轮胎设计与工艺学.ppt

1、高分子科学与工程学院,轮胎设计与工艺学,橡胶工程教研室,高分子科学与工程学院,课程的内容及课时分配： 第一章 概 论 2学时 第二章 轮胎使用力学基础及设计理论 8学时 第三章 轮胎结构设计 16学时 第四章 轮胎设计的CAD/FEM技术 6学时 共32学时,选用教材及参考书： 教材:现代轮胎结构设计辛振祥，邓涛 化工出版社(即将出版） 参考书:橡胶工业手册-第四分册 子午线轮胎设计与制造技术余淇等 化工出版社,高分子科学与工程学院,学习目的与要求 通过学习掌握: 1.轮胎的组成 2.轮胎的几种分类方法、轮胎的结构特点 3.轮胎的规格表示方法 了解： 1.轮辋、轮胎的基本性能 2.轮胎的历史及

2、发展趋势,第一章 概 论,高分子科学与工程学院,1-1 轮胎的功能及使用性能,一、轮胎的基本功能,（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。,（1）承载负荷性 （5）节能与经济性 （9）低噪声 （2）操纵稳定性 （6）高速性 （3）行使安全性 （7）乘坐舒适性 （4）附着与牵引性 （8）耐久性,二、轮胎的使用性能,高分子科学与工程学院,wet grip,Wet, Snow Performance,Wear,Rolling Resis

3、tance,高分子科学与工程学院,Safety - Max. driving safety under various conditions (dry, wet, winter, etc.),Handling - Tire Characteristics,Economics - Mileage - Rolling Resistance,Comfort - Mechanical Comfort (flat spot) - Acoustic Comfort,高分子科学与工程学院,1-2 轮胎的组成及分类,2. 外胎由胎面胶、胎体层和胎圈三个大部件组成。 胎面(Tread)包括胎冠胶(tread c

4、ap)和胎侧胶(sidewall) 胎体(Carcass)包括帘布层(cord ply)和缓冲层(breaker) 胎圈(Bead)包括三角胶(filler strip)、包布(bead wrap)和 钢丝圈(bead wire),一、轮胎(Tyre)的组成,1.轮胎一般由外胎（cover）、内胎(tube)、垫带(flap) 三部分组成。,高分子科学与工程学院,轮胎组成,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,二、轮胎(Tyre)的结构与分类,1.按轮胎的骨架结构分类 随着轮胎工业的发展，轮胎的骨架层材料排布发生较大的变化。由棉帘线到尼龙（锦纶）帘线再到聚酯（涤纶）

5、帘线，钢丝帘线、特种场合用到芳纶帘线等。,充气轮胎从不同角度可进行不同的分类，接下来我们按照常用的较为重要的角度进行分类。,（1）胎冠角(crown angle) 轮胎胎体帘线与胎冠中心线的垂线的夹角-k(斜交轮胎） 轮胎胎体帘线与胎冠中心线的夹角-k（子午线轮胎）,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,（2）按结构分：斜交胎(bias tyre)、带束斜交胎（bias belted tyre）、子午胎(radial tyre),斜交结构轮胎（bias tyre) 帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉，且与胎冠中心呈小于90角排列的充气轮胎。 结构特点： A 胎体帘布层帘线按一定角度相互交叉排

6、列 B 胎冠角k一般在4854度范围内 C 胎体层数均为偶数，各层帘布密度由内向外依次变稀 D 缓冲层帘布密度最稀，并角度大于或等于胎体层k，结构 视轮胎规格而定,高分子科学与工程学院,斜交轮胎骨架结构及各部位名称,高分子科学与工程学院,特点： 优点：胎体坚固，负荷下变形小，胎侧不易损伤，转向与制动等性能良好。此外生产历史长、技术好掌握、生产效率高、加工费用低。 缺点：结构不合理，原材料消耗多，磨损大，抓着性差，滚动阻力大，行驶温度高，进一步改进的潜力已较小，不能满足日益提高的要求。 目前除路面条件优良的西欧和美国外，在世界上仍占有相当大的比例。,高分子科学与工程学院,子午线轮胎（radial

7、 tyre) : 胎体帘布层帘线与胎冠中心呈90或接近90角排列，并以带束层箍紧胎体的充气轮胎，国际代号为R。k= 90 结构特点： A 胎体帘线排列象地球的子午线的形式，胎冠角在k= 90（k =015）范围内。而带束层帘线接近于周向 排列，胎冠角为k =15-24 （ k =6675），它 象刚性环带一样，紧紧箍在呈子午线排列的胎体上 B 胎体帘线平行排列 C 胎体帘布层数奇数、偶数均可 D 带束层帘线交叉排列，接近圆周方向，帘布密度由内向外 渐稀,高分子科学与工程学院,半钢子午线轮胎骨架结构几个部位名称,高分子科学与工程学院,全钢子午线轮胎骨架结构几个部位名称,高分子科学与工程学院,使用

