现代轮胎结构设计3
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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
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
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
汽车轮胎毕业设计
汽车轮胎毕业设计汽车轮胎毕业设计随着汽车工业的迅速发展，汽车轮胎作为汽车的重要组成部分，扮演着至关重要的角色。
为了满足不断增长的市场需求，汽车轮胎的设计和制造也变得越来越重要。
本文将探讨一些关于汽车轮胎毕业设计的相关话题，包括材料选择、结构设计和性能测试等。
1. 材料选择汽车轮胎的材料选择对于其性能和寿命有着至关重要的影响。
常见的轮胎材料包括橡胶、钢帘线和纤维材料等。
橡胶是轮胎的主要材料，可以提供良好的抓地力和减震效果。
钢帘线则用于增强轮胎的结构强度，提高其耐磨性和抗爆性能。
纤维材料如尼龙和聚酯纤维可以增强轮胎的耐磨性和抗拉强度。
在设计毕业设计时，需要根据不同的应用场景和需求，选择合适的材料组合，以实现最佳的性能。
2. 结构设计轮胎的结构设计是影响其性能和安全性的关键因素之一。
常见的轮胎结构包括胎面、胎体和胎侧等部分。
胎面是轮胎与道路接触的部分，其花纹设计和胶料选择对于轮胎的抓地力和操控性能至关重要。
胎体是轮胎的主体结构，其层次和厚度的设计直接影响轮胎的耐磨性和抗爆性能。
胎侧则是连接轮胎和轮毂的部分，需要具备良好的强度和密封性。
在毕业设计中，需要充分考虑这些因素，并进行合理的结构设计，以满足不同的使用需求。
3. 性能测试轮胎的性能测试是确保其质量和安全性的重要环节。
常见的性能测试项目包括耐磨性、抗爆性、抓地力和操控性等。
耐磨性测试可以模拟轮胎在不同路况下的使用寿命，评估其耐久性。
抗爆性测试则可以模拟轮胎在高速行驶时的抗爆能力，确保其安全性。
抓地力和操控性测试可以评估轮胎在湿滑、干燥和急转弯等情况下的性能表现。
在毕业设计中，需要进行全面的性能测试，并根据测试结果进行优化和改进。
总之，汽车轮胎的毕业设计涉及到材料选择、结构设计和性能测试等多个方面。
合理的材料选择和结构设计可以提高轮胎的性能和寿命，而全面的性能测试则可以确保其质量和安全性。
在未来的汽车工业发展中，汽车轮胎的毕业设计将继续发挥重要作用，为人们提供更安全、舒适和高效的出行体验。
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”。
全钢子午线轮胎结构设计
全钢子午线轮胎结构设计
1.引言
全钢子午线轮胎是现代轮胎行业中的一种重要类型，其在汽车行业中
得到了广泛的应用。
全钢子午线轮胎一般由胎体、胎面、胎侧及胎底组成，其结构设计直接影响着轮胎的性能和使用寿命。
本文将对全钢子午线轮胎
的结构设计进行详细的介绍和分析。
2.全钢子午线轮胎的结构组成
2.1胎体
胎体是轮胎的主要组成部分，其主要作用是承载整个车辆的重量和提
供承载力。
胎体一般由多层高强度钢丝帘布叠加而成，这种结构可以提高
轮胎的稳定性和耐用性。
2.2胎面
胎面是轮胎与地面接触的部分，其主要作用是提供抓地力和减震功能。
胎面一般由橡胶混合物制成，其表面有复杂的花纹设计，以提供良好的抓
地力和抗滑性能。
2.3胎侧
胎侧是轮胎的两侧部分，其主要作用是保护胎体和提供支撑。
胎侧一
般由橡胶制成，其设计和厚度决定了轮胎的侧向刚性和防护性能。
2.4胎底
胎底是轮胎的底部部分，其主要作用是提供额外的支撑和保护。
胎底
一般由厚实的橡胶制成，其设计和结构决定了轮胎的耐磨性和抗损伤性能。
3.全钢子午线轮胎的结构设计原则
3.1强度和稳定性
3.2抓地力和耐磨性
3.3减震和舒适性
4.全钢子午线轮胎的结构设计方法
全钢子午线轮胎的结构设计通常通过计算和模拟分析来完成。
首先，通过对车辆的负荷和运行条件的分析，确定胎体的强度和层数。
然后，通过对胎面的各种花纹设计的评估和比较，选择适合的花纹形式。
最后，通过模拟分析和试验验证，确定最终的轮胎结构设计。
5.结论。
全钢子午线轮胎结构设计3
=295.31kN
抗张强度=1.590（胎体周长）×550（密度） ×2.350（单根强力）=2055.1kN
安全倍数=2055.1/295.3=6.96倍
2. 1#、2#、3#、4#带束层的确定：
⑴成型工序辅助鼓周长的确定，全钢轮胎的假定伸张比 一般1.018~1.022，辅助鼓周长=(D －DS ×2)
三、新产品的施工设计
1. 外胎帘布层结构的确定： ⑴帘布种类的选取：综合考虑实际使用环境、产品
性能、生产成本和产品重量等，来选用胎体钢丝种 类，往加强、加密、
加细方向发展.从材料 分布图测量两 胎圈外
侧胎体长度L，胎圈外 侧到反包端点长度L’， 一般胎体伸长 率β为 1.2~2%，即确定半 成品帘布宽 度为
0.511/2)2]/2 =41.98kN 抗张强度=79×3.900=308.1kN 安全倍数=308.1/41.98=7.34倍
⑶子口包布的确定： 从材料分布图来测量 子口包布的宽度L”， 考虑到加工工艺过程 中的拉伸，一般子口 包布半成品宽度比成 品宽度稍宽；钢丝排 布角度一般20~45 º
方式排列。
⑵胎圈强力安全倍数的计算：
张力T=P×(RB2－RC2)/2， RB=d/2+H1， RC=d/2 抗张强度
=钢丝根数 ×单根钢丝抗张强度
安全倍数
=抗张强度/张力T. 最少5倍以上.
RB
RC
以12.00R20 S811 18P.R为例 张力=840×[(0.511/2＋0.1505)2－
DT
RA
⑵胎体强力安全倍数的计算：
张力T=π×P (RA2－RB2)， P为单胎充气压力. RA=D/2－DT， RB=d/2+H1. 抗张强度=帘线根数×
抗张强度=1.590（胎体周长）×550（密度） ×2.350（单根强力）=2055.1kN
安全倍数=2055.1/295.3=6.96倍
2. 1#、2#、3#、4#带束层的确定：
⑴成型工序辅助鼓周长的确定，全钢轮胎的假定伸张比 一般1.018~1.022，辅助鼓周长=(D －DS ×2)
三、新产品的施工设计
1. 外胎帘布层结构的确定： ⑴帘布种类的选取：综合考虑实际使用环境、产品
性能、生产成本和产品重量等，来选用胎体钢丝种 类，往加强、加密、
加细方向发展.从材料 分布图测量两 胎圈外
侧胎体长度L，胎圈外 侧到反包端点长度L’， 一般胎体伸长 率β为 1.2~2%，即确定半 成品帘布宽 度为
0.511/2)2]/2 =41.98kN 抗张强度=79×3.900=308.1kN 安全倍数=308.1/41.98=7.34倍
⑶子口包布的确定： 从材料分布图来测量 子口包布的宽度L”， 考虑到加工工艺过程 中的拉伸，一般子口 包布半成品宽度比成 品宽度稍宽；钢丝排 布角度一般20~45 º
方式排列。
⑵胎圈强力安全倍数的计算：
张力T=P×(RB2－RC2)/2， RB=d/2+H1， RC=d/2 抗张强度
=钢丝根数 ×单根钢丝抗张强度
安全倍数
=抗张强度/张力T. 最少5倍以上.
RB
RC
以12.00R20 S811 18P.R为例 张力=840×[(0.511/2＋0.1505)2－
DT
RA
⑵胎体强力安全倍数的计算：
张力T=π×P (RA2－RB2)， P为单胎充气压力. RA=D/2－DT， RB=d/2+H1. 抗张强度=帘线根数×
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
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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
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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
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(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）
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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；
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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
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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。
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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
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（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
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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
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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。
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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。
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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。
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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。
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TRA规定：轿车轮胎负荷计算：
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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
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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
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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
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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
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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。
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
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§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
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(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）
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§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；
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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
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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。
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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。
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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
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（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
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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
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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。
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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。
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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。
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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。
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TRA规定：轿车轮胎负荷计算：
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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
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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
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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
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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
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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。