子午线轮胎结构设计方法
巨型工程车子午线轮胎活络模具结构设计
差 悬 殊 ，不 像 轿 车胎 或 卡 车 胎那 样 接 近 而可 以设
的 花纹 进 行 分析 ，根 据 其具 体 尺 寸 和结 构 确 定 活
络 模 具 的 结 构 、花 纹 分 型 线 位 置 、等 份 数 和行
程 、导 向角 、定位 等 。
１１ ． 模具 的基本 结 构选择
计 成 分 体 结 构 ，因 此 没 必 要 采 用 常 规 的 分 体 结 构 。花 纹块 与滑 块 连体 式 结 构一 般 适 用 于大 、中
１２上侧模 和 花纹块 的定 位 ．
导 向有 以下 优点 ：
（ ）降低大型工程车轮胎 活络模具 因尺寸超 １
大而带 来 的加工 及装 配上精 度控 制 的 困难 ； （ ）保 证模 具周 向定 位 的精度 ； ２
（ ）方 便 花纹块 之 间间 隙的调 整 ； ３
轮 胎在 硫 化 时会 钻 进 缝 隙 里 ，导 致 轮胎 产 生
型 的工 程轮 胎 。
目前 国内外 通 常 使用 的活 络 模 导 向机 构 按 结
构 形式 不 同分 为 “ 圆锥 面 导 向活 络模 具 ”和 “ 斜 平 面导 向活 络模具 ” 圆锥 面导 向活络模 具 结构 的 。
巨 型工 程 车 子午 线 轮 胎 活络 模 具采 用 连 体 结
构 的原 因是 ：
主 要 优 点 是 ：合 模 对 中效 果 好 、结 构 简 单 、紧
凑 、 占用 空 间 小 、机 械 加工 工 艺 性 能好 、制 造 比
（ ）花 纹块 与滑 块 连体 ，上 盖 与 上胎 侧 板 连 １ 体 ，底 座 与下 胎 侧板 连 体 ，可 以减 少 因装 配 引 起 的误差 ，并 且 因此 简 化装 配和拆 卸模 具 的程 序 ；
12R22.5低滚阻全钢载重子午线轮胎导向轮的设计
12R22.5低滚阻全钢载重 子午线轮胎导向轮的设计李本超 王业敬 高 原 孙美丽山东华盛橡胶有限公司54应用技术APPLIED TECHNOLOGY二、结构设计1.外直径（D ）和断面宽（B ）全钢载重子午线轮胎充气后受到沿圆周方向钢丝带束层的箍紧作用，外直径D 及断面宽度B 变化较小，根据设计的需要，一般B 取值较小，D 就要取值较大。
结合标准及其他设计经验数据，考虑轮胎充气膨胀率，综合权衡确定D 的取值。
本设计中，D 取值1079mm ，B 取298mm 。
2.行驶面宽度（b ）和弧度高（h ）行驶面宽度b 的确定，要以轮辋宽度R m 为基准。
一般情况下，行驶面宽b =Rm ±15mm ，最终要根据实际需要来确定具体取值。
高速路和路况较好的条件下，b 值较小；较差和恶劣路况，速度较低，b 值较大。
h 的选取与b 数值的确定密切相关，行驶面较宽，相应h 较大；行驶面较窄，相应h 较小。
为获得导向轮静负荷下较好的接地印痕，以及产品低滚动阻力的需要，根据实际情况权衡确定，本设计b 取230mm ， h 取7.8mm 。
3.胎圈着合直径（d ）和着合宽度（C ）着合直径的取值，应满足装卸方便、着和紧密的要求。
胎圈与轮辋装配过盈量过大时，轮胎装卸困难，且影响胎圈安全性；过盈量过小，轮胎不能与轮辋紧密配合，无内胎子午线轮胎容易漏气。
装于深槽轮辋的载重子午线无内胎轮胎，轮胎的着合直径d 一般要小于轮辋的标定直径，以满足过盈配合的要求，使轮胎紧箍于轮辋上，提高牵引性能，避免磨子口现象。
此处，着合直径较轮辋相应部位直径（571.5mm ）小2mm ，d 取569.5mm ；着合宽度C ，一般无内胎载重子午线轮胎胎圈大于轮辋宽度半英寸或1英寸（25.4mm ），b 的取值与C 的取值接近，用来增大轮胎的弹性值，提高轮胎整体舒适性。
本设计C 取228mm ，胎圈部位设计为20度和25度两段直线连接。
