1、 青岛科技大学 高分子科学与工程学院第一部分第一部分 轮胎技术设计轮胎技术设计 第一节、第一节、轮胎设计前的准备工作轮胎设计前的准备工作 第二节、第二节、轮胎技术要求的确定轮胎技术要求的确定 第三节、第三节、外胎外轮廓设计外胎外轮廓设计 第四节、第四节、外胎胎面花纹设计外胎胎面花纹设计 第五节、第五节、外胎内轮廓设计外胎内轮廓设计第二部分第二部分 轮胎施工设计轮胎施工设计 第六节、外胎施工设计第六节、外胎施工设计第三章第三章 普通轮胎外胎结构设计普通轮胎外胎结构设计高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院学习目的与要求学习目的与要求通过学习掌握通过学习掌握: :1.1.轮胎外胎设计流程，技术要
2、求的确定轮胎外胎设计流程，技术要求的确定2.2.轮胎负荷的计算方法，海尔公式的应用轮胎负荷的计算方法，海尔公式的应用3.3.轮胎外轮廓个尺寸的名称、代号、取值方法轮胎外轮廓个尺寸的名称、代号、取值方法4.4.花纹的作用和设计原则、分类、饱和度花纹的作用和设计原则、分类、饱和度5.5.胎体帘布层数的确定、胎体安全倍数、缓冲层宽度确定胎体帘布层数的确定、胎体安全倍数、缓冲层宽度确定 原则原则6.6.外胎内轮廓的确定原则、外胎各部位压缩率外胎内轮廓的确定原则、外胎各部位压缩率7.7.常用外胎成形机头的种类、选择原则常用外胎成形机头的种类、选择原则8.8.成形机头直径和肩部曲线的确定原则成形机头直径和
3、肩部曲线的确定原则9.9.成形机头宽度计算的步骤和思路成形机头宽度计算的步骤和思路10.10.轮胎外胎各组成部件的尺寸确定方法轮胎外胎各组成部件的尺寸确定方法高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院3-1 3-1 轮胎设计前的准备工作轮胎设计前的准备工作一、轮胎结构设计概论一、轮胎结构设计概论 轮胎结构设计是指通过计算、选择、绘图等方法确定轮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。工具的过程。轮胎结构设计直接影响轮胎质量及使用性能。
4、结构设计有两种方法结构设计有两种方法1 1、从轮胎外缘曲线开始，从外往内设计。从轮胎外缘曲线开始，从外往内设计。 古典方法，历史悠久，经验丰富，但缺乏计算数据，只古典方法，历史悠久，经验丰富，但缺乏计算数据，只凭经验数据进行凭经验数据进行 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院2 2、根据内缘平衡形状曲线，从内往外设计、根据内缘平衡形状曲线，从内往外设计 有数学模型作为计算依据，是当代科学的方法，轮胎结有数学模型作为计