轮胎各部件结构设计PPT

1、轮胎各部件结构设计,2、外胎技术设计 、外胎断面轮廓曲线的设计； 、 胎面花纹形状的设计； 、外胎材料分布图的绘制.,外 胎 技 术 设 计,1、外胎断面轮廓曲线的设计 着合宽度C的确定： 着合宽度C是根据轮辋宽度Rm确定，现在流行的设计C=Rm+1.01.5 ，一般情况下，较小规格+1.01.1 ，中等规格+1.3左右，较大规格+接近1.5 . 以12.00R20 S811 18P.R为例 Rm=8.50“，取C=252mm=9.9213“， 增加9.92138.50=1.4213“,断面宽B的确定： 根据一般规律，英制系列轮胎，轮辋每增大0.5 ”,断面宽增大0.2 ” ，公制系列轮胎，轮

2、辋每增大0.5 “ ，断面宽增大5mm。结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定B的数据。 以12.00R20 S811 18P.R为例 断面宽B增加宽度应为(9.92138.50)/0.50.2=0.5685“=14.44mm B= 3153.5%mm，考虑充气膨胀比率，取 B=312+14.44=326.44mm326mm,外直径的确定： 根据整体设计的需要，一般B取值较小，D就要取值较大。结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定D的数据。 以12.00R20 S811 18P.R为例 D= 11251%mm，考虑充气膨胀比 率，取 D=1121mm,着合直径d的确定： 根据轮胎装配的轮辋

3、尺寸来确定着合直径 d 以12.00R20 S811 18P.R为例，d=511mm,断面水平轴位置的确定： 断面高H1/2(Dd) H1由轮辋点到平衡轴距离H1和由轮辋点到胎体冠中心点距离H的比值来确定，一般H1/H=0.30.5,以12.00R20 S811 18P.R为例 H=1/2(1121-511) =305mm H1/H =110.24/234.02 =0.4711 确定H1 =150.5mm,行驶面宽b和弧度高h的确定： 行驶面宽b的确定以轮辋宽Rm为基准，一般情况下，b=Rm15mm，根据实际需要来确定具体数值，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

4、较大；h 的选取与b数值的确定是相关的，行驶面较宽，相应h较大，行驶面较窄，相应h较小。 以12.00R20 S811 18P.R为例 b=21615=201231mm.取b=226mm. h=7.7mm,胎冠弧度半径n的确定： 一般情况下，胎冠弧度半径n=1.752B，具体数值根据需要来确定，b值较小、h值较小，Rn值较大， b值较大、h值较大，Rn值较小；对于较小规格轮胎，胎冠一般采用一段弧设计，对于较大规格，胎冠一般采用中间一段弧、两端为切线设计。 以12.00R20 S811 18P.R为例 Rn/B=650/326=1.9939,肩部形状的确定： 根据具体需要来确定，本地运输，拐弯较

5、多，一般肩部采用圆弧设计R，长途运输，直线行驶，一般肩部采用直角设计。 以12.00R20 S811 18P.R为例，根据实际需要采用直角设计。,上胎侧圆弧半径1的确定： 1(H-H1-h)21/4(B-b)2-L2(B-b) 结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R1的数据 以12.00R20 S811 18P.R为例 R1=(305-150.5-7.7)2+1/4(326-226)2 -86.52/(326-226) =165.7mm 结合其它方法途径搜集 的数据，综合权衡确定 R1的数据为165mm.,肩下反弧R的确定 对于全钢载重子午胎，肩下一般不采用切线，而采用一反弧，反弧R过肩部

6、端点和R1相切，一般b较大，R较小， b较小，R较大。 以12.00R20 S811 18P.R为例 结合其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R为180mm.,下胎侧圆弧半径2的确定： 21/4(B-C-2a)2 (1-c)2(B-C-2a) 式中a为轮辋曲线宽的2/3.c为轮辋曲线高. 一般情况下，R2 弧的延长线与着合位置线的交点距离着合宽度端点大约05mm. 以12.00R20 S811 18P.R为例 21/4(326-252-224.5)2(150.5-46)2(326-252-224.5) 443.06mm. 取R2=353mm.,下胎侧弧度半径3的确定： 根据R2和轮辋曲线，结合