8、特点： A 减振性较好 子午线轮胎胎体帘线呈子午排列，和轮胎变形方向一致，有效地利用了帘线的强度，故可以减少帘布层数和橡胶用量。和普通结构轮胎相比，帘布层数减少4050%，橡胶用量可减少20%，轮胎重量可减轻58%，胎体薄，柔软，行驶平稳，乘坐舒适并可减少机械磨损，减少维修费用。,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3070%。,高分子科学与工程学院,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

9、面周向滑移小。所以胎面与路面抓着性好，比普通胎提高1050%,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3070%。,高分子科学与工程学院,E 使用寿命长 综合寿命比普通轮胎提高50100%，一般路面10万公里，好路面14万公里，坏路面7万公里左右。 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。,带束斜交胎 上世纪50年代投产，结构特点为：胎体帘线排列和普通结构轮胎相似，缓冲层类似于子午胎

10、的带束层，属过渡产品。 其性能介于子午胎和斜交胎之间，只用于乘用轮胎和轻卡轮胎，林业轮胎、军用轮胎等特种轮胎，载重胎没用。,高分子科学与工程学院,2.按用途分类： 轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工程轮胎、航空轮胎、摩托轮胎、自行车胎。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,轿车轮胎,高分子科学与工程学院,载重轮胎,高分子科学与工程学院,轻型卡车轮胎,高分子科学与工程学院,农业轮胎,高分子科学与工程学院,工程轮胎,高分子科学与工程学院,3.轮胎按车种分类 大概可分为8种。即：PC轿车轮胎；LT轻型载货汽车轮胎；TB载货汽车及大客车胎；AG农用车轮胎；OTR工程车轮胎;ID工业用车轮胎； A

11、C飞机轮胎；MC摩托车轮胎。,4.其它结构轮胎分类 （1）活胎面轮胎 于1959年投产，由胎体和可更换的胎面组成。胎面依靠胎体充气后产生的径向张应力固着于胎体上。 胎体：为使胎体充气后能产生的足够径向张应力，保证胎面牢固的箍在胎体上，胎体多采用子午线结构。 胎面：又叫胎条，分为单胎条（整胎条）、多胎条、履带式胎条三种。,高分子科学与工程学院,活胎面轮胎,1钢丝纤维 2活胎面 3凸缘 4胎体,高分子科学与工程学院,使用特点： 1）使用方便。胎面磨光或损坏后，换用新的胎面，减少翻修 的麻烦。 2）花纹适应性强。可根据路面、季节，随时换用不同花纹的 胎面。 3）制造简便。比子午胎制造简便。 4）具有

12、子午胎同样的缺点。发展缓慢。,高分子科学与工程学院,（2）低断面轮胎 汽车速度的提高，必须提高其稳定性，减小轮辋和轮胎的直径，降低汽车的重心，增加轮辋宽度合轮胎的断面宽，提高轮胎侧向刚性，都可提高汽车的稳定性。 一般常用轮胎断面高宽比为：乘用轮胎扁平率最小0.25左右，一般在0.5-0.8，载重轮胎0.85-1.25均有。,特点：低断面轮胎断面高小，断面宽大，断面呈扁平状，稳定性好，舒适安全，适合快速行驶；伴随断面呈现扁平，胎面外缘曲线变得较为平坦，胎面与路而接触面积增大，接触压力分布均匀，牵引性与制动性好；断而高小，胎侧曲挠程度轻，生热低，轮胎寿命长。此外尚可减轻轮胎重量和降低耗油量。,高分

13、子科学与工程学院,轮胎扁平化的发展,高分子科学与工程学院,轿车轮胎扁平率的不同,高分子科学与工程学院,（3）宽断面轮胎 结构持点：这种轮胎于1955年投产，其结构持点是：断面宽比一般常用轮胎宽0.51倍，断面高宽比为0.60.75，胎侧与一般常用轮胎胎侧一样。 分类：宽断面轮胎按其行驶面外缘曲线形状不同，分为 (如图下所示)。宽断面轮胎，负荷能力大，用以代替并装双胎。,优点：行驶性能好。经济意义大。改善车辆使用性能。宽断面轮胎断面高宽比小，车辆重心低。此外单胎代替双胎，轮轴弹簧可以外移，轮胎间距增大。 缺点:携带备用胎不方便。此外由于仅后轮使用宽断面轮胎，前后轮胎不能互换位用。 宽断面轮胎最初