4.断面水平轴位置（H 1/H 2）断面水平轴位于全钢载重子午线轮胎断面最宽处，对轮胎的使用性能及寿命起决定性作用。
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。
全钢子午线轮胎结构设计幻灯片
⑼ 室内试验设备和所需轮辋确实认。 对于新产品，室内测试一般是必须要做的工程， 包括外缘尺寸、静负荷、压穿、耐久等测试项 目，主要确认测试设备在载荷、速度、轮胎尺寸 等方面是否到达要求，测试所需要的轮辋是否具 备。
2.产品试制。 一般新产品第一次试制2+4条即可满足测试需要 (没废次品的前提下)，备好料后，先成型硫化两 条，一条做样品，另一条割断面对照材料分布图 进展断面分析，然后根据断面分析结果对半成品 部件和其它施工标准进展调整，再成型硫化后4 条，一条做外缘尺寸、静负荷、压穿试验后，割 断面，再次进展断面分析，一条进展常规耐久试 验，一条进展带束层耐久试验，一条进展胎圈耐 久试验。
⑺ X光设备确实认。
对于全钢载重轮胎，X光是必检工程。确 认X光检测设备能否检测该规格品种的轮胎， 主要检查轮胎的外直径、断面宽度、着合 直径、子口宽度等参数是否与X光机匹配。
⑻动平衡/均匀性检测设备和所需轮辋确实认。
随着欧美等兴旺国家对载重轮胎性能和质 量要求的逐步提高，动平衡/均匀性检测逐 渐成为载重轮胎的必检工程。主要确认轮胎 的外直径和宽度是否与动平衡和均匀性检测 设备匹配，该规格品种轮胎检测所需要的检 测轮辋是否具备。
3.外观\X光\动平衡\均匀性检查检验。 ⑴产品质量分级 产品质量依次分为合格品〔一级质量、二级质量〕、 次品、废品，其定义如下： 一级质量：到达成品检验标准要求的。 二级质量：超出成品检验标准范围，存在一定质量缺
陷，但对使用影响不大的。 次品：超出成品检验标准范围，存有较大质量缺陷， 需按规定使用的。 废品：超出成品检验标准范围，存在严重质量缺陷，
⑹ 硫化模具、胶囊和卡盘等确实定。
根据图纸检验模具厂家提供的模具样 板是否到达要求，用模具样板检验模 具的胎面曲线、胎侧曲线、钢圈曲线 和花纹沟剖面曲线是否到达要求，检 验外表光洁度、刚片、装配尺寸等是 否到达要求；检验胶囊的外周长和夹 缘口尺寸等是否到达要求；检验卡盘 的夹缘口尺寸等是否与胶囊相匹配。
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。
第四章子午线轮胎结构设计
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%。
（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：
W 双 =0.88×9.485=8.437KN
三、 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。下表列出载重和 轻卡子午线轮胎充气断面宽(B΄)和模型断面宽(B) 对不同胎体帘线的断面膨胀比的取值范围。
轿车子午线轮胎，高宽比为0.7～0.8时 (人造丝胎体钢丝带束层结构)充气后外径一 般膨胀0～2mm,断面宽膨胀0～2%。根据经 验，子午线轮胎D′/D值大约在1.000～1.003 之间，B′/B值为1.00～1.02左右。
几种轿车子午线轮胎断面膨胀率如表4-1 所示。
表4-1 几种轿车子午胎断面膨胀率
SS1180 0s1i4 n .13(W 11/S1)
Sd S0.63d7
d0.9 6S0.7H
S0.7S118 O 0 1 si3 .6 1 n (W 51/S1)
先计算 S 0 .7
S 0 .7 1.5 8 1 8 s1 0 i1 ( .n 1 3 6 .0 4 5 /1.5 ) 8 1.8 7 (c 5)m
