子午线轮胎结构设计
子午线轮胎结构设计
01
例如尼龙帘线初始模量小，延伸率大，断面变形随之增大。
帘线伸长率越大则值越大。
02
装在非设计的轮辋上，一般规格是轮辋宽度每增加或减小lcm时，充气断面宽度增加或减小0.4cm。
轮胎安装在不同宽度轮辋上，其值也不相同。
03
子午线结构的轮胎值低于斜交轮胎，H/ B>l的纤维子午线轮胎，取值范围为1.03～1.04；H/B＜1的纤维子午线轮胎，值约为1.02。
式中：
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）
K－负荷系数(此值与轮胎的结构和高宽比有关，
d－圆形轮胎设计断面高与扁平轮胎最大断面高之差，cm
Bd－扁平轮胎在理想轮辋上的断面宽度，cm
(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
外胎外轮廓设计
外胎胎面花纹设计
外胎内轮廓设计
第二部分 施工设计
成型机头类型
成型机头直径的确定
成型机头肩部轮廓曲线设计
成型机头宽度计算
绘制外胎材料分布图
外胎施工标准表的制定
内胎、垫带的设计
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 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
轮胎结构不同值不相同。
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。
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
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2 子午线轮胎结构特点
BRDI
● 5 操纵稳定性好
表1-9 轻型载重子午线轮胎全油门加速试验结果
轮胎类型 档位
加速中止速度 /(km•h-1)
加速油耗 /(L•100km)
加速时间/s
4
71.8
6.50-16
5
62.0
32.56
40.2
26.60
47.5
4
75.0
公路实用油耗试验
平均油耗/(L•100km) 节油率/%
23.85
9.52
26.36
0
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
2 子午线轮胎结构特点
BRDI
❖ 子午胎的优越性
● 滚动阻力低、节省燃料 ● 高速安全、生热低 ● 耐磨、耐刺、耐用 ● 减震、舒适 ● 操纵稳定性好。
子午胎帘线的排列方式，消除了斜交 胎交叉排列层间剪切移动造成的内部 磨擦，因此生热低，消耗能量少。此 外，由于胎体帘布层数较少，胎侧较 薄，也便于内部积热的散发。 又因
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2 子午线轮胎结构特点
BRDI
❖ 子午胎的变形特点
二大： ① 轮胎侧向变形大，即在轮胎断面宽方向上的变形大； ② 轮胎法向变形大，即轮胎垂直于地面方向上的变形大，胎体下沉量大。
子午胎的变形特征，
四小：
决定了它的使用性
① 胎冠周向变形小，即轮胎胎能冠的圆优周越方性向。上的变形小，也叫纵向变形小；
② 胎冠周向滚动变形小，即轮胎在地面每滚动一周所产生的胎冠周期变形小；
③ 高速旋转下的轮胎变形小
④ 轮胎材料剪切变形小。
子午线轮胎的结构特点及生产工艺课件
子午胎结构设计
子午胎结构设计
2）冷喂料胎面复合挤出
冷喂料复合挤出有很多优点，如尺寸稳定性 好，工艺简化，减少能耗等，所以广泛用于子 午线轮胎的胎面挤出。但冷喂料挤出机因直接 使用密炼机排下的混炼胶，混炼工序的设备要 做相应的改变，如在密炼机排料下设置挤出机， 通过挤出机压出一定宽度和厚度的胶条，并进 行冷却及涂隔离剂，放到锌盘上，待下工序直 接供冷喂料挤出机使用。
