轮胎设计与工艺学

第二节 轮胎的组成与类型
一、轮胎的组成
充气轮胎一般有外胎、内胎和垫带三部分组成。无 内胎轮胎则只有外胎没有内胎和垫带。 1、有内胎的轮胎
有内胎的轮胎是由外胎、内胎和垫带组成。 作用：外胎是一个弹性胶布囊，它能使内胎免受机械损 坏，使充气内胎保持规定的尺寸，承受汽车的牵引力和 制动力，并保证轮胎与路面的抓着力。
• 三、取代镶钉或挂链轮胎，以防止轮胎破坏路面 和避免造成扬尘、噪声为目的的非镶钉或全天候 轮胎。 • 1.1 国外轮胎的子午化、扁平化、无内胎化已 趋于成熟 • 1.2 新一代子午线轮胎发展迅速节能轮胎、绿 色轮胎、环保型轮胎 • 1.3 新一代安全轮胎
• 1.4 轮胎全自动生产技术的发展
• （1）法国米其林公司的C3M生产技术。C3M全称为 Command+Control+Communication＆Manufacture，译为“指挥＋控 制＋通讯与制造一体化系统”。
1979年 1169万条
2006年产量和出口量 均位居世界第一
2001-2006年中国汽车轮胎产量（万条)
年份
2001 2002 2003 2004 2005 2006
汽车轮胎总产量 12300 14000 16500 21000 25000 28000
子午胎产量
4250 5400 7600 10960 14850 17860
• 胎面包括胎面胶和胎侧胶,胎体包括帘布层和 缓冲层
• 外胎各部件组成如图1-2所示。
• ①胎面
• 胎面是指外胎与地面接触部位，是覆盖于 胎体的胶层，传递车辆的牵引力和制动力、 保护骨架层。因此要求胎面具有优异的耐磨 性能、耐切割性能,较高的强度,并需具有一定 形状和一定的花纹作保证。
、
胎面 分为胎冠、胎肩、胎侧三个部位。
全钢子午胎
417 667 1117 1850 2830 3850
子午化率/%
35 39 46 52 59 64
• 产品结构：
• *轿车和轻卡子午胎生产以外资企业为主，占总产量的75%， 内资企业的市场占有率正在逐步扩大；
• *全钢子午胎处于快速发展阶段，内资企业的产量占总产量的 70%；
• *大中型全钢工程子午胎技术提升明显，并且规模逐步扩大；
帘布层：胎体的骨架层，使外胎具有必要的弹性和强 度，承受轮胎的载荷和行驶中的反复变形，承受由于 路面不平引起的强烈振动和冲击。帘布层使胎体强度 增高，并可固定外胎的外缘尺寸规格。
充气轮胎和实心轮胎
充气轮胎：充满压缩空气的，固定在轮辋上的弹性胶布气囊， 依靠压缩空气形成的空气垫弹性原理工作，具有较高的行 驶速度和较好的行驶舒适性，广泛应用于汽车、拖拉机、 工程车辆、飞机等高速交通工具上。
实心轮胎：环状实心橡胶固 定在轮辋上构成，依靠橡 胶弹性原理工作。
弹性较低，不适宜于 高速行驶，事宜于低速高 负荷车辆，如起重汽车、 电瓶车、叉车、装卸车等。
二次世界大战期间，出现了调压轮胎，此类轮 胎产生的原因是：降低轮胎的气压时能提高汽车在松 软地面上的行驶性能。
1948年出现了第一批无内胎轮胎的样品。这种轮 胎被刺穿后不会马上泄气从而避免了事故危险。
1950年-1951年研究出了子午线轮胎。 1959年出现了胎面能拆卸的活胎面乘用轮胎.
1964年我国开始试制9.00－20的子午轮胎和活面 轮胎。
轮胎总成
结构
轮胎组成
有内胎轮胎的主要缺点： 行驶温度高，不适应高速行驶，不能充
分保证行驶的安全性，使用时内胎在轮胎中 处于伸张状态，略受穿刺便形成小孔，而使 轮胎迅速降压。
2、无内胎轮胎
不使用内胎，压缩空 气直接充入外胎内腔。轮 胎的密封性是由外胎紧密 着合在专门结构的轮辋上 而达到的。为了防止空气 透过胎壁扩散，轮胎的内 表面衬贴有专门的密封层， 这样在穿刺时空气只能从 穿孔跑出。
• *斜交胎总体下降了3%～5%。 全钢子午胎生产企业共有32家，轿车和轻卡子午胎生产
企业有33家。中国的全钢子午胎产能将达到7000万条，轿车 和轻卡子午胎子午胎产能将超过3.3亿条，并且还有9000多万 条斜交胎产能。
• 企业结构：规模大的不多，企业分散，全国约有360多家，仅山东省就 占一半左右，品牌五花八门，但知名商标廖廖可数。
A-A' 剖面
注： 1.磨耗标记见图： 2.公差见图： 3.所有钢片的厚度为1.2mm,钢片上流胶孔直径1.5mm，距根部1.0mm 4. 表示定位点
G
F
ED
C B
C
B
D
E
G
ห้องสมุดไป่ตู้
F
胎面花纹展开图
排气孔
圆磨周耗5标等记份,深、宽各1mm, 排气孔 ,圆周24等份,等距交错排列
圆周12等份 侧视图
花纹编号：
1885年首次发明空气轮胎的是英国商人R.W.Thomson， 这种轮胎是充气轮胎的雏形。它的舒适性与滚动阻力都比实 芯轮胎好得多，唯负荷量小，也无法充气，因而限制了它的 使用范围。
