轮胎设计与工艺学 9 第三章 普通轮胎结构设计
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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
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
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
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。
轮胎结构设计
B 耐磨性较好 周向排列的带束层，加固了胎冠，使轮胎周向不能伸张， 极大的减少了轮胎滚动过程中胎面沿路面的滑移摩擦，显著提 高了胎面的耐磨性和抗机械损伤性能。和普通轮胎比耐磨提高 了30～ 30～70%。 70%。
高分子科学与工程学院
13
§1-2
轮胎的组成及分类
C 抓着性较好 子午线轮胎胎体柔软，下沉量大，胎面与路面接触面积大，接触 压力分布均匀。同时，胎冠刚性大，胎面周向滑移小。所以胎面与路 面抓着性好，比普通胎提高10 ～50%,同时牵引性能和越野性能好，行 面抓着性好，比普通胎提高10～ 50%,同时牵引性能和越野性能好，行 驶安全，通过向好，爬坡性能好。 D 行驶温度低 胎体帘线子午排列，消除了普通结构轮胎交叉排列层间剪切移动。 因此，消耗能量少，生热低。另外，由于胎体帘布层数少，胎测较 薄，也便于散热。所以行驶温度比普通轮胎低30 ～70%。 薄，也便于散热。所以行驶温度比普通轮胎低30～ 70%。 E 使用寿命长 综合寿命比普通轮胎提高50 ～100%，一般路面 10万公里，好路面 万公里，好路面 综合寿命比普通轮胎提高50～ 100%，一般路面10 14万公里，坏路面 7万公里左右。 14万公里，坏路面7 不足：侧向稳定性较差，胎侧易裂口，工艺复杂，造价较高，投资大。 不足：侧向稳定性较差，胎侧易裂口，工艺复杂，造价较高，投资大。
承受车 辆负荷
轮胎的功能及使用性能
功能二.牵引/制动功能：
向路面传递驱动、 制动力
功能三.机动稳定性：
改变 和保 持车 辆行 驶方 向
功能四.行驶舒适性：
吸收来自地 面的震动
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§1-1
轮胎的功能及使用性能
（1）承受汽车负荷。 （2）和汽车悬架共同缓冲来自路面的冲击，保证汽车有良好 的行使平顺性、舒适性。 （3）为传动驱动力和制动力，提供足够的附着力。 （4）为改变或保持行使方向提供足够的操纵与方向的稳定性。 二、轮胎的使用性能
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”。
9轮胎制造工艺及结构和基本性能
胎冠和层级数越多，它的载重耐刺等性能越优秀，但散热 较慢。胎侧的层级数太少，一是胎体强度不够好，显得胎侧太 软，容易被割伤，二是抗撞击能力差，极易被坚硬物撞坏；但 散热和吸震性能好。
子午线轮胎的弱点及使用注意事项 1、子午线轮胎的胎侧较薄，变形大，胎侧与胎圈受力比普通 斜线轮胎大得多，因此，子午线轮胎胎面与胎侧的
要比斜交胎大得多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。 此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受 较大的机械变形，所以胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良 的耐疲劳和耐臭氧性能。③带束层胶：子午线轮胎的带束层比 斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲 层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。所以，带束层胶应 具有较高的强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。④胎体帘布胶： 子午线轮胎胎体的周向伸张变形和沿帘线的剪切变形比斜交胎 大，因此，帘布胶应具有较高强力、耐疲劳性、耐热性和粘合 性。同时，帘布胶还具有高度的内聚力。⑤胎肩垫胶：胎肩垫 胶用于将帘布层和缓冲层端头隔开，使硬的胎面平缓地过渡到 柔软的胎侧，并转移和吸收动态条件下集中胎肩部的应力，减 少胎肩脱空的危险。由于胎肩垫胶位于高应力区，因此，应具 有优异的耐疲劳性能和良好的粘合性能。⑥胎圈三角胶：为了 加强胎圈部位，使胎圈能够稳定成形，并形成胎圈向胎侧的刚 性过渡，一般采用由一种硬度较大或