子午胎结构设计
②钢丝帘线的工艺性能对压延质量的影响，钢 丝帘布的工艺性能包括平直度、残余应力、残 余扭转以及切口松散性等。钢丝帘线的残余扭 转大，平直度较差时，进入压延机前的帘线排 列不均匀，压延后的钢丝帘布不平整、卷曲、 并线和隙缝，影响裁断质量。
子午胎结构设计
③压延用胶料的性能对钢丝帘布压延质量的影 响 钢丝帘布是借助于胶料将单根钢丝帘线组 成整体帘布的。压延后的钢丝帘布，胶料不仅 要包住钢丝帘线，还要渗入到钢丝帘线的隙缝 中，才能保证粘着力。
子午胎结构设计
此外，还要特别注意改进钢丝帘线锭子间的条 件，因钢丝帘线进入锭子房后，很容易受温度 和湿度的影响，引起钢丝表面生锈，故锭子间 除了要求无灰尘和整洁外，一定要安装空调设 备，使室内温度保持在30ºC 左右，相对湿度 大约为40%
子午胎结构设计
如何提高橡胶与钢丝帘线的粘合 性能？
为了提高钢丝帘线与橡胶的粘合性能，有时 在帘线外层缠绕一根螺旋钢丝；且钢丝表面都 需经过复镀处理。一般多采用镀黄铜法，也有 镀锌法，镀锡和镀镍法。
子午胎结构设计
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。
半钢子午线轮胎设计规范
半钢子午线轮胎设计规范一、轮胎结构设计规范：1.轮胎应采用半钢子午线结构，具有内外两层体带和一层钢丝帘线，以提供合适的强度和稳定性。
2.内层体带应采用高强度的尼龙材料，以提高耐受性和减少变形可能性。
3.外层体带应采用高强度的尼龙材料，并且在胎面上覆盖一层硫化橡胶，以增加抗刮擦性能。
4.钢丝帘线应采用优质的钢丝材料，具有较高的拉伸强度和耐久性。
二、轮胎尺寸设计规范：1.轮胎的尺寸应符合国家和地区的标准规定。
2.轮胎的宽度和直径应根据车辆的重量和用途确定，以确保合适的载荷和舒适性。
3.轮胎的壁厚应符合国家和地区的安全标准。
三、轮胎花纹设计规范：1.轮胎的花纹应根据车辆的用途和路况特点进行设计，以提供良好的抓地力和操控性能。
2.花纹应具有良好的排水性能，以减少在雨天行驶时的滑行风险。
3.花纹中的花纹块应具有合理的密度和深度，以提供合适的稳定性和耐磨性。
4.轮胎的花纹应采用耐磨橡胶材料，以增加使用寿命。
四、轮胎硬度设计规范：1.轮胎的硬度应根据车辆的用途和路况特点进行设计，以提供合适的舒适性和操控性能。
2.硬度应通过实验和测试来确定，以确保在不同场景下的表现一致性。
五、轮胎使用寿命规范：1.轮胎的使用寿命应符合国家和地区的标准规定。
一般情况下，轮胎的使用寿命应不少于5年。
2.轮胎应在适当的空气压力下使用，以减少磨损和热量积累。
3.轮胎在使用过程中应定期检查，并及时更换磨损严重或损坏的轮胎。
六、轮胎质量控制规范：1.轮胎生产过程应遵循严格的质量控制标准，包括原材料的选择和检验，生产过程的监控和质量检测等。
2.轮胎出厂前应进行全面的质量检测和性能测试，确保轮胎的合格率和可靠性。
综上所述，以上是关于半钢子午线轮胎设计规范的详细说明。
这些规范旨在确保轮胎的质量和性能，提高车辆的安全性和驾驶体验。
制定和遵守这些规范对轮胎制造商和车辆使用者来说都是非常重要的。
子午线轮胎结构设计方法PPT课件
所以有 对于S，成立 经过简单的积分计算得到： 对(14)式微分并将(11)式代入整理得：
28
其中： 形心半径R通过下式计算： 经过计算得到： 对(16)式微分并将(11)、(15)式代入整理得：
29
其中： 现在将(13)式对m求导，并将(15)、(17)式代入 整理得到： 将(18)式代入(12)式就得到最终的计算公式：
2
有限元分析虽然是一种比较有效的工具，但作 为一种数值计算方法只能作为分析的辅助工具。
在计算子午线轮胎内压应力时最好能有一套比 较适用的解析或半解析的分析方法来刻画出轮 胎的力学本质。
3
要计算带束层的内压应力，首先要知道带束层 的接触压力。
F. 波姆引入的内压分担率函数g(s)的概念，并 以g(s)为函数变量导出了子午线充气平衡轮廓 的解析表达式。
