轮胎结构设计.doc

9.00-20-10PR轮胎结构设计9.00-20-10PR tire structure design9.00-20-10PR轮胎结构设计摘要轮胎是车辆的主要配件，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。 9.00-20-10PR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。设计主要包括外轮廓设计、胎面花纹设计及内轮廓设计。通过计算得出的数据绘制CAD图纸。 外胎总图是一张很重要的技术图纸，它包括外胎断面尺寸图、胎面花纹展开图，外胎侧视图、花纹沟剖面图及主要设计参数表等。关键词：轮胎;结构设计;花纹设计；CAD制图9.00-20-10PR tire structural design (Xuzhou College of Industrial Technology 221140)AbstractThe tire is vehicles main accessories, the design should be based on vehicles technical performance and conditions of use of vehicles, meet the development needs of the vehicle, and should consider that the tire structure the rationality, the efficiency and the prospects for development, the collection related technical data, selects the vanguard technology, the overall analysis carries on the design. Generally includes vehicles technical performance, driving road conditions, the domestic and foreign same specifications or similar specification tires structure and the conditions of use and so on.The 9.00-20-10PR tire structural design is a process that by calculating, selecting, mapping and other methods to determine the overall tire and the structure and dimensions of parts and worked out the structure standards and design aids.Design mainly including the outer contour design, tread pattern design and the design inside the contour. Use the calculated data to draw CAD drawings. Tires assembly drawing is a very important technical drawings, it includes the tires cross-section size drawing, tread patterns unfolding drawing, tires side view, pattern ditch sectional drawing and main design parameter list and so on.Key words: tire; structure design; tread pattern design；Auto CAD目录摘要.1Abstract. 