14、只用于越野汽车上，后来使用范围日益扩大。现在这种轮胎除装配于越野汽车外，在普通载重汽车、公共汽车、拖施机和工程车辆上的应用越来越多，已成为国际轮胎的发展趋势之一。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,（4）拱型轮胎 结构特点：拱型轮胎是一种断面比上述宽断面轮胎还宽的轮胎。断面宽较一般常用轮胎大1.52.5倍，断面高宽比为0.450.5，胎肩呈圆弧型，如图所示。适于在0.72公斤/平方厘米内压力下使用。,高分子科学与工程学院,普通轮胎拱形轮胎椭圆形轮胎,高分子科学与工程学院,使用性能： 拱型轮胎宽度大，内压低，因而与路面接触面积大，接触压力低而且分布均匀，松软地面上具有较大浮力和牵引力，

15、通过性能好。 适于在泥拧、沼泽、海滩、盐田、沙漠和雪地等特殊条件下使用，但不宜在硬路面上使用。,（5）反弧型轮胎 反弧型轮胎：成品胎冠中心部位相对其两侧部位凹陷下去的轮胎。 1934年开始研制。60年代末朋应用到乘用轮胎，70年代初期应用到航空轮胎，目前仍在继续研究。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,优点：充气后胎面很平坦，轮胎受的负荷能在接地面全宽范围 内均匀分布，接触压力低、分布均匀。从而大大地提高 了轮胎稳定性、牵引性、耐磨性及乘坐舒适性，并可以 降低生热。耐磨性比一般常用轮胎高1030%。 缺点：对内压要求较严。,（6）无内胎轮胎 结构特点：不用内胎、垫带，压缩空气直接充入

16、外胎中。 1）胎里有气密层，用以增加气密性； 2）胎圈外侧有环形沟纹或其它形状密封胶 3）着合直径小，将轮胎严密地固着在轮辋上。,优点：使用方便，安全性好。行驶温度低可减轻胎顶磨耗和改善胎体老 化，延长轮胎使用寿命。轮胎重量可减轻1015%，节省原材料，降 低耗油量，并可简化生产工序。 缺点：对轮辋要求较高，胎圈与轮辋密合困难，损坏不易修补。,高分子科学与工程学院,乘用子午胎 载重子午胎 无内胎轮胎的结构 1一密封层； 2胎体；3胎面；4一胎圈密封条；5一轮辋；6气门嘴；7一密封胶圈 -装于斜底15度的深式密封轮辋 -装于斜底5度和有密封胶圈的平式密封活轮辋。,高分子科学与工程学院,（7）安全

17、轮胎 轮胎因刺扎等意外原因造或漏气后，仍能继续安全使用一段距离的轮胎，称为安全轮胎。,曾研究过很多办法：如采用波纹壁内胎，双腔轮胎、填充海绵 轮胎，内衬轮胎等。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,总的来说，当前随着汽车制造和交通运输部门对轮胎要求日益苛刻，安全舒适和耐用等问题。为此轮胎结构趋势是三化一体。三化是子午线化、无内胎化、低断面化。一体是三化共同实施于一条轮胎上。,高分子科学与工程学院,1-3 轮胎的命名与规格表示,一、传统命名法 1.通常用“-”把两组数连接的 方式来表示轮胎规格,名义断面 宽-名义轮辋直径。若是子午线 结构轮胎“-”改为“R”。 例如：9.00-20 名义

18、断面宽为9 英寸，轮辋直径为20英寸。 注：9.00-20是表示轮胎的规格， 此规格又有12PR、14PR、16PR、 18PR等品种。16PR是十六层级 的意思，表示负荷大约2600kg。,高分子科学与工程学院,2.充气轮胎尺寸目前一般用英制为单位，但欧洲国家则常用公制。高压胎一般用DB来表示，其中D表示轮胎直径的英寸数，B表示轮胎断面宽度的英寸数。例如，347即表示轮胎外径D为34英寸，断面宽度B为7英寸。,3.欧洲国家的低压胎用Bd表示，尺寸单位用毫米，例如，185400轮胎，表示其断面宽度B为185毫米，轮辋直径d为400毫米。这种规格的轮胎相当于7.50-16轮胎。,名义断面宽（mm

19、），扁平率（%），结构特点，名义轮辋直径，负荷指数，速度级别。扁平率 =H/B,二、ISO国际标准表示法,高分子科学与工程学院,比如19560R 14 85 H的轮胎，意义如下： （1）195表示轮胎名义断面宽度为195毫米。（2）60表示为扁平率的百分数，即轮胎断面的高 度比宽度为60。,（3）R表示子午线轮胎（另外还有D，B分别表示普通斜交轮胎和带束斜交轮胎）。（4）14表示使用轮辋直径为14英寸。（5）85是载荷指数。（6）H是速度标记号。,名义断面宽为235mm，扁平率为80%，R表示子午胎，名义轮辋直径为22.5英寸，负荷指数为137/140（指双胎使用时负荷指数137，相应使用负荷