两种不同硬度的三角胶条来填充钢圈和加强胎圈部分的胎侧， 保证子午胎钢丝圈向柔软胎侧的平缓过渡。此外，这种胶还 要具有良好的粘合性能。
子午线轮胎的分类：全钢丝子午线轮胎钢丝带束纤维胎 体子午线轮胎（半钢丝轮胎）和全纤维子午线轮胎。
重型载货汽车用子午线轮胎大多数为全钢丝子午线轮胎 或半钢丝子午线轮胎；轻型载货汽车用子午线轮胎通常是半 钢丝的子午线轮胎；轿车用的子午线轮胎有半钢丝的，也有 全纤维的。
子午线轮胎的弱点及使用注意事项 1、子午线轮胎的胎侧较薄，变形大，胎侧与胎圈受力比普通 斜线轮胎大得多，因此，子午线轮胎胎面与胎侧的
要比斜交胎大得多，因此，必须选用耐弯曲变形的橡胶才行。 此外，胎侧在臭氧作用下很容易产生龟裂，同时，胎侧还承受 较大的机械变形，所以胎侧胶还应具有较低的定伸强度、优良 的耐疲劳和耐臭氧性能。③带束层胶：子午线轮胎的带束层比 斜交胎缓冲层要承受更高的剪切应力，同时，还要实现硬缓冲 层的平缓过渡和避免胎肩部位的脱空现象。所以，带束层胶应 具有较高的强力、耐疲劳性、耐热性和粘合性。④胎体帘布胶： 子午线轮胎胎体的周向伸张变形和沿帘线的剪切变形比斜交胎 大，因此，帘布胶应具有较高强力、耐疲劳性、耐热性和粘合 性。同时，帘布胶还具有高度的内聚力。⑤胎肩垫胶：胎肩垫 胶用于将帘布层和缓冲层端头隔开，使硬的胎面平缓地过渡到 柔软的胎侧，并转移和吸收动态条件下集中胎肩部的应力，减 少胎肩脱空的危险。由于胎肩垫胶位于高应力区，因此，应具 有优异的耐疲劳性能和良好的粘合性能。⑥胎圈三角胶：为了 加强胎圈部位，使胎圈能够稳定成形，并形成胎圈向胎侧的刚 性过渡，一般采用由一种硬度较大或
两种不同硬度的三角胶条来填充钢圈和加强胎圈部分的胎侧， 保证子午胎钢丝圈向柔软胎侧的平缓过渡。此外，这种胶还 要具有良好的粘合性能。
子午线轮胎的分类：全钢丝子午线轮胎钢丝带束纤维胎 体子午线轮胎（半钢丝轮胎）和全纤维子午线轮胎。
重型载货汽车用子午线轮胎大多数为全钢丝子午线轮胎 或半钢丝子午线轮胎；轻型载货汽车用子午线轮胎通常是半 钢丝的子午线轮胎；轿车用的子午线轮胎有半钢丝的，也有 全纤维的。
轮胎结构设计技术过程ppt课件
Lateral Groove
Sipe
Tread Pattern的功能 随形象及Groove深度的变化，显示出制•驱动性能及 R&H, NVH性能差异 * Tire 外观也重要
Tread Pattern 设计要素 - Main Groove个数,宽, 深度,位置 ☞ 接地率, 排水性, Wandering - Lateral Groove形象,个数,深度, 方向性 ☞ 接地率, 排水性, Pulling, NVH, R&H, Grip, 磨损 - Sipe 形象,个数,深度, 位置 ☞ Ride, NVH, 磨损, Grip - Pitch 个数,大小,排列 ☞ NVH, 磨损
Bead Wire 主要要求特性 - 柔软性 - 屈服强度 - 拉伸应力
Bead Wire 特性因素 - Wire根数, Wire径 ☞ 安装性, Bead耐久 - Bead 内经 ☞ 安装性, Bead Slip
精选课件 All Rights reserved
Ⅱ- 11
APEX
APEX的功能
▶ 了解车辆悬浮情报
精选课件 All Rights reserved
设计目标设定
Ⅱ- 19
4） 开发过程
（1) 初期开发检讨
精选课件 All Rights reserved
车辆 ept 规格确定
净增车辆调查
TIRE规格/Type 花纹特定
benmarking (选定/检讨)
自体技术检讨 (FMEA)
主要Carcass Cord 材质 - Rayon - Polyester
精选课件 All Rights reserved
Ⅱ- 10
6） Bead
Height
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