2第一章 前 言. 4第二章 9.00-20中型载重轮胎的结构设计.5 2.1 设计前的准备工作.5 2.1.1 车辆的技术性能.5 2.1.2 道路情况.5 2.1.3 国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况.5 2.2 轮胎技术要求的确定.5 2.2.1 轮胎类型.5 2.2.2 轮辋的选择.5 2.2.3 外胎充气外缘尺寸和标准气压和标准负荷.6 2.3 外胎外轮廓设计.7 2.3.1 外胎模型各部位尺寸代号.7 2.3.2 各部位尺寸确定.8 2.3.3 胎冠部位尺寸的确定.8 2.3.4 胎侧部尺寸.9 2.3.5 胎圈部位尺寸.11 2.3.6 外轮廓的绘制.11 2.4 外胎胎面花纹设计.12 2.4.1 胎面花纹设计作用.12 2.4.2 胎面花纹设计的基本要求.12 2.4.3 花纹饱和度计算.12 2.4.4 胎面花纹设计内容.12 2.5 外胎内轮廓设计.14 2.5.1 胎身结构设计.14 2.5.2 胎圈结构设计.16 2.5.3 胎面各种胶片厚度的确定.17 2.5.4 特征部位成品厚度确定.17 2.5.5 内轮廓曲线数据确定.18 2.5.6 内轮廓绘制原则.18 2.5.7 外胎总图及有关设计图纸的绘制.19第三章 总结.20参考文献.21附录.22致谢.23 第一章 前言随着现在社会不断的进步。汽车普遍越来越多，轮胎的需求也越来越大。汽车工业的发展极大的推动了轮胎工业的快速发展当今，我国轮胎行业虽还未赶超发达国家。但也已经成为全球最大的轮胎生产国。我国轮胎行业与国外轮胎行业的竞争，说到底是技术水平的较量，要想赶超国外先进水平，必须坚持技术创新，改进轮胎的设计、制造工艺和生产管理，是我国轮胎工业技术水平产生一个飞跃。9.00-20-10PR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。中型载重轮胎主要配套在载重汽车、越野汽车、自卸货车、各种专用车和拖车等上使用，起行驶路面较为复杂，有良好的柏油和水泥路，也有较差的碎石路、泥土路、泥泞路、冰雪路，甚至无路面条件等，行驶速度不高，但负荷较大。轮胎结构设计现在广泛采用的传统设计方法，是以静态平衡轮廓理论为设计依据，用薄膜-网络理论为原理指导轮胎设计，轮胎在模型内的轮廓用几何作图法，从外缘轮廓向内进行设计。技术设计时收集为设计提供依据的技术资料；确定轮胎的技术性能；设计外胎外轮廓和胎面花纹及内轮廓曲线。外轮廓的设计需要进行断面形状尺寸的确定，胎冠部位尺寸的确定，胎侧部位尺寸的确定，胎圈部位尺寸的确定。外胎花纹的确定，外胎内轮廓的设计包括胎身结构设计，胶片设计，胎圈结构设计，轮廓图、花纹的绘制等。胎面花纹设计内容包括花纹类型的选取，花纹沟深度、宽度和花纹块面积计算，花纹角度、花纹沟底槽及花纹周节设计。外胎内轮廓设计根据轮胎结构设计的经验设计法，外胎外轮廓曲线确定后，可进行外胎内轮廓设计。设计内容包括：确定胎面胶、胎侧胶的厚度和宽度；胎身帘布层和胶片的结构和尺寸；胎圈结构设计；特征点厚度计算以及进行内轮廓曲线绘制本文对9.00-20.10PR轮胎结构设计进行介绍.第二章 9.00-20中型载重轮胎的结构设计设计任何一种充气轮胎，都以车辆类型和使用条件以及轮胎的强度和经济性，力求做到既性能优良又经济实用。但是，对轮胎的要求，不能同时兼顾。这就要求在选取设计参数时，根据具体情况分析后酌情而定。2.1、设计前的准备工作轮胎是车辆驱动机构的主要配件，设计时应依据车辆技术性能及车辆的使用条件，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，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。 2.1.1、 车辆的技术性能 1、车辆类别、厂牌、型号、用途和外形尺寸。2、车辆自重、载重量、整车重量在各轴上的分布和车轴所需承担的牵引负荷。