根据虚功原理有：
进一步引入简化假设，即：
12
以F表示胎冠断面周长单位长度所对应带束末端 之总接触压力，即
则有:
求出带束周向总应力为：
根据F. 富朗克的结论，内压分担率g(s)的分布 曲线比抛物线更接近梯形，所以这里近似假设： g(s)是常数，
13
则接触压力：
内压分担率为：
2. 胎体帘线的受力分析
34
35
36
二、 子午胎箍紧系数的计算原
理和方法
第一节. 概 论
帘线冠角是影响斜交轮胎形状和各种力学性 能的最重要参数；带束层则是决定子午线轮胎几 何形状和轮胎构件中内压初始应力分布以及轮胎 的各种力学特性的最重要的部件。带束层对子午 线轮胎的这种影响一般采用所谓箍紧系数来描述。
箍紧系数定义如下，
8
bd：支撑带束层的胎体轴向半宽 m：m= rk- rc n：椭圆底部到轮辋点的距离 p：充气内压 g(s)：带束层内压分担率 N：胎体帘线总根数 Tb：带束层周向内压总应力 TB：钢丝圈周向内压总应力 TC：胎体单根帘线张力
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。
子午线轮胎结构设计
子午线轮胎结构设计
首先，材料的选择对子午线轮胎的性能至关重要。
一般来说，子午线
轮胎使用的材料包括胎体材料、骨架材料和胎面材料。
胎体材料通常采用
多层尼龙布或钢丝网带，以提供足够的抗拉强度和刚度。
骨架材料一般选
用钢丝，用于增强轮胎的结构强度和刚度。
胎面材料通常选择橡胶，以提
供良好的抓地力、防滑性能以及耐磨性能。
其次，子午线轮胎的层次结构设计对轮胎的性能也起着重要作用。
子
午线轮胎的层次结构一般包括内胎、胎带、裁边带和面胶层。
内胎是轮胎
内充气的部分，主要起到支撑轮胎结构的作用。
胎带则是在内胎周围的一
层带状材料，用于增强轮胎的结构强度。
裁边带是一种带状材料，用于连
接轮胎的胎面和侧面，增强轮胎的结构稳定性。
面胶层是轮胎胎面上的一
层橡胶材料，负责提供良好的抓地力和舒适性。
最后，子午线轮胎的胎面设计对轮胎的性能和外观也有很大的影响。
胎面设计主要包括花纹图案和花纹深度两个方面。
花纹图案是指轮胎胎面
上的纹理和凹凸，用于增加轮胎的抓地力和排水性能。
不同的花纹图案可
以适应不同的路面状况和气候条件。
花纹深度是指轮胎胎面上花纹的深度，一般越深的花纹能够提供更好的抓地力和排水性能，但同时也会影响轮胎
的舒适性和经济性。
总之，子午线轮胎的结构设计涉及材料的选择、层次结构和胎面的设计。
通过合理的设计，可以提供更好的操控性、舒适性和耐用性。
在实际
应用中，还需要根据具体的车辆类型和使用条件进行综合考虑，以满足车
辆的性能要求和使用需求。
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带束层1
带束层2
胎面胶 胎面下层胶
胎肩垫胶 胎体层 胎侧胶
内衬层 子口护胶
三角胶 钢丝圈
Байду номын сангаас
冠带层1
胎面胶 冠带层2 胎侧胶 胎脚
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%。
子午线轮胎由于其结构上的特点，应与斜交轮胎 的设计方法有所不同。然而，就其设计原理来说， 至今仍是普遍采用薄膜理论，只不过在具体设计方 法上，近年来却涌现出了许多创见。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。
（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，半钢丝子午线轮胎 (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。
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。