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。
最新子午线轮胎结构设计PPT课件
载重轮胎负荷计算基本公式为:
W 0 .2 3 1 K 0 .4 2 5(1 .0 21 0 2 P )0 .5 8 5
B 1 .3 9(D R B ) 9 .81 03
180 sin1 W1
( 1 . 0 2 1 0 2 5 8 8 ) 0 . 5 8 5 2 5 . 0 4 7 1 . 3 9 ( 5 0 . 8 2 5 . 0 4 7 )
=20（KN）
W S2 01.1 42.8 2(K)N（增加气压70KPa）
第三节、外胎外轮廓设计
1、外胎模型各部位尺寸代号及其它设计参数 代号
BB1
B1 141.3
式中：W－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 W1－轮辋名义宽度，cm
B－ 为W 61 2.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm
B1
B1－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
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。
第一节、轮胎设计前的准备工作
轮胎是车辆驱动机构的主要配件，设计时 应依据车辆的技术性能及车辆的使用条件， 适应车辆发展的需要，并应考虑轮胎结构的 合理性、经济性及发展前景，收集有关技术 资料，选用先进技术，全面分析进行设计。 一般包括车辆的技术性能、行驶道路情况、 国内外同规格或类似规格轮胎的结构与使用 情况等。
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。
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❖ 假设1：轮辋点以上的子午线轮胎充气断面内 轮廓曲线是一段椭圆弧。
❖ 事实证明，用椭圆弧进行近似计算具有相当的 有效性和准确性。而且由于讨论的对象是充气 平衡轮廓，使用虚功原理可以很方便地推导出 子午线带束周向内压应力的解析表达式。
子午线轮胎结构设计方法
第二节 物理分析
一、 子午线轮胎内压应力计算
第一节. 概论
❖ 轮胎是一个由橡胶材料和基复合材料构成的复 杂结构体，充气轮胎所承受的负荷包括内压负 荷、外力机械负荷和热负荷，本文从力学角度 出发，不考虑热负荷。
❖ 轮胎的内压负荷是指施加于轮胎内表面的、均 匀的、沿外法线方向的压强。内压负荷在轮胎 正常行驶时占轮胎所承受负荷的绝大部分，动 负荷则叠加于内压负荷之上。
第三节 受力分析
❖ 1. 总体分析
❖ 轮胎充气平衡时，内 压P垂直作用于胎腔 内壁，轮辋点C´受到 几何约束固定不动;胎 冠区有效支撑宽度的 范围内的胎体受到带 束层箍紧力的约束。 视接触压力为主动力， 则子午线轮胎充气平 衡时所受主动力作用 如图2所示。子午线轮胎结构设计方法
❖ 假设胎冠中心处产 生一个虚位移 dm(图3)，胎腔体 积发生变化dV，变 化过程中内压恒定 垂直于胎腔内表面， 所以胎腔储能增加。 由于体积变化较小， 可以认为内压P基 本不变，PdV就是 内压所做的虚功。
❖ 假设5：轮辋仅提供轴向约束，径向约束则完 全由钢丝圈提供。
❖ 假设5的含义即：胎体帘线经过轮辋凸缘后于 径向将其张力完全传递给钢丝圈。因此，钢丝 圈受到的径向力之周向线密度为:(式中rB为钢 丝圈半径)
子午线轮胎结构设计方法
相应的，根据图6 所示的力平衡关系， 钢丝圈周向应力为：
子午线轮胎结构设计方法
子午线轮胎结构设计方法
❖ 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方法