3、车辆驱动形式、轴数、轴距；轮数和轮距。4、轮辋类型、代号及轮辋断面曲线。5、轮胎最大外缘尺寸及双轮间距离。 6、车辆的平均速度和最高速度。7、最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度。8、对轮胎的特殊要求。9、该车辆发展前景。 2.1.2、 道路情况1、路面性质，包括硬基路面（水泥、柏油和碎石）、混合路面（石土或城乡间的水泥路）、软基路面（雪、砂及土路），及特殊的作业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等2、路面拱度、坡度和弯路。3、使用地区的年平均气温和降雨量2.1.3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况1、技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷及花纹形式等。2、轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化。3、室内试验数据。4、实际使用中的性能及主要优缺点。5、使用部门的要求。2.2、轮胎技术要求的确定2.2.1、轮胎类型1、轮胎规格 9.00-20 层级102、轮胎结构 斜交轮胎3、胎面花纹 载重轮胎普通花纹（横向花纹）4、骨架材料 尼龙帘线，1400dtx/22.2.2、轮辋的选择根据轮胎类型和规格，按国家标准及车辆技术状况和发展趋势选定。中型载重轮胎汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋（即5斜底轮辋）。轮辋的断面形状及各基本参数：A、B、G、Dr 、R2 、 R3标准轮辋 7.00轮辋宽度(A)178mm轮缘高度（G1)381.2mm标准轮辋直(Dr)514.4mm轮缘弧度(R2)19mm轮缘宽度(B)21mm圈座弧度(R3)8mm2.2.3、 外胎充气外缘尺寸和标准气压和标准负荷轮胎规格层级充气外直径D充气断面宽B标准气压(KPa)标准负荷(kg)9.00-20101018mm259mm4902095外胎充气外缘尺寸：包括充气外直径D和充气断面宽B，按国家标准所规定的尺寸执行。负荷能力计算：轮胎的负荷能力是衡量轮胎质量重要指标之一，其最大负荷能力与速度、内压、充气断面宽、轮辋直径和宽度有关。确定外胎充气外缘尺寸D和B后，必须通过计算，验算其负荷能力是否符合国家标准，再进行外缘轮廓设计及计算，因此验算轮胎负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。国家标准规定的负荷简称为标准负荷，是指在保证轮胎耐久性前提下要求轮胎承受的负荷。通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负荷，它必须大于标准符合，但也不能过大，(WS- W标)/ W标在2%15%的范围内。轮胎负荷标准分为单胎负荷和双胎负荷两种。一般具有双胎并装的载重汽车应计算双胎负荷，双胎负荷能力较单胎负荷能力小。常用负荷能力的计算公式为海尔公式，是一个在轮辋与充气轮胎断面宽之比等于62.5%的标准条件下得出的实验式，具有这种比值的轮辋称之为理想轮辋，若比值超出此范围，必须换算为在标准理想轮辋的充气轮胎断面宽才能使用此公式。载重轮胎负荷能力计算基本公式为： W=0.231K0.4769.810-3(1.0210-2P)0.585Bm1.39(DR+Bm) =7.3710-3P0.585Bm1.39(DR+Bm) Bm=B(180O-sin-1A/B)/ 141.3O式中： W负荷能力，KNA 设计轮辋宽度，cmBmA/B为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽，cmB安装在设计轮辋上的新胎充气断面宽，cmK负荷系数，K=1.1(双胎)P内压，KPaDR轮辋名义直径，cm0.231采用公制计算的换算系数9.00-20-10PR轮胎负荷能力计算： （选用I型平底轮辋，轮辋轮廓规格7.0）已知条件：D=1018mm，B=259mm，A=178mm，PD=490KPa，DR=514.4mm，KD=1.1 