20、为22.6KN;单胎使用时负荷指数为140，相应使用负荷为24.5KN），速度级别为M。,例如：235/80 R 22.5 137/140 M 意义如下：,高分子科学与工程学院,A、9.0020 轮辋名义直径(20in) 轮胎结构代号(斜交胎) 轮胎名义断面宽(9.00in) B、11.00R20 轮辋名义直径(20in) 轮胎结构代号(子午线轮胎) 轮胎名义断面宽(11.00in) C、5.0012ULT 轮胎类型标志（微型汽车轮胎） 轮辋名义直径（12in） 轮胎结构代号（斜交轮胎） 轮胎名义断面宽（5.00in）,A、9.0020 轮辋名义直径(20in) 轮胎结构代号(斜交胎) 轮胎名

21、义断面宽(9.00in) B、11.00R20 轮辋名义直径(20in) 轮胎结构代号(子午线轮胎) 轮胎名义断面宽(11.00in) C、5.0012ULT 轮胎类型标志（微型汽车轮胎） 轮辋名义直径（12in） 轮胎结构代号（斜交轮胎） 轮胎名义断面宽（5.00in）,高分子科学与工程学院,D、8.2516LT 轮胎类型（轻型载重轮胎） 轮辋名义直径（16in） 连字符 轮胎名义断面宽（8.25in） E、255/70R22.5 140/137J 速度标志（100km/h） 负荷指数（双胎： 22.5KN） 负荷指数（单胎：24.5KN） 轮辋名义直径（无内胎轮辋22.5in） 轮胎结构标

22、志（子午线轮胎） 轮胎扁平率（70） 轮胎名义断面宽（255mm),高分子科学与工程学院,表1-1 轮胎速度标志符号,高分子科学与工程学院,美国TRA轮胎轮辋年鉴规定： 轻型载重轮胎 90105km/h 中型载重轮胎 80100km/h 重型载重轮胎 6085km/h 欧洲ETRTO轮胎轮辋年鉴规定 轻型载重轮胎 120140km/h 中型载重轮胎 100110km/h 重型载重轮胎 8090km/h,高分子科学与工程学院,表1-2 轮胎负荷指数及其负荷能力对应表,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,1-4 轮胎工业的发展历史及现状,一、轮胎的发展简史,1、轮胎的发展历程,1833年应

23、用橡胶的高弹性对马车减震,1845年硫化实心轮胎,1888年邓路普发明充气轮胎,1889年巴尔特取得楔形轮胎专利,1910年帘布取代帆布应用于轮胎,1923年出现低压轮胎,1937-1947年高强度骨架应用,1948年米其林生产子午线轮胎,LIM公司浇注轮胎,世界上第一只充气式轮胎十分简单,先进的高速轿车子午线轮胎,安全轮胎,高分子科学与工程学院,二、轮胎工业发展趋势,1.世界轮胎工业发展趋势,目前世界上的环保型轮胎，基本上可以概况为三方面： 一是减少燃料、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； 二是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

24、的的高性能轮胎； 三是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。,高分子科学与工程学院,1.1国外轮胎的子午化、扁平化、无内胎化已趋于成熟,子午线轮胎发展迅速，目前已占世界轮胎总产量 11 亿条的90 % 以上，西欧已基本实现100 % 为子午线轮胎，美国和日本90 % 以上为子午线轮胎。由此可见，发达国家子午线轮胎已基本取代了斜交轮胎。发展较晚的国家如韩国，轮胎子午化率也达到90 %。这些国家子午线轮胎的发展为其带来了非常显著的经济效益和社会效益，尤其是大大促进了这些国家的汽车工业和交通运输以及整个国民经济的发展，对节约能源、改善环境起了重要作用。

25、,随着汽车和道路的发展，车速越来越高，对轮胎的安全性、操纵性和刹车性能等要求更高。为适应这些要求，轮胎断面结构的高宽比越来越小，即轮胎断面趋于扁平化。,高分子科学与工程学院,扁平化首先从轿车子午线轮胎开始，由 “80”系列（即高宽比为80 %）普遍发展到“70”系列，继而发展到“65”，“60”系列和“55”，“50”系列，现已出现“35”“30”系列产品，汽车轮辋直径也相应增大，其代号一般由 13和14 发展到15 和16 ，甚至到17 和18。总之，轿车子午线轮胎的 “80”，“70” 系列呈下降趋势，而低断面的“65”，“60”等系列呈上升趋势。,目前轿车轮胎基本都是无内胎子午线轮胎；载