子午线轮胎结构设计方法
❖ 子午线轮胎的胎体帘线呈子午向排列，采用具 有抗屈挠刚性的带束缓冲结构。带束层决定了 子午线轮胎的形状和轮胎构件中由内压引起的 初始应力。可以认为：带束层是子午线轮胎中 的主要受力部件。
❖ 由于轮胎几何形状复杂、组件构成不均匀以及 大变形的特点，要准确描述内压应力是相当困 难的。尽管在斜交轮胎中应用薄膜理论和网格 分析取得了一定的成功，但对子午线轮胎而言， 这些方法在带束区域是不正确的。因为不同帘 布层里的帘线之间的负荷分布难以确定，这种 结构是超静定的，大多数经典板壳理论不能直 接应用于轮胎分析。
❖ F. 波姆和F. 富朗克的研究分别得到了充气子午 线轮胎断面几何形状的解析表达式，但其研究 不仅烦琐，而且可能无法满足精度要求，所以 我们结合轮胎结构的具体情况，补充2点假设：
❖ 假设2：充气断面内轮廓周长在轮胎变形过程 中保持不变。
❖ 假设3. 充气断面内轮廓曲线形状在变形前后 均可用椭圆弧进行描述。
子午线轮胎结构设计方法
先将本文中涉及的一些数值和符号加以说明，见 图1。
子午线轮胎结构设计方法
其中： rk：胎里半径 rc：轮辋点半径 a：椭圆内轮廓曲线径向半径 b：椭圆内轮廓曲线横向半径 c：轮辋半宽 rm：零点半径 R：轮辋点以上椭圆弓形面积形心点半径 RD：支撑带束层的胎体宽度边缘点半径
子午线轮胎结构设计方法
内压P在带束部位变成P-Pb，即(1-g)P。 设单根帘线张力为TC，则轴向力平衡条件为：
此式与F. 波姆导出的帘线张力计算公式相同，物 理意义相当明子确午线。轮胎结构设计方法
3. 钢丝圈受力分析
❖ 在本文阐述的问题中，由于橡胶材料的受力忽 略不计，所以可以假定：
❖ 假设4：子午线轮胎胎体帘线的张力连续，而 且处处相等。
第四节. 计算公式推导
❖ 如图7，以椭圆 弧为充气子午 线内腔断面平 衡轮廓，以中 心为原点，水 平轴为X轴建 立直角标架， 椭圆的长轴和 短轴分别是b和 a，C´是轮辋点。
子午线轮胎结构设计方法
椭圆方程为： 将C´的坐标代入椭圆方程,得到:
则由几何关系有：
子午线轮胎结构设计方法
代入整理得:
当发生虚位移dm时,a、b、n都随之变化，c保持
子午线轮胎结构设计方法
❖ 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。
子午线轮胎结构设计方法
❖ 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，
子午线轮胎结构设计方法
则接触压力：
内压分担率为：
2. 胎体帘线的受力分析
将轮胎沿胎冠中心周向切开，且沿断面零点 半径rm处周向剖开，用外力平衡条件取代内力平 衡，图4和图5分别是断面和剖面示意图。
❖ F. 富朗克在解析子午线轮胎的断面形状时，则 采用胎面中心的曲率半径代替g(s)作为变量。 并相应带束作用提出了“箍紧系数”的概念：
其中， H0：无带束时充气子午线轮胎的断面高度; H´：有带束时充气子午线轮胎的断面高度。
子午线轮胎结构设计方法
❖ 箍紧系数是轮胎力学分析中一个比较重要的参 数, 从力学角度而言，使用箍紧系数作为函数 变量推导出带束内压应力的泛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解析式是相当 困难的。
子午线轮胎结构设计方法
❖ 带束层对应的区域(轴向坐标为X)上,接触压力 f(x)的方向与作用点的位移dλ(x)的方向可以认 为近似相反,所做的虚功为:
根据虚功原理有：
进一步引入简化假设，即：
子午线轮胎结构设计方法
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：