7、其它方法途径搜集的数据，综合权衡确定R3的数据。 以12.00R20 S811 18P.R为例 取R390mm.,胎圈部位弧度曲线设计： 根据轮辋曲线尺寸来考虑子口部位的设计，原则：即与轮辋结合紧密，又要容易装胎。一般R4轮辋相应部位尺寸； R5轮辋相应部位尺寸； r轮辋相应部位尺寸； 根据轮辋相应部位尺寸来确定。 以12.00R20 S811 18P.R为例 取421.5mm(轮辋23mm). 取59mm(轮辋8mm). 取Hr21.5mm(轮辋23mm). 2.5 (轮辋5 ). W 35mm.,经实际绘图，确定12.00R20 S811 18P.R 轮胎断面轮廓图如下：,2. 胎面花纹形

8、状的设计： 花纹类型的选取：根据使用环境需要，结合公路车辆使用状况及轮胎使用经验，来确定花纹样式。 适合于高速或较好路面的条形花纹 适合于较好或较差路面的以条形为主的混合花纹 适合于较差或泥土 路面的以横沟为主的混合花纹 适合于泥土或沙石路面的越野花纹 适合于雪泥路面的M+S花纹 等等,条形花纹 以条形为主 以横沟为主 越野花纹 M+S花纹 混合花纹 混合花纹,花纹形状及尺寸的确定： 根据已确定的花纹类型，来确定其形状及尺寸。 花纹沟走向与带束层钢丝走向至少差5. 以12.00R20 S811 18P.R为例 轮胎主要用于较好或一般路面,花纹沟深度的确定： 根据新设计轮胎的使用条件，花纹类型，

9、参照国内外情况和全面权衡综合性能，来确定花纹沟深度。 条形花纹花纹深度较浅，混合花纹花纹深度较深，越野花纹一般是加深型，M+S花纹超加深型。花纹沟倾斜角度尽可能大些1015。 以12.00R20 S811 18P.R为例 花纹深度确定为16.5mm.,花纹沟占地面积的计算： 不同的花纹类型，花纹沟占地面积是不同的， 条形花纹一般1925%， 混合花纹一般2435%， 越野花纹和M+S花纹30%以上 以12.00R20 S811 18P.R为例 经计算花纹沟占地面积为29%,3、外胎材料分布图 的绘制, 绘制材料分布图前，对胎体、带束层和胎圈所承受的力进行计算，来确定胎体、带束层和胎圈采用何种钢

10、丝材料； 平衡轴上边几个主要尺寸的确定: 冠部总厚 DT=花纹沟深度+ 基部胶厚度+ 四层带束层厚度+ 胎体厚度+ 内衬层厚度DI,基部胶厚度根据花纹深度和实际使用情况来确定， 一般5.5mm;带束层和胎体厚度根据所用材料 和半成品压延厚度 来确定;内衬层厚度 DI 2.5mm,气密 层厚度 1.2mm;,以12.00R20 S811 18P.R为例 冠部总厚=16.5+5.5+7.5+2+2.5=34mm,肩部总厚DJ的确定，一般DJ/DT 1.25,以12.00R20 S811 18P.R为例 肩部总厚=42mm，42/34=1.2353,带束层宽度的确定，一般2#带束层宽B2/行驶面宽

11、b 0.8，根据实际需要来确定，如果对带束层强度要求较高，就可以取宽些，但端点离肩下胶面要10mm，B1、B3与B2相临端点的差级10mm，B4最窄，端点尽量避开花纹沟底；,以12.00R20 S811 18P.R为例 带束层宽度2#=204mm，1#=176mm， 3#=180mm，4#=110mm 2#/b=204/226=0.9027,胎侧总厚度DC=胎侧胶厚度+胎体厚度+内衬层厚度；胎侧胶厚度根据实际使用环境和路况来确定，高速路况可以薄点，较差路面可以厚些；胎体厚度根据所用材料和半成品压延厚度来确定；内衬层厚度2.5mm,气密层厚度 1.2mm；DF为侧板和活络 块分型处厚度；,以12

12、.00R20 S811 18P.R为例 胎侧总厚度 =5+2+2.5 =9.5mm； 侧板和活络块 分型处厚度 =21mm.,平衡轴下边几个主要尺寸的确定: 胎体反包点高度HF，参考轮辋高度和实际使用情况来确定，一般到第三条防水线的高度；子口包布外端点高度HB1， 与HF至少保证 10mm的差级； 胎体反包点到下 胎侧轮廓线的距 离DW，根据不 同的规格和胎体 反包点的走式， 一般612mm；,胎体反包点到胎体帘线的距离DN，根据不同的规格和胎体的走式(下胎侧胎体帘线一般较直)，一般814mm；填充胶的高度HS，一般参考平衡轴的高度H1和实际应用来确定，HS/H1=0.851；,以12.00R