26、重轮胎也向无内胎发展，西欧无内胎载重子午线轮胎已接近100 %，美国 90 % 以上，日本55 % 以上。,综上所述，轮胎子午化、扁平化、无内胎化是当今轮胎技术发展的大趋势，在发达国家已基本完成，且具备了成熟的、系统的、配套的生产技术。,高分子科学与工程学院,1.2 新一代子午线轮胎发展迅速,1.2.1 节能轮胎、绿色轮胎、环保型轮胎 进入90年代最具代表性、划时代的新一代子午线轮胎，就是节能轮胎、绿色轮胎、环保型轮胎的出现。发明子午线轮胎的米其林公司率先于1992年将绿色轮胎投放市场。按其标准，绿色轮胎要比普通子午线轮胎降低滚动阻力22 % 24 %。对轿车绿色轮胎节省燃料 3 % 5 %，

27、对载重车节省燃料6 % 8 %，其意义是非常深远的。,高分子科学与工程学院,1.2.2 防水滑安全轮胎 为了提高轮胎在湿路面的高速行驶安全性，国外许多轮胎公司先后开发了外形像“双胎冠”轮胎的花纹。胎冠中心有一条纵向的宽而深的花纹沟槽，两边呈扇形花沟连接，起到了迅速排水作用。如美国固特异公司的 Aquatread (水上胎面) 轮胎，1991年投放市场，并获美国爱迪生奖，德国大陆公司的 Aquacontact （水上接触）轮胎，法国米其林公司的 Catanarn（双船体）轮胎，均于1993年投放市场，日本普利司通公司的 FT 70 C轮胎也是一种新型防水滑全天候轮胎，于1997年推出与其他公司抗

28、衡。,1.2.3 跑气保用轮胎 这种轮胎不仅在轮胎泄气情况下仍能以80 km/h速度行驶200 km，而且涉及到传统的轮胎/轮辋系统的变革带来许多好处。米其林的PAX系统已被广泛认可为先进的跑气保用系统。世界都在讨论这是否成为未来轮胎的发展趋势，对传统的轮胎一轮辋总成提出了挑战。 其他新技术轮胎还有智能轮胎、超轻量轮胎、超高里程轮胎、彩色轮胎、仿生轮胎等等。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,（1）法国米其林公司的C3M生产技术。全称为Command+Control+CommunicationManufacture，建议译为“指挥控制通讯与制造一体化系统”。 （

29、2）美国固特异公司的IMPACT生产技术（1998年已有2家工厂投产，据称是世界生产成本最低的）IMPACT全称为Integrated Manufacturing Precision Assembly Cellular Technoligy，建议译为集成加工精密成型单元技术。 。 （3）德国大陆公司的MMP生产技术（1999年在德国投产）Modular Manufacturing Process，建议译为积木式成型法 。 （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，建议译为积木式集成自动化系统。,早期轮

30、胎的成型工艺,现代轮胎的成型工艺,2.轮胎全自动生产技术的发展,高分子科学与工程学院,3.中国轮胎工业发展现状,我国系轮胎生产和消费大国，产量和需求量均居世界第三位（美国遥遥领先，中国紧跟日本之后），约占世界轮胎总产量和总需求量的10 %和8 %。,就产品结构而言，子午胎比例仅占2/3，而世界平均接近90 %；轿车轮胎与载重轮胎之比约为30 / 70，而世界平均为70 / 30（这对天然橡胶、合成橡胶、骨架材料、炭黑等的消耗结构有较大影响。）农业轮胎（含农业汽车胎）所占比例较大，约占总产量的1/3，而其子午化基本系空白。,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

31、右，品牌五花八门，但知名商标廖廖可数。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。第一方阵为世界轮胎三强（米其林、固特异、普利斯通）；第二方阵为韩国锦湖、韩国轮胎、印尼佳通、台湾正新、泰丰、诺曼地等；第三方阵为国内重点轮胎企业，第四方阵为国内民营中小轮胎企业。,中国橡胶工业起始于1915年，中国的第一条轮胎于1931年在上海着手试制。1949年全国解放时，轮胎产量仅为2.6万条。新中国成立后，1952年轮胎产量已达到42万条，年均递增幅度达152.78%。之后，经过第一个五年计划到八个五年计划时期，取得了长足的发展，到改革开放初期的1979年，轮胎产量达到1169万

32、条。 近年来，中国轮胎工业以其迅猛的发展速度而举世瞩目。2006年中国轮胎产量和出口量均位居世界第一，成为世界轮胎工业的一支重要力量，出口已成为拉动我国轮胎工业发展的重要因素。,参考文献：,近6年中国汽车轮胎产量（万条),高分子科学与工程学院,2006年，中国轮胎产量大约2.8亿条，位居世界第一。其中子午胎1.78亿条，同比增长48%，子午化率达到64%。子午胎中，轿车和轻卡子午胎子午胎1.4亿条; 全钢子午胎3850万条，增幅高达36%。 从2006年轮胎生产分析，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

