子午线轮胎结构设计

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1、轮胎结构设计子午线轮胎设计与制造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(RadialTire)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

2、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层纤维帘布组成）、带束层（二层钢丝帘布层）、冠带（按技术设计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。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

3、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：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。因此，这两种结构的轮胎

4、，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。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。设计原理：至今仍是普遍采用薄膜理论。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

5、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。自80年代起呈现出许多新的轮胎设计方法，如：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；前苏联的CSSOT(应力－应变周期优化)理论，它

6、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。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一、子午线轮胎结构设计程序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

7、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。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。二、技术要求的确定（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

8、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。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