到1888年曾在英国兽医学院受训过的J.B.Dunlop发明了充 气轮胎，并取得了专利。这种充气轮胎比空气轮胎前进了一 大步，它提高了负荷质量，减小了滚动阻力，提高了行驶速 度和舒适性。虽然Dunlop的充气轮胎结构比较简单，但却开 创了轮胎制造技术的新纪元。
无内胎轮胎的优越性：
①提高行驶安全性（这种轮胎穿孔较小时能够继续行驶， 中途修理比有内胎轮胎容易，不需拆卸轮辋，所以在 某些情况下可以不用备胎）。
②无内胎轮胎有较好的柔软，可改善轮胎的缓冲性能 ③在高速行驶下生热小和工作温度低，可提高轮胎的使
用寿命。
外胎的组成及作用
• 外胎由胎面、胎体和胎圈三个大部件组成
• 企业机制：外企、国企、民企的“三足鼎立”，形成“四大方阵”角逐 的新格局。
四大方阵
第一方阵 米其林 固特异 普利斯通
第二方阵 韩国锦湖、 韩国轮胎、 印尼佳通、 台湾正新、 泰丰、诺曼地等
第三方阵 国内重点 轮胎企业
第四方阵 国内民营中小
轮胎企业
表2、2006年度外资及台资轮胎企业
世界排名 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 25 34 40 44 49 65
后来C.K.Welch发明了有钢丝圈结构的轮胎， 同时开始采用内胎。
1890年Dunlop和Welch两家公司联合生产带 钢丝圈结构的充气轮胎。由于轮胎采用了钢丝圈和 轮辋，使充气轮胎由自行车胎发展到汽车轮胎。
1893年第一次采用了无纬线的帘布－棉帘布制 造轮胎，比用帆布制造的充气轮胎使用寿命和行驶 性能大大提高。
一、轮胎发展历史 最早的轮胎是19世纪初安装在车轮轮辋上，由生胶制成的
实心的胶带。但是生胶的质量不能满足使用要求。
1839年发明了硫化方法，对提高轮胎的耐用性具有巨大 的意义。生胶经过硫化之后，获得了硬度、弹性和耐磨性。
1881年，首次使用了经过硫化、安装在车轮轮辋上的实 心轮胎。
1884年，为了增加弹性，开始制造厚壁空心轮胎和海绵 轮胎。但是这种轮胎在高速行驶时生热很高，容易损坏。由 于汽车行驶速度的不断提高，势必要求制造出弹性更高和更 耐用的轮胎。
数量 4 2 1 1 2 2 2 2 4 2 2 5 1 2 1 2 1 1
中国市场上轮胎品牌可分为三大阵营
• 根据知名度的高低，我们把中国市场上 轮胎品牌划分为三大阵营。
• 第一大阵营为：米其林、固特异、韩泰; • 第二大阵营为：普利斯通、锦湖、邓禄
普; • 第三大阵营包括：横滨、大陆马牌、回
力、三角、玛吉斯、佳通。
2009年全球轮胎排名表
• １、普利司通 ２、米其林 ３、固特异 ４、大陆（马牌） ５、倍耐力 ６、住友（邓禄普） ７、横滨（优科豪马） ８、韩胎 ９、库博（库铂） 10、锦湖 11、正新（ＭＡＸＸＩＳ） 12、东洋（TOYO） 13、杭州中策 14、佳通 15、三角 16、玲珑 17、诺基亚 18、印度MRF 19、双钱 20、印度阿波罗
②胎体 胎体由缓冲层和帘布层组成
缓冲层：位于胎面胶和胎体帘布层之间，由挂胶 帘布或胶片制成。由于轮胎在行驶过程中,该部位所 受应力最大、最集中,温度也最高;极易脱层损坏。要 求：缓冲层具有较高强度、弹性和较好的粘着性能， 吸收并缓冲外来的冲击和振动。缓冲层可采用尼龙帘 线、人造丝帘线或钢丝帘线制成。子午胎中的缓冲层 又称为带束层或紧箍层。
二、轮胎工业发展现状及趋势
1．轮胎工业现状
目前世界轮胎总产量约10多亿条，90%集 中在美国固德异、法国米西林、日本的普利 斯通以及佳通等大公司。80%以上实现了子午 化、无内胎化、扁平化。
子午化
扁平化
轮胎 三化
无内 胎化
• 2.世界轮胎工业发展趋势-绿色环保轮胎 • 目前世界上的环保型轮胎，基本上可以概况为三 方面： • 一、减少燃料、降低废气排量，以节省能源和防 止大气污染为目的的“绿色”轮胎； • 二、以具有良好的高速性、制动性、安全性和舒 适性同时又能防止振动和减少噪声为目的的高性 能轮胎；
• （4）意大利倍耐力公司的MIRS生产技术（计划在5年内建5家厂） Modular Integrated Robotized System，译为积木式集成自动化系统。
2.中国轮胎工业发展现状
轮胎工业发展
1915年 橡胶工业起步
1931年 上海 第一条轮胎
1949年 解放 轮胎产量2.6 万条
1952年 42万条
外胎花纹总图
图号
比例
1:1
单位
mm
设计、制图 校对
标准化审查 审查 审核 审定
第一节 轮胎的发展历史
轮胎的主要作用及工作原理 • a、承受内胎中充气压力和车辆负荷 • b、阻止内胎在充气后膨胀，保护内胎免受损伤 • c、传递牵引力、转向力、制动力 • d、吸收由于道路不平造成的震动。 轮胎工作原理的不同：