33、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；斜交胎总体下降了3%5%。,高分子科学与工程学院,子午胎年均增长率超过20%。目前，国内已经有300多家轮胎企业通过了国家“CCC”强制认证，能够生产轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工业轮胎和工程机械轮胎5大系列轮胎，品种规格近2000多个。 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。根据统计数字，全国已投资的子午胎项目已达到70多个，投资额400多亿美元，加上正在扩建的项目，总投资近500亿美元。一旦所有在建项目全部达产，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

34、条，并且还有9000多万条斜交胎产能。,高分子科学与工程学院,以上海轮胎、杭州中策、三角集团、风神轮胎、青岛双星、华南轮胎为代表的大型国有轮胎企业经历了市场经济的考验，这些企业在积极扩大子午胎产能的同时，也把目光盯在了出口市场，以求在激烈的市场竞争中占领更多的市场份额。2006年，杭州中策、三角集团以及山东玲珑的产量分别突破1000万条，上轮全钢子午胎产量达到340万条。,高分子科学与工程学院,国外轮胎纷纷投资中国 随着世界轮胎巨头的生产战略转移，中国已成为国际轮胎公司重要的生产基地。目前，外商投资的轮胎公司（包括合资中外商控股和外商独资）共有17家，建立了36家工厂，其中已投资的有26家，累

35、计投资达30多亿美元。 世界十大轮胎公司纷纷在上海设立亚太地区或中国投资总部，全面部署在中国的投资计划。除德国大陆公司外，其它9家均已在中国设立轮胎厂，有的已经达到了相当大的规模，如韩国轮胎公司在中国江苏淮安和浙江嘉兴两家轮胎厂在2006年的总产量超过2400万条，其中韩泰嘉兴工厂以年产1400万条半钢子午胎的产量列中国单体半钢子午胎工厂产量第一。除此之外，有些跨国轮胎集团已逐步在中国形成轮胎产业链供应，如日本普利司通，在轮胎厂之外，还建有合成橡胶厂和钢帘线厂。,高分子科学与工程学院,排名世界轮胎第13位的新加坡佳通轮胎公司，在过去的10多年里，先后在中国购并了5家轮胎厂，这些企业分布在中国版

36、图上的东西南北中。通过对这些购并企业的增资扩产，佳通轮胎壮大了生产规模，近几年轮胎销售总额始终排在中国第一。2006年轮胎总产量2977万条，占全国总产量的1/10以上；轮胎销售总额达到111亿元。 我国台湾地区的轮胎企业也同样看好中国市场。进入世界轮胎75强的正新/玛吉斯橡胶公司、建大橡胶有限公司、南港轮胎股份有限公司、华丰橡胶工业有限公司以及联邦橡胶股份有限公司均已在中国大陆设立工厂。外资及台资轮胎企业见表2。,高分子科学与工程学院,表2、2006年度外资及台资轮胎企业,本土企业发展势头迅猛 以山东东营地区兴源、盛泰、万达、金宇、永泰、银宝、恒丰、永盛为代表的新型民营轮胎企业是中国轮胎工业

37、的后起之秀，在竞争中形成了规模化生产，作为中国轮胎工业的一支新生力量，活跃在国内外市场上。 中国轮胎的出口势头也同样迅猛。根据国家的统计数字，2005年我国轮胎出口超过9000万条，同比增长57%，占轮胎生产总量的1/3。其中子午胎出口5000万条，占轮胎出口总量的56%，轮胎出口总数居世界前列。2006年子午胎出口达到1.2亿条，同比增长32%，占轮胎生产总量的42%，轮胎出口已经成为中国轮胎的重要销售渠道。近6年中国轮胎出口情况见表3。,高分子科学与工程学院,表3、近6年中国轮胎出口情况（万条),高分子科学与工程学院,今后几年，随着汽车和公路的发展，国内子午线轮胎消费还将继续增加。斜交胎将

38、逐步减少，工程子午胎也将逐步代替斜交工程胎。在发展中，同样面临着新的挑战。天然橡胶资源的紧缺，2/3的消费量依靠进口，供需不平衡造成原材料成本增加；国家从2007年7月1日起缩减了轮胎出口退税的比例，国际上一些国家对中国轮胎的反倾销，以及美国等国家提高了轮胎进口的准入证，人民币的对美元的升值，这些因素都会影响轮胎出口；产能增长过快的同时，缺少个性化产品和国际知名品牌；自主创新和研发水平与世界知名公司有一定差距。在市场经济的浪潮中，中国的轮胎工业会在探索中逐步找到适宜的道路，最终迈向世界轮胎强国的目标。,高分子科学与工程学院,子午线轮胎近年来迅速发展起来并将逐步取代斜交轮胎的生产，标志着轮胎工业