胎体:多数采用单层钢丝帘布构成（或人造 丝、尼龙、芳纶等）
带束层:3-4层钢丝帘布组成， 胎肩垫胶:胎体与带束层之间有中间 胎圈部分:由钢丝圈、上下三角胶芯、钢丝
包布加强层和子口护胶等部件构成。 胎面胶:胎面上层胶、下层胶 胎侧胶: 见图4-1。
②轿车子午线轮胎结构
轿车子午线轮胎一般由胎面胶、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。胎圈结构见图4-2所示。
因此，这两种结构的轮胎，它们的断面形状、胎 圈结构、带束层结构有很大的差别。 子午线轮胎和斜交轮胎的帘线排列如图4-3所示。
图4－3子午线轮胎与斜交轮胎帘线排列
第二节 子午线轮胎结构设计
• 一、子午线轮胎结构设计程序 • 二、技术要求的确定 • 三、轮廓设计主要结构参数的选取 • 四、断面轮廓曲线的设计 • 五、子午线轮胎带束层的设计与计算 • 六、子午线轮胎胎体帘线的应力计算
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。
一、子午线轮胎结构设计程序
子午线轮胎结构设计与斜交轮胎一样分两阶 段进行。 第一阶段为技术设计：主要任务是：
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
第一节 子午线轮胎结构特点
一、子午线轮胎的外胎构造
子午线轮胎(Radial Tire)从所采用的 骨架材料来分类，可分为全钢丝子午线轮 胎、半钢丝子午线轮胎和全纤维子午线轮 胎三种。一般载重胎多数采用全钢丝，而 轿车胎和轻卡胎则多采用半钢丝或全纤维， 详细构造分别介绍如下。
①载重子午线结构轮胎的结构
（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：
①带束层承受由内压引起的初始应力的60～75%；
②胎体帘线强力得到了充分的利用，层数减少，一 般比斜交胎少40～50%，胎体层数可为偶数，也可 为奇数。 ③胎圈所受应力比斜交胎大30～40%，钢丝圈中的 钢丝根数比斜交胎多。 ④由于胎体层数少、胎侧柔软、容易变形和刺伤， 胎侧承受的应力比斜交轮胎大。
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。
例如:全纤维子午线轮胎主要为轻型轿车 轮胎和拖拉机轮胎，半钢丝子午线轮胎主 要为高速轿车轮胎和轻型载重轮胎， 9.00R20以下的中型载重轮胎。全钢丝子午 线轮胎主要适用于重型载重轮胎和工程轮 胎，9.00R20可用全钢丝，亦可用半钢丝。
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；
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、需有在理想轮辋上轮胎 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。
学习目的与要求
通过学习掌握子午线轮胎的技术设计及施 工设计方法；掌握子午线轮胎的配方设计原则 和成型工艺；熟练了解子午线轮胎的构造和结 构特点；了解子午线轮胎各部件胶料配方设计 方法；了解半成品部件准备及硫化工艺。
第四章 子午线轮胎设计与制造
• 第一节 子午线轮胎结构特点 • 第二节 子午线轮胎结构设计 • 第三节 子午线轮胎施工设计
第二阶段为施工设计：主要任务是：
① 确定外胎成型方法
② 确定成型鼓直径及机头宽度
③ 绘制材料分布图
④ 制定施工标准表
最后提出结构设计文件（包括技术设计和施 工设计说明书）。
虽然子午胎的设计与斜交轮胎相同，但在各个 设计阶段，其设计参数的取值，特别是施工设计 与斜交轮胎差别很大，需用专门的成型机才能完
成。
二、技术要求的确定
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。