Bm= B(180O-sin-1A/B)/ 141.3O=25.036cm W=0.2311.10.4769.810-3(1.0210-2P)0.58525.0361.39(51.44+25.036) =20.425 KN WS=20.4251.14=23.285 KN W标=20959.810-3=20.531 KN (WS- W标)/ W标100%=13.4% 在要求的2%15%的范围内，所以符合要求。2.3、外胎外轮廓设计2.3.1、 外胎模型各部位尺寸代号可按所在部位分为四类（共18个）断面形状尺寸：D、B、H胎 冠 部尺寸：b、h、Rn 、Rn胎 侧 部尺寸：H1、H2 、R1 、R2 、R3 、L胎圈部位尺寸：C、d、R4、R5、g2.3.2、各部位尺寸确定断面外形尺寸a.断面宽B的确定。外胎模型断面宽根据充气断面宽和充气后断面宽膨胀率的变化确定。轮胎处于充气条件下使用，其充气断面宽必然大于模型断面宽，断面宽增加程度膨胀率B/B表示式中：B外胎模型断面宽B轮胎充气断面宽B/B断面膨胀率此次设计9.00-20工业轮胎H/B1， B / B值在1.091.17之间；H/Bl， B / B在1.001.07之间。B/B=1.13 由于考虑到为了使充气外直径符合国家标准，工业轮胎高宽比应该大于1.所以其值取1.13。B=259/1.13=229 mmb.外直径D的确定模型外直径D根据轮胎充气外直径D和充气外直径的变化比值而定。 D=D / (1+0.1% 2.5%) 式中：D外直径 D充气外直径尼龙斜交轮胎其H/B值无论是大于或小于1，充气外直径均增大，一般约增加0.1%2.5%，本次设计9.00-20中型载重轮胎。取1.3%D=D/（1+1.3%） =1005mmc.断面高的确定模型断面高H根据轮胎外直径D和着合直径d计算求得：d=Dr-(12)mm=514.4-1.4=513mmH=（D-d）/2=246mm根据轮胎规格9.00-20-10PR是属于中型载重轮胎，H/B=1.0741 假设成立。2.3.3胎冠部位尺寸的确定胎冠时轮胎的行驶面，承受冲击与磨损，产生抓着力，保护帘布层免受损伤。因而要求具有一定的弹性和强度、耐刺穿性、耐磨耐撕裂性、耐老化性及有花纹。行驶面宽度b和弧度高h是决定胎冠形状的主要参数，设计不当直接影响轮胎的耐磨性能、牵引性能、附着性能及滚动阻力。a. 行驶面宽度b的确定 用b/B值控制其一定范围。b值过大即行驶面过宽时，胎肩增厚，生热量过高，散热困难，以致造成胎肩、胎冠脱层而早期损坏，影响轮胎的使用寿命，若b值过小即行驶面过窄，胎面与路面接触面积小；平均单位压力增大，极易早期磨损。一般设计行驶面宽度b值，以不超过下胎侧弧度曲线与轮辋曲线交点的间距为准。载重轮胎普通花纹：b/B=0.750.80 取0.78 b=B（b/B） =2290.78 =179mmb.行驶面弧度高h的确定 用h/H值控制其一定范围。h值过大即胎冠曲率过大，胎面与路面接触面积小，耐磨性能差；h值过小时，虽然耐磨性能和附着性能得以提高，但胎肩过厚，影响散热。载重轮胎普通花纹：h/H =0.0350.055 取0.045h=H（h/H）=2460.045=11.1mmc.胎冠弧度半径Rn的确定La=0.01745Rn 式中：行驶面弧度的夹角 0.01745常数，即为/180 Rn胎冠弧度半径，mmLa行驶面弧长，mm根据已知条件，带入公式得胎冠弧度半径：Rn=1792/811.1+11.1/2 =366mm行驶面弧度的夹角：=2sin-1（179/2）/366 =28.3o行驶面弧长：La=0.0174536628.3o=181mmRn=812mm 取10mm2.3.4、 胎侧部尺寸：H1、 H2、 R1、 R2 、R3、 L胎侧是贴在胎体帘布层两侧的胶层。保护胎体侧部帘布层免受机械损伤和大气侵蚀。