39、的新水平。扩大无内胎轮胎的应用也是子午线轮胎的一个发展趋势，有的国家无内胎与子午线轮胎同步发展，轿车轮胎己基本无内胎化，载重无内胎轮胎也达60-80%。 今后中国轮胎工业要抓住机遇，向高技术、高质量、高效率、低能耗、多品种方向发展，子午线轮胎要提高生产技术水平，使子午线轮胎能够大规模工业化生产，早日进入世界先进行列。,高分子科学与工程学院,轮胎的发展趋势 轮胎工业的发展趋势是三化一体，即朝着子午化、无内胎化、扁平化发展。这是为了适应目前汽车工业向高速度、高功率、高载荷方向的发展趋势。 子午线结构轮胎的优越性大大超越斜交轮胎，已形成世界轮胎发展的主流。载重斜交轮胎的行驶里程为80000-1000

40、00 km，轿车斜交轮胎为40000km，子午线轮胎的行驶里程一般可提高50%，甚至高达1倍以上。如米西林全钢丝子午线轮胎平均行驶里程为120000-150000 km，甚至有高达300000 km以上的。 无内胎化可以使轮胎轻量化、使用方便、且节省材料。扁平化能提高轮胎的行驶安全性从而能提高汽车的速度。,高分子科学与工程学院,1-5 轮辋种类与型号,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,一、轮辋的发展演变 汽车轮胎是从自行车胎演变过来的。最早使用的轮辋直径很大。而且轮辋边缘是凹陷的，因此至1925年以前都是采用楔形轮胎，它带有凸缘的胎圈，相应固定在凹缘的轮辋上。楔形轮胎的缺点是胎圈部位

41、很容易损坏，安装轮胎非常困难。后来演变为平面型轮辋，轮胎也从楔形胎圈演变为直角形胎圈，直至今日广泛使用。 轮辋直径的变化早期是从大到小，如最早使用的轮辋直径为24寸，而现在发展到9寸。轮辋的宽度变化是由窄变宽。轮辋宽度的增大则可提高轮胎的负荷能力、侧向稳定性和轮胎的行驶里程寿命，不足之处则会降低轮胎的缓冲性能。,高分子科学与工程学院,随着子午线轮胎的出现，由于子午胎存在一个致命弱点即胎侧过于柔软，为了解决这个问题，子午胎开始了扁平化，随着扁平化越来越厉害，速度越来越高，使用轮辋的直径又不断增加如在35系列的轿车胎用到了18寸轮辋速度级别达到了Z级。当然轮辋外径的过大会导致车辆的重心过高影响车辆

42、的行驶性能。 轮辋的直径变小可适应轮胎的高速性，轮辋变宽则可增大轮胎的负荷能力和侧向稳定性和行驶里程，唯一不足则是降低轮胎的缓冲性能。,高分子科学与工程学院,轮辋是车轮的一个组成都分，用以连接车轮和轮胎构成一体的重要部件，起传递汽车牵引力的作用。所以，轮胎设计必须依据轮辋规格尺寸彼此要求准确配合。 近年来，汽车向高速度、高载荷方向发展，促使轮辋朝着增加宽度方向演变，一般同规格载重轮胎的宽轮辋宽度比原轮辋宽度约增大2550mm。 轿车轮胎不但轮辋宽度增宽，轮辋直径也相应向缩小方向变化,以保证车辆行驶的稳定及安全性，降低车辆在高速行驶时转弯的离心力，有利于提高轮胎的耐磨性能,延长轮胎的使用寿命，但

43、轮辋直轻亦不宜过小，必须在保证轮胎的操纵性能的前提下缩小.,高分子科学与工程学院,一般载重车轮辋直径有508mm和457mm两种，轻型载重车轮辋直径有406mm、380mm、355mm、 330mm4种。轿车轮辋直径为38Omm、355mm和330mm3种。微型轿车轮胎的轮辋直轻缩小至305mm和254mm。,二、轮辋结构类型 汽车及农业机械用的轮辋属于辐板式车轮轮辋,可分为3种不同类型的结构。 (1)整体式(非拆开一件式)一般用于轿车及国产拖垃机等车辆上。,高分子科学与工程学院,高分子科学与工程学院,(2)对开式(两件式)，轮辋由两个对开部件组成,一般用于拖拉机和小型工业车辆上。,高分子科学

44、与工程学院,(3)多件式(由轮辋本件、圆环式挡圈(轮缘)和断开式锁圈组成)轮辋是可拆开式的二件式、三件式和四件式几种构造形式，采用三件式较广泛，用于载重汽车及其它各类车辆上。,高分子科学与工程学院,3.轮辋断面形状 根据轮辋截断面轮廓不同一般分为深槽轮辋、深槽宽轮辋、半深槽轮辋、平底式及其宽轮辋、全斜底轮辋和对开夹紧式轮辋等七种。,高分子科学与工程学院,(1)深槽式轮辋(又称深式轮辋)代号为DC(Drop Center Rim)。 这种轮辋为整体式结构，中央有较深的凹槽，槽底宽度大于胎圈宽度，便于装卸轮胎和提高轮辋径向刚性,一般凹槽深度与轮缘高度略接近。但由于轮胎断面轮廓趋向扁平化，轮辋宽度相

45、应降低，目前国际上已普遍使用轮缘低的J型和JJ型轮辋, 以提高轮胎的径向弹性,JJ型轮辋轮缘高度为18mm, 逐步向J型轮辋发展，J型轮辋轮缘高度为17mm。,高分子科学与工程学院,深槽式轮辋胎圈座带有5倾斜角，以保证轮胎胎圈与之紧密着和轮辋断面轮廓及各部件名称见图1-4所示。,高分子科学与工程学院,一般农机轮胎所用的2.50C,3.00D、4.00D、5.50F、6.00F和轻型载重轮胎、轿车胎用的3.50D、4.50E和5.00E等均为深槽式轮辋。 目前国内外轻型载重汽车及轿车已逐步采用深槽式宽轮辋取代深槽式轮辋，二者基本特征相同，只是其凹槽比深槽式轮辋略浅且宽，底槽两侧不对称，轮缘高度、

46、形状及尺寸均不相同。 深槽式宽轮辋代号为WDC(Wide Drop Cent Rim)。如J、K、JJ、JB、L等型号，常用的4J，4J、5J、5JJ、6JJ、6JJ、7JJ、5K、6L等规格轮辋均为深槽式宽轮辋。,高分子科学与工程学院,(2)半深槽式轮辋 代号为SDC(Semi Drop Center Rim)。这种轮辋是由轮辋本体和断开式挡圈组成二件式结构。轮辋的挡圈既是轮缘又是胎圈座，其凹槽较浅，便于安装拆，适用于内直径较小的轻型载重轮胎，如5.50F、6.00G、6.50H等。,高分子科学与工程学院,(3)平底式轮辋(又称平式轮辋) 代号为FB(Flat Base Rim)。这种轮辋为

47、可拆开的多件式结构,轮辋中央部没有凹槽，与胎圈接触的圈座基本上是平直的，由于胎圈与圈座平面接触,难以紧密结合。轮胎的紧固力完全集中在轮辋轮缘的一侧，容易造成轮胎滑移或窜动，使用性能不佳，已逐步将被平底式宽轮辋所取代。,高分子科学与工程学院,平底式宽轮辋代号为WFB(Wide Flat Base Rim)，是在平底式轮辋的基础上发展的，不同之处只是轮辋宽度加宽，圈座有5倾斜角度，改善胎圈与轮辋圈座之间的紧固力。轮辋宽度加宽，轮胎内腔空气容量增大，可提高负荷能力,提高轮胎的耐磨性能和汽车转向的稳定性能，尤其适用于载荷量大、动负荷高的载重汽车。 由于中国目前生产的中、重型载重汽车、越野汽车和自卸汽车

48、大多数仍属多件式平底轮辋，因此在一定时期内汽车轮辋规格系列中还应保留平底式轮辋标准。,高分子科学与工程学院,平底式轮辋规格有：5.00S、5.50S、6.0OT、8.0OV、 8.37V、 l0.OOW等, 平底宽轮辋规格品种较多，有5.0、5.5、6.0、6.5、 7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、 10.0、12.0等。 平底式轮辋见图1-5所示。,高分子科学与工程学院,4.其它种类 对开式轮辋(又称夹式轮辋) 代号为DT(Divided Type Rim)。这种轮辋由内轮辋及其焊接在一起的轮盘用螺柱与外轮辋联接,因是两个对开部件组合,轮辋上应配置金属垫带,以便固定两边胎圈,防止在低压行驶时胎圈与轮辋圈座相对转动。越野轮胎如调压轮胎等配用对开式轮辋，中国的小型工业轮胎及农用轮胎亦广泛使用此类轮辋，如2.10、2.50C、3.00D、3.50D等规格。对开式轮辋构造简单,便于装卸,胎圈亦不易受损,只是由于两半轮辋相结合时,用螺柱螺母难以对准中心,目前国外此种类型轮辋已逐步被非对开式新结构型轮辋所取代。,(2) 全斜底式轮辋 代号为TB (full Tapered