

62、大，引起胎體脫層；δ1取值過大，硫化時簾線伸張過大，輕者會造成簾線排列不整齊，或簾線上抽，胎圈移位，鋼絲圈底部余膠過多等質(zhì)量缺陷；重者會造成胎圈變形，鋼絲圈拉斷。即使鋼絲圈在硫化出模時未被拉斷，在實際使用中也會發(fā)生子口簾線折斷，或胎圈爆破等嚴(yán)重質(zhì)量問題。所以，如何正確的選取δ1值是輪胎施工設(shè)計中極為重要而復(fù)雜的工作。δ1雖然被稱做假定伸張值，但決不是設(shè)計人員隨意“假定”的，它是一個客觀存在的數(shù)值，而且有一個最佳值，不同工藝條件，δ1的最

63、佳值也不同。,完整的材料分布圖,第五節(jié) 外胎施工標(biāo)準(zhǔn)的制定,一、胎體簾布層長度的確定,長度：外胎胎體成型有兩種方法，即套筒法和層貼法。用套筒法成型，需預(yù)先將兩層或兩層以上的簾布成筒，第一簾布對機頭的伸張為5%~15%。在確定長度時，可將不同至胎里相應(yīng)各層相同的伸張值，或者在確定第一簾布筒長度之后，用遞增法確定長度，無隔離膠的簾布層增3~5mm，有隔離膠的簾布層增5~8mm。寬度：從材料分布圖上測量，即從成型機頭寬度Bs中減去2倍

64、鼓肩寬度再加2倍從鼓肩起點至簾布及端點的寬度。由于布筒對成型機頭有伸張，布層縮窄，因此，在以上計算寬度的基礎(chǔ)上應(yīng)再加10~20mm。 Bs-2Sw+2A+E,二、緩沖層簾布長度和寬度的確定,長度：緩沖層的長度可用與胎體簾布長度確定的方法，與胎體簾布里相應(yīng)各層相同的伸張值確定，也可以在胎體最后一層簾布的基礎(chǔ)上加10mm，第二層再加10mm。寬度：緩沖層半成品到成品的變化過程中，寬度變化基本不受δ1影響。因此，緩沖層布層寬度可按下式計

65、算： 半成品緩沖層簾布寬度=成品緩沖層簾布寬度× 緩沖膠片的長度與所在的簾布長度相同，下層緩沖膠下層簾布寬5~15mm,上層膠片必須蓋住兩層簾布間差級。,三、隔離膠的長度,隔離膠的長度與所在簾布層相同，其寬度大于下緩沖膠片，但一般不超過斷面水平軸，各層隔離膠以一定的差級排列。,四、油皮膠（或密封膠）,長度與所在簾布的長度相同，寬度一般與胎圈包布（或密封膠）搭接10~15mm。 油皮膠的厚度一

66、般為0.5~1.5mm，密封層的厚度一般為1.5~2.0mm。,五、胎面膠形狀的確定,實心胎面膠體積的計算 實心胎面膠體積 可以在CAD軟件中通過形成面域得到截面積，通過回轉(zhuǎn)的方法求出體積?；y溝體積的計算： 花紋溝膠體積 可以通過在CAD軟件中通過形成面域得到截面積 ，乘以經(jīng)驗系數(shù)后，通過回轉(zhuǎn)的方法求出體積,也可以通過建立花紋的三維模型直接求出體積。,成品胎面體積=2 -2,半成品胎面膠形狀的確定

67、 一般半成品胎面膠冠部的寬度小于行駛面的寬度，為保證硫化時膠料不倒流，不同的胎面花紋、胎面膠的斷面形狀亦有所不同。普通花紋半成品胎面膠的冠部寬度約為行駛面寬度的85%~90%。越野花紋較普通花紋越小，為85%左右。如果輪胎高寬比小于1，普通花紋半成品胎面膠的寬度應(yīng)與行駛面寬度近似。 肩部的厚度，普通花紋稍大，越野花紋中部和肩部相似。 半成品胎面的總寬度為成型機頭寬度減去兩倍鼓肩的寬度再加2PH減割邊寬度，胎面膠邊部

68、的厚度一般為0.5~1.5mm。 胎面膠的長度根據(jù)胎面成型方法而定，如果用套筒法成型，其伸張值一般為8%~15%。 半成品胎面膠的體積先求出半成品斷面形狀的面積然后乘以成型長度就可以求得，計算所得的體積應(yīng)大于成品胎面膠的體積（因成型時要割邊）。,第六節(jié) 花紋設(shè)計,一、胎面花紋的作用,輪胎胎面花紋的基本作用是：傳遞引力和制動力，提高輪胎對地面的抓著力，尤其是隨著車速的不斷提高，要求花紋具有優(yōu)異的抗側(cè)滑性能，低滾動阻力，操縱

69、安全性，低噪聲，防滑性能等。,二、胎面花紋的性能要求,1.較好的耐磨性能，并且磨耗均勻；2.一定的防滑性能和附著性能，尤其在濕地面上的防滑性能和制動性能；3.輪胎使用中胎面花紋生熱低，散熱快；4.胎面花紋耐崩花掉塊，花紋溝底部要耐屈撓龜裂；5.滾動阻力小（即合理選取花紋溝、塊比），節(jié)能（節(jié)油）；6.操縱穩(wěn)定性好，汽車行駛安全可靠；7.汽車行駛時噪聲小，震動小；8.自潔性好，便于排水，在泥雪路上抓著性好；9.有助于降低緩沖