胎侧常在屈挠下工作，其厚度宜薄，便于屈挠变形。a.断面水平轴（ H1、 H2 ）的确定 断面水平轴位于轮胎断面最宽处，是轮胎在负荷下法向变形最大的位置，用H1/H2值表示。H1/H2值过小即断面水平线位置偏低，接近下胎侧，使用过程中，应力、应变较集中，易造成胎侧子口折断；H1/H2值过大则断面水平轴位置较高，应力和应变集中于胎肩部位，容易造成肩空或肩裂。H1和 H2值可通过H1/H2值计算求得。 H1/H2= 一般在0.800.95 取0.88 H1+ H2 = H 可通过H1/H2计算求得：H2 = H/（1+ H1/H2） =246/1.88=131mmH1=H-H2=246-131=115mmb.胎肩切线L的确定L表示胎肩切线长度，指胎肩点到胎肩切线L和R1切点之间的距离。L约为H2的50%。L=50%H2=0.5131=65.5mmc.胎侧部位尺寸确定下胎侧轮胎半径R2计算示意图 上胎侧轮胎半径R1计算示意图 上胎侧弧度半径计算公式：（R1的圆心在断面水平轴上）=214mm下胎侧弧度半径计算公式：（R2的圆心在断面水平轴上）=256mm式中：A轮辋宽度mm；G 轮辋轮缘高度mm； a下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮辋轮缘垂线间距离，a =(2/33/4 )BR ，mm；BR 轮辋轮缘宽度mmH1轮胎下断面高R2的圆心在断面水平轴上。d.下胎侧自由半径R3 R3一般不超过85mmR3与下胎侧弧度半径R2相内切 R3与胎圈弧度半径R4相外切计算：R3=（25%40%）R2=（64102.4）mm 取75mm R3=75mm 85mm 符合要求2.3.5、 胎圈部位尺寸：C、d、R4、R5、g 胎圈是外胎与轮辋紧密固定的部位，要求具有高强度和刚性，承受外胎与轮辋间的相互作用力，防止车辆行驶过程中外胎脱出。a.胎圈着合宽度c的确定两胎圈之间距离又称胎圈着合宽度c，此宽度根据设计轮辋宽度A而定，一般胎圈着合宽度等于设计轮辋宽度A，有时C可略小于A，利于改善轮胎的耐磨性能和增大胎侧刚性，但减少的数值不宜过大，以1525mm为宜。C=A-15=178-15=163mmb.胎圈着合直经d的确定 装在5o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12mm；d=DR-(12)mm=514.4-1.4=513mmc.胎圈弧度R4 的确定 胎圈弧度半径R4比轮辋轮缘相应部位弧度半径小0.51.0mm，其半径圆心点较轮辋轮缘半径圆心点位置略低11.5mm，使轮胎紧贴于轮辋上。查施工表得 R2D=21.5mm R4= R2D-(0.51.0)mm =21.5-0.7=20.8mmd.胎圈弧度R4 圆心高度g的确定g= G- R2D-（1.01.5）mm =39.2-（-1.4/2）-21.5-1.4=17mme.胎踵弧度R5 的确定 胎踵弧度半径R5比轮辋相应部位弧度半径大0.51.0mm。R5=R3D +0.8 =7+0.8 =7.8mm2.3.6、外轮廓的绘制绘制步骤：（1）画中心线。（2）由断面宽B和上下高H2、H1确定外轮廓曲线的左侧点、右侧点、上端点及下端点。（3）根据b、h确定两胎肩点，根据b、c确定胎肩宽及胎圈宽共四点。 （4）绘出胎冠圆弧Rn，其中心在纵轴上。（5）绘出上胎侧圆弧R1，其中心在水平轴上。（6）画出胎肩切线L。（7）画过渡弧Rn。（8）绘出下胎侧圆弧R2，其中心在水平轴上。（9）绘出胎圈弧R5、 R4 并进行过渡连接（10）绘出R3 。（11）用圆滑曲线连接。2.4、外胎胎面花纹设计2.4.1、 胎面花纹设计作用胎面花纹直接影响轮胎的使用性能和寿命。胎面花纹设计起着防滑、装饰、散热作用。它能传递车辆牵引力、制动力及转向力，并使轮胎与路面有良好的接着性能，从而保证车辆安全行驶。2.4.2、胎面花纹设计的基本要求a轮胎与路面纵向和侧向均具有良好的接着性能。b胎面耐磨而且滚动阻力小。c使用时生热小，散热快，自洁性能好，而且不裂口、不掉块。d花纹美观，低噪声，而且便于模具加工。