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2、人造丝帘线 ✓1932年第一次出现人造丝帘线 ✓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
C.帘线安全倍数确定
轮胎在充气状态下单根帘线所受张力的计算是以静态为基 准，不考虑轮胎实际使用中的动态因素。为保证轮胎在动态条 件下安全行驶，不发生爆破和损坏，必须选取合理的安全倍数, 如表2-9中所列。
K S N
式中 k—帘线安全倍数； S—单根帘线强度(尼龙帘线930dtex/2为137N/根，
1400dtex/2为215.6N/根，1870dtex/2为269.5N/根，人造丝帘线 1840dtex/2为147N/根)，N/根。
表2-9 轮胎安全倍数取值范围
项目
载重轮胎 良好路面
不良路面
长途汽车轮胎 矿山挖掘和
森林采伐等轮胎
安全倍数（K）
项目
安全倍数（K）
10～12
轿车轮胎 良好路面
10～12
解 nik 值计算：
ik1
i01
r0 RK
COS0 C0S K
10 30 COS30 47.9 COS50.92
8.6(根 / cm)
ik 2
7.4
30 47.9
cos 30 cos 50.92
6.36(根 / cm)
ik3
6.0
30 47.9
cos 30 cos 50.92
5.16(根 / cm)
轮
第第
胎三
五 节
结章
构结
设
构 设
外 胎 内 轮 廓
计计 设 计
学习目的与要求
▪ 通过学习掌握斜交轮胎的结构设计程序，掌 握技术设计内容：外胎外轮廓设计、胎面花 纹设计、内轮廓设计；
▪ 掌握斜交轮胎的施工设计；了解内胎、垫带、 水胎和胶囊设计。
第五节、外胎内轮廓设计
设计内容： 1、确定胎面胶、胎侧胶的厚度和宽度； 2、胎身帘布层和胶片的结构和尺寸； 3、胎圈结构设计； 4、特征点厚度计算； 5、内轮廓曲线绘制。
纤维(帘线)规格 表示方法
公支(支数) 定重制
旦(Denier) 定长制
特(tex)或分特(dtex) 定长制
1.公支(支数)-定重制 单位重量(以克计)的纤维、纱线具有的长度(以米
计)称为公支或支数。例如1克重的纤维长度为60米， 则称60支。
L Nm G
其中：Nm—公支(支数)；
L－纤维或纱线的长度，m G－纤维或纱线的重量，g。 对于同一种纤维而言，支数越高，表示纤维越细，反之， 表示纤维越粗。但对于相对密度不同的纤维，则其粗细就不能用 支数来直接比较。
★
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)
D G 9000 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
nik n1ik1 n2ik2 n3ik3
nik =6×8.6+2×6.36+2×3.4=71.12
单根帘线所受张力为：
N
0.1P(RK2 2RK
R02 ) nik
1
cos2 k
＝ 0.1 5.88(47.92 37.252 )
1
2 47.9 71.12
cos2 50.92
=1.969(N/根)
特点是强力高、伸长小，制得的轮胎耐磨性和耐冲击 性好，不发生爆破，但缓冲性能很差，所引起的振动 会使汽车的悬挂系统元件和弹簧的损坏。目前它是制 造子午线轮胎的主要骨架材料。
⑶ 玻璃纤维
四十年代初，美国固特异（Goodyear）和 费尔斯通（Firestone）公司开始研究用玻璃 纤维制造轮胎。它的特点是价格便宜、资源丰 富。六十年代美国兴起制造带束斜交胎热潮时， 玻璃纤维用于这类轮胎的带束层制造，后来也 曾用于子午线轮胎的带束层中。但由于它的耐 屈挠性能差，至今未能有大的发展。
人造丝 人造丝 尼龙 尼龙 尼龙 钢丝 钢丝
1840 1840 930 1400 1870
0.70±0.03 0.87±0.05 0.55±0.03 0.65±0.03 0.75±0.03
0.90 1.20
胎体帘布挂胶厚 度,mm
1.10～1.20 1.20～1.30 0.95～1.05 1.05～1.13 1.10～1.20 2.2～2.5 2.7～3.0
安全倍数（K）
10～12 12～14 12～14
外胎胎体单根帘线所受张力计算图见图，单根帘 线所受张力计算公式为彼得尔曼公式:
N 0.1P(RK2 R02 ) 1