13、20 S811 18P.R为例 胎体反包点高度 =65mm 子口包布外端点高度 =50mm 胎体反包点到下胎侧 轮廓线的距离=10mm 胎体反包点到胎体帘 线的距离=13mm 填充胶的高度=140mm 140/150.5=0.9302,子口包布内端点高度HB2，尽量不要高于轮辋高度；子口耐磨胶内端点高度HZ，稍高于钢丝圈最上层钢丝的高度，一般+5mm；钢丝圈内径=着合直径d+(胎体厚度+子口包布厚度+ 内衬层端部厚度+ 子口耐磨胶厚度) 2 子口耐磨胶厚度最少保 证2.5mm以上； 子口轮辋点处厚度DL和 子口宽度W根据做图和 材料分布确定,以12.00R20 S811 18P.R为例 子口包

14、布内端点高度 =40mm，轮辋高度=46/44.5mm 子口耐磨胶内端点高度 =30mm 钢丝圈内径 =511+(2+1.5+4.25) 2=526.5mm 子口轮辋点处厚度 =32mm 子口宽度=35mm,以12.00R20 S811 18P.R为例，材料分布尺寸确定如图： 应用FEM等力 学分析软件进 行静态和动态 下的力学分析， 确定设计是否 合理，如不合 理，应对原设 计进行修正。,三、新产品的施工设计,1. 外胎帘布层结构的确定： 帘布种类的选取：综合考虑实际使用环境、产品性能、生产成本和产品重量等，来选用胎体钢丝种类，往加强、加密、 加细方向发展.从材料 分布图测量两 胎圈外 侧胎

15、体长度L，胎圈外 侧到反包端点长度L， 一般胎体伸长 率为 1.22%，即确定半 成品帘布宽 度为 L/ (+1)+2L.,以12.00R20 S811 18P.R为例， 胎体采用0.25+6+120.225 HT， 测量L=818.6mm，L=61.2mm， 选取=1.74%，可确定半成品帘布宽度为： 818.6/(1+1.74%)+2 61.2=927mm. 胎体中鼓直径493.5mm， 内衬层中厚57mm，故选用胎体帘布长度为 (493.5+6 2) 3.14=1587.31590mm,胎体强力安全倍数的计算： 张力T=P (RA2RB2)， P为单胎充气压力. RA=D/2DT， RB

16、=d/2+H1. 抗张强度=帘线根数 单根钢丝帘线抗张强度 安全倍数 =抗张强度/张力T. 最少5倍以上.,以12.00R20 S811 18P.R为例， RA=1.121/20.034=0.5265m RB=0.511/2+0.1505=0.4065m T=3.14840 (0.526520.40652)， =295.31kN 抗张强=1.5905502.350=2055.1kN 安全倍数=2055.1/295.3=6.96倍,2. 1#、2#、3#、4#带束层的确定： 成型工序辅助鼓周长的确定，全钢轮胎的假定伸张比一般1.0181.022，辅助鼓周长=(D DS 2) /假定伸张比 以12

17、.00R20 S811 18P.R为例， 辅助鼓周长 =(1121 29.7 2) 3.14/1.02 =3268.06mm 取3268mm,带束层参数确定及帘线种类的选取： 带束层的确定： 1#带束层为过渡层，一般采用4870的大角度，半成品宽度=B1+8mm，长度=辅助鼓周长+ 1#带束层厚度 2 ； 2#、3#为工作层，为主要受力层，一般采用1522的小角度；2#为最宽层，与行驶面宽的比值一般大于0.8，半成品宽度=B2+5mm，长度= 1#带束层周长+ 2#带束层厚度 2 ； 3#半成品宽度=B3+5mm，长度= 2#带束层周长+ 3#带束层厚度 2 ； 4#为调整层，一般情况下最窄，

18、一般采用1522的小角度，半成品宽度=B4+5mm，长度= 3#带束层周长+ 4#带束层厚度 2 ； 1#、2#、3#、4#钢丝排列方向为左、左、右、右.,以12.00R20 S811 18P.R为例， 1#带束层采用30.20+60.35HT帘线，550根/m，50，半成品宽度=176+8=184mm，长度=3268+ 223.14=3280mm； 2#、3#采用3+80.33HT帘线，550根/m，18，2#半成品宽度=204+5=209mm，长度=3280+2.42 3.14=3295mm； 3#半成品宽度=180+5=185mm，长度= 3295+ 2.423.14=3310mm； 4

19、#采用30.20+60.35HT帘线，550根/m， 18，半成品宽度=110+5=115mm，长度= 3310+223.14=3322mm；,带束层强力安全倍数的计算： 张力T=PRAb，b为最宽带束层宽度 抗张强度=帘线根数单根钢丝帘线抗张强度 =宽度密度cos角度单根强度/sin角度(1#) 宽度密度cos角度单根强度/sin角度(2#) 宽度密度cos角度单根强度/sin角度(3#) 宽度密度cos角度单根强度/sin角度(4#)安全倍数=抗张强度/张力T 一般要达到10倍左右.,以12.00R20 S811 18P.R为例， 张力=840(1.1210.0342)0.204 =180

20、.44kN 抗张强度= 0.176550cos501.8/sin50 0.204550cos182.65/sin18 0.180550cos182.65/sin18 0.110550cos181.8/sin18 =2203.88kN 安全倍数=抗张强度/张力=12.21倍,3. 胎圈部结构设计： 根据轮辋形状，使用5 平底轮辋的有内胎轮胎，一般胎圈采用正六角型设计，使用15 深槽轮辋的无内胎轮胎，一般胎圈采用斜六角型设计，采用的钢丝根数根据胎圈安全性能的计算来确定。 以12.00R20 S811 18P.R为例 采用79根1.55HT钢丝， 7-8-9-10-11-10-9-8-7 方式排列。

21、,胎圈强力安全倍数的计算： 张力T=P(RB2RC2)/2， RB=d/2+H1， RC=d/2 抗张强度 =钢丝根数 单根钢丝抗张强度 安全倍数 =抗张强度/张力T. 最少5倍以上.,以12.00R20 S811 18P.R为例 张力=840(0.511/20.1505)2 0.511/2)2/2 =41.98kN 抗张强度=793.900=308.1kN 安全倍数=308.1/41.98=7.34倍,子口包布的确定： 从材料分布图来测量 子口包布的宽度L”， 考虑到加工工艺过程 中的拉伸，一般子口 包布半成品宽度比成 品宽度稍宽；钢丝排 布角度一般2045 ,以12.00R20 S811

22、18P.R为例 测量子口包布成品宽度L”=101.8mm， 确定半成品宽度=105mm.钢丝排布角度 为30 .采用3+90.22+0.15规格钢丝帘线，密度550根/m，长度1570mm.,4. 胎面胶参数的确定： 根据材料分布图，利用AUTOCAD、UG等，计算出成品胎面胶体积，根据材料分布图，计算出成品花纹沟体积； 成品胎面胶实有体积 =成品胎面胶体积成品花纹沟体积； 胎面半成品体积跟成品体积比相仿或较大一些，一般不超过0.3dm3，再根据成品胎面各部宽度和厚度来计算半成品各部位宽度和厚度， 半成品长度=4#长度+半成品胎面中厚,以12.00R20 S811 18P.R为例 成品胎面胶体

23、积=19.03dm3， 成品花纹沟体积=3.06dm3 ， 成品胎面胶实有体积=19.03-3.06=15.97dm3 ， 半成品长度=3322+163.14=3370mm ， 半成品胎面胶体积=16.00dm3.,5.胎侧和子口耐磨胶参数的确定： 根据材料分布图，利用AUTOCAD、UG等，计算出成品胎侧胶/子口胶体积，胎侧胶/子口胶半成品体积跟成品体积比相仿或较大一些，再根据成品胎侧胶/子口胶各部宽度和厚度来计算半成品各部位宽度和厚度，半成品长度根据成型机中鼓直径来确定,12.00R20 S811 18P.R为例 两鼓成型机中鼓直径 =493.5mm,周长 =1550mm, 考虑到成型过程中的拉伸， 取半成品长度=1530mm. 平衡轴处对应胎侧半成品厚度 的计算(只考虑周向拉伸)： (511+150.52)3.145