2.4.3、花纹饱和度计算花纹饱和度的大小影响轮胎的使用性能。适宜的花纹饱和度能提高轮胎的耐磨性，延长使用寿命，间隙滚动阻力，降低油耗。 花纹块面积占轮胎行驶面面积的百分比叫花纹饱和度。其计算公式为： K=S1/S100% =(1-S2/S) 100%式中： S1花纹块面积 S2花纹沟面积 S胎面行驶面面积 通过计算得：S2=17.46+207.8+305.7+8+577.12+215.02=1331.1 mm2 S1=S- S2=5651.725-1331.1=4320.625 mm2 K= S1/S100%=4320.625/5651.725100%=76.4%载重轮胎普通花纹花纹饱和度为70%80%，所以符合设计要求。2.4.4、胎面花纹设计内容花纹类型选取、行驶面展开弧长计算、花纹沟深度确定、花纹沟宽度确定、基部胶厚度确定、花纹排列角度确定、花纹沟底部设计、花纹间距的确定、花纹饱和度计算、防擦线设计、防水线设计、排气孔设计、排气线设计。a.花纹类型选取本次设计选择普通花纹中的横向花纹横向花纹优点：耐磨性好，抓着力好，花纹集中，不打滑，抛土性能也好，改善了胎面花纹沟裂口及夹石子的问题。轮胎与地面接触面积增大，无论是制动力、驱动力都表现较出色，较大地弥补了纵向花纹轮胎的不足，适用于城市道路路面及较差路面的长途运输。通常载重胎常选用横向花纹。b.行驶面展开弧长计算:La=0.01745Rn=181mmc.花纹沟宽度的确定花纹沟宽度和花纹块宽度应根据轮胎类型、规格及花纹形状，结合花纹饱和度等因素考虑，合理设计花纹沟宽度，有利于提高胎面的耐磨性能和抓着性能。花纹沟宽度增大，相对会使花纹胶块减小，增大胎面的柔软性，从而增大其与路面的抓着力与散热性能，改善沟底裂口及夹石子现象，但相反会使胎面掉块或不耐磨所以，花纹沟宽度不宜过宽且要求均匀分布。一般载重轮胎普通花纹花纹沟宽度约为9mm16mm,花纹块宽度不得小于花纹沟宽度的2倍； 取12mmd.花纹沟深度的确定载重轮胎普通花纹花纹深度一般为1115mm， 取12.5 mm。e.花纹沟基部胶厚度的确定 花纹沟基部厚度与花纹沟深度有关，花纹沟深度与花纹沟基部厚度之和等于胎冠部厚度，花纹沟基部厚度应根据轮胎类型、花纹形状确定，其厚度约为花纹沟深度的20%50%，一般载重轮胎横向普通花纹不易裂口，基部厚度可选低值， 12.520%=2.5mmf.花纹排列角度的确定花纹沟在行驶路面上的排列角度应避免与胎冠帘线角度重合，一般胎冠角度为48o50o，取49o，花纹排列角度与之相差至少3以上，取54o.g.花纹沟形状底部设计花纹沟壁倾斜角度与沟底圆弧半径R设计花纹沟具有良好自洁性，不易夹石子和基部不裂口。花纹沟底部应采用小圆孤与沟壁相切，形成向上开放的U形沟槽。花纹沟壁倾斜角度：横向花纹为1520，取17o；沟底圆弧半径R：约为13mm，取3mm。h.花纹间距的确定载重轮胎采用均等花纹，节数一般为偶数4060，取50节。1、冠部花纹间距 tc冠部花纹间距值mm。n 花纹周节数，（50节）D外胎外直径mm；计算得tc=63.1mm2、胎肩部位花纹间距： 计算得tc=61.8mmi.防擦线a上胎侧防擦线一般设在胎肩切线下端。b. 中型载重轮胎防擦线宽度为1520mm，取16mm。c厚度为1mm左右。d条数：一条j.防水线a、设于胎侧部位靠近轮辋边缘处。b、用以防止泥水进入胎圈与轮辋之间，起保护作用。c、宽度：25mm，取5mmd、厚度：0.51.5mm，取1mme、条数：3条f、防水线两端采用小弧度与胎侧轮廓线相切k.排气孔和排气线 一般设在胎面及胎侧部位，用以排除硫化过程中膜腔内的空气，使胎胚胶料充分流动，保证轮胎花纹清晰而不缺胶。排气孔直径为0.61.8mm。l.胎面磨耗标记 载重轮胎磨耗标记高度为2.4mm2.5、9.00-20-10PR外胎内轮廓设计根据轮胎结构设计的经验设计法，外胎外轮廓曲线确定后，可进行外胎内轮廓设计。设计内容包括：确定胎面胶、胎侧胶的厚度和宽度；胎身帘布层和胶片的结构和尺寸；胎圈结构设计；特征点厚度计算以及进行内轮廓曲线绘制2.5.1、胎身结构设计a.胶片设计层数范围取值缓冲层20.51.5mm0.8mm隔离胶10.40.6mm0.5mm油皮胶10.61.0mm0.7mm缓冲帘布层21.35mm1.35mmb.帘布层数的确定斜交轮胎的帘布层是保护胎体强度的骨架主体，承受轮胎80%90%的内压总应力。胎体强度与帘线层数、密度和帘线强度有关，层数增加或选用密度大、高强度帘线均有助于提高胎体强度。而帘线层数又取决于轮胎规格、结构及内压等因素，因此帘线层数必须通过计算单根帘线所受张力以及安全倍数来合理确定。计算单根帘线所受张力应以胎冠点为基准。因帘线分布在胎体，各部位受力情况不同，在内压作用下，受张力最大的部位是胎冠部，从胎冠向胎圈部位逐渐减小。 单根帘线所受张力计算R0=H2RK=式中： N单根帘线所受张力， Kg/根 P内压， KPa RK胎里半径(胎冠部第一帘布层半径) ,cm； R0零点半径，cm； k胎冠帘线角度(一般4856)，度；胎冠各层帘线密度之和，根/cm。DK胎里直径，cmta胎体冠厚，cm 帘线密度的计算 sin0=1r0/Rksink式中： ik胎冠帘线密度，根/cm ik1内帘布层的胎冠帘线密度，根/cm ik2外帘布层的胎冠帘线密度，根/cm ik3缓冲层的胎冠帘线密度，根/cm i0帘布层帘线原始密度，根/cm n帘布层数 n1内帘布层数 n2外帘布层数 r0 第一层半成品帘布筒半径，cm；帘布裁断角度，（载重胎：2832度）帘线假定伸张值 帘线安全倍数确定式中：K帘线安全倍数； S单根帘线强度（尼龙帘线1400dtex/2为215.6N/根）9.00-20-10PR的胎体强度，帘布层层数的计算：已知条件：P=490KPa，裁断角度0=30o，k=52o，i01=10根/cm（1400dtex/2），i02=7.4根/cm（1400dtex/2），i03=6根/cm（930dtex/2），1400dtex/2帘线的S=215.6N/根 假设帘布层数为8层，品种1400dtex/2 D=1005mm， H2=131mm 零点半径 R0=D/2- H2=37mm 胎里半径Rk的确定 ta=花纹沟深度+基部胶厚度+(70%80%)(所有胶片厚+帘布层厚度) =12.5+2.5+75%（0.5+0.7+20.8+21.35+81） =25.125 mm Rk=D/2-ta =47.74 mm 帘线密度的计算 成型机头直径 Dc=DK/ ：（1.301.60或1.301.55），取1.5 胎里直径 DK=2 Rk 故Dc=2 Rk/1.5 第一层半成品帘布筒直径 2r0=d0= Dc/（1.051.15）=2 Rk/1.51.1 r0=28.9 mm nik值计算： ik1= i01r0/ Rkcos0/cosk=8.5 根/cm ik2= i02r0/ Rkcos0/cosk=6.29根/cm ik3= i03r0/ Rkcos0/cosk=5.1根/cm 因930dtex/2的S=137 N/根，5.1根/cm（930dtex/2）相当于5.1137/215.6=3.24根/cm（1400dtex/2） 设n1=6，n2=2，代入式中 nik= n1 ik1+ n2ik2+ ik3 =68.5+26.29+3.24=66.8 单根帘线所受张力为 =18.46根/cm安全倍数为： =215.6/18.46=11.68 安全倍数符合载重轮胎良好路面1012的要求。 2.5.2、胎圈结构设计钢丝圈设计sinn=rn/RksinkT=10-4 P(Rk2-R02) cosK/2cosn 式中：n轮辋点帘线角度，度rn轮辋点半径，cmT一个胎圈钢丝圈所受应力，KNP内压，KPaRk胎里半径，cmR0零点半径，cmK胎冠帘线角度，度 一个胎圈钢丝根数计算公式为： n=TK/S1 式中： n钢丝根数 S1钢丝强度，N/根 K钢丝圈强度安全倍数，不低于57倍 轮辋点半径rn=DR/2+G=29.64cm9.00-20-10PR钢丝圈所受应力和钢丝的根数计算：已知条件：P=490KPa，Rk=47.74cm，R0=37cm，K=52o，rn=29.64cm，S1=1372N/根，K=57倍将上面数据带入公式得：sinn=rn/Rksink =29.64/47.74sin52o =0.4892 所以n=29.29oT =10-4 P(Rk2-R02) cosK/2cosn =15.74 KNn=TK/S1 =15.246/1.372 =68.8根9.00-20-10PR轮胎采用双钢丝圈，钢丝根数必须取整数，为了便于排列制造，设为72根，再计算安全倍数K值 K=1.37272/15.24=6.28 倍2.5.3、胎面各种胶片厚度的确定A、冠部胶厚：厚度等于花纹沟深度与基部胶厚度之和。12.5+2.5=15mmB、肩部胶厚：厚度较厚，一般为 胎冠胶厚度（1.31.4）。 C、侧部胶厚：约 2.53.5mm，取2.5mm。2.5.4、特征部位成品厚度确定a.各特征部位帘布层压缩率 A、胎冠部位：20%30% B、胎侧部位：20%25% C、胎圈宽部位： 10%15% D、下胎侧部位： 15%20% b.确定各特征部位点成品帘布层厚度A、胎冠部位=冠部半成品帘布厚（1- 20%30% ）B、胎侧部位=胎侧半成品帘布厚（1- 20%25% ）C、胎圈宽度=胎圈半成品帘布厚（1-10%15%）c.各特征部位成品厚度的确定：胎冠厚度: ta=花纹沟深度+基部胶厚度+（1- 25% ）（缓冲胶片厚度+帘布层厚度+缓冲帘布层厚度+隔离胶厚度+油皮胶厚度） =12.5+2.5+（1- 25% ）（0.82+81+1.352+0.5+0.7） =25.125mm胎侧厚度： tb=胎侧胶厚+（1- 25% ）(帘布层厚度+油皮胶厚度) （1- 25% ） =2.5+（1- 25% ）（81+0.7） =9.0mm胎圈部位宽：tc=（1- 10%）（2胎圈包布厚+正包帘布厚+2反包帘布厚+钢圈包布2钢丝圈个数+钢丝圈宽度钢丝圈个数） =（1- 10%）（21+21+241+121+71） =18.9mm验证： tc应等于（23）tb tc=18.9mm， tb=9.0mm 可知tc=2.1tb 符合要求 2.5.5、内轮廓曲线数据确定 Rn=Rn-ta-（2040） =366-25.125-30.875 =310mm Rc=（4080）mm R1= R1-tb-（3050） =214-9-40 =165mm R2=B/2-tb-（-1515） =229/2-9-14.5 =91mm R6 = tc-（010） =18.9-0.9=18mm2.5.6、内轮廓绘制原则 内轮廓曲线从胎冠、胎肩、胎侧直至胎圈各部位必须均匀过渡。 尽可能使水平轴两侧胎侧对应部位度接近，在轮胎使用过程中，变形位置可保持不变。 下胎侧部位应根据材料分布情况，调整厚度。 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4080mm。胎圈部位内轮廓曲线应平滑过渡，与下胎侧内轮廓弧度一般用公切线连接。 绘制内轮廓曲线必须与外胎断面材料分布结合调整。绘制要点：1、在外轮廓上确定各特征部位点2、依据各特征部位点成品厚度沿水平位置或垂直位置向内确定内轮廓各特征部位点。3、用圆滑曲线连接各各特征部位点，但要注意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。 2.5.7、外胎总图及有关设计图纸的绘制 外胎总图是一张很重要的图纸，它包括外胎断面尺寸图、胎面花纹展开图，外胎侧视图、花纹沟剖面图及主要设计参数表等。运用CAD制图技术完成图纸的绘制。第三章 总结本次9.00-20-10PR轮胎结构设计包括外轮廓设计、胎面花纹设计及内轮廓设计。通过这几周的设计我掌握了斜交轮胎的结构设计程序，技术设计内容，外胎外轮廓设计，胎面花纹设计、内轮廓设计；巩固和提高了CAD制图的操作技术。 轮胎是车辆的主要配件，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。 中型载重轮胎主要配套在载重汽车、越野