2RK nik cos2 k
式中 N —单根帘线所受张力，N/根 P—内压，kPa
Rk—胎里半径(胎冠部第一帘布层半径) R0—零点半径(外胎断面水平轴至旋转轴间的距离)，cm； βk—胎冠帘线角度(一般48°～56°)，度；
4、其他骨架材料的应用
⑴ 聚脂帘线
六十年代初美国最先用聚脂帘线制造轮胎。它的特 点是伸长比尼龙小与人造丝接近；强力比尼龙低，但 高于人造丝；耐冲击和耐疲劳性与尼龙相近，比人造 丝优越得多。主要用于轿车胎和轻卡子午胎。
⑵ 钢丝帘线
早在三十年代钢丝帘线已经开始在轮胎结构中应用。 最初由法国米其林公司用于生产斜交胎。
仅下降20%左右，高温强力保持率高 ✓耐冲击性和耐疲劳性等都比棉帘线高很多 ✓提高了汽车的行驶速度，并降低了轮胎的滚
动阻力，从而使轮胎的质量和性能都提高了 一大步。
3、尼龙帘线 早在1942年尼龙帘线就用于制造军用车胎，但直 到1947年才开始转入民用轮胎的制造。
它具有强力高、密度小、弹性好、吸湿率 低、耐冲击强度高等优点。非常适宜于做轮 胎的骨架材料。采用尼龙帘线可减少胎体帘 布层数，减轻轮胎的重量，降低了轮胎的滚 动阻力，节约能源。
己知条件:P=588kPa，RK =47.9cm，R0 =37.25 cm，
=030°， =5K0.92°， =3r00 cm， =i1001 根/cm
（1400dtex/2），i02 =7.4根/cm（1400dtex/2），
i=036根/cm（930dtex/2）, 1400dtex/2帘线的
S=215.6N/根。 93Odtex/2的S=14.5N/根， 1400dtex/2的S=22N/根.
采用棉帘线的缺点： ✓ 棉帘线的强力低（最高只有100N/根），而且在高
温下(120℃)其强力下降至原来的50%以上。 ✓ 耐冲击性能也很差，在坏路面上行驶容易发生爆破。
特别是大型卡车和矿山用汽车轮胎帘布层数多，引 起行驶过程中生热高，易造成帘布间脱层。 ✓ 棉帘线轮胎重量大，汽车的燃料消耗多，随着汽车 速度的提高，已不能满足汽车对轮胎性能的要求而 淘汰。
骨架材料的发展演变 计算实例
A.单根帘线所受张力计算
目前广泛应用“彼得尔曼”计算公式，方法简 单而且合理。
表2-8 轮胎安全倍数取值范围
项目
载重轮胎 良好路面
不良路面
长途汽车轮胎 矿山挖掘和
森林采伐等轮胎
安全倍数（K）
10～12 14～18 16～18 18～20
项目 轿车轮胎
良好路面 不良路面 高速轿车轮胎
帘线之间胶层厚度与布层之间胶层厚度比值在0.7～1.0左右， 纤维帘布表面附胶厚度约为0.2～0.3mm， 钢丝帘布表面附胶厚度约为0.6～0.8mm， 缓冲层位于胎体帘布层之上，承受轮胎最大剪切应力的部位， 挂胶布层厚度比帘布层厚度大。 见表2-9所列。
表2-9 胎体和缓冲层挂胶帘布厚度
帘布种类 帘线规格,dtex/2 帘线直径,mm
1．胎面胶和胎侧胶厚度、宽度的确定
胎侧胶的作用:保护胎体免受机械损伤及大气
侵蚀，而且便于屈挠变形，胎侧胶厚度宜薄， 可根据轮胎规格和类型确定。 胎面胶厚度＝花纹沟深度＋基部胶厚度； 胎肩胶厚度=胎冠胶厚度×1.3～1.4倍(不超 过1.5倍)。
轿 车轮胎为1.5～2.5mm， 小型载重轮胎为2～2.5mm， 中型载重轮胎为2.5～3.5mm， 重型载重轮胎为4～5mm，苛刻条件下作 业的轮胎，厚度可高达6mm左右 胎侧胶宽度应延伸至轮辋边缘内侧处，保护 胎圈以免被磨损。
安全倍数为：
k S 22 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 或过薄。
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”。 特或分特、支数和旦数的换算关系如下：
旦数×支数＝9000 特数×支数＝1000
旦数＝9×特数 分特数＝10×特数 旦数＝0.9×分特数
尼龙帘布规格
涤纶帘布性能
E.计算实例
以载重轮胎9.00-20为例计算胎体强度，并确定 帘布层层数。
缓冲层帘布挂胶厚 度,mm
1.50～1.70 1.50～1.70 1.35～1.50 1.45～1.60 1.50～1.70 2.0～2.2 2.5～2.6
nik —胎冠各层帘线密度之和，根/cm。
B.帘线密度的计算
帘线密度包括内、外帘布层和缓冲层帘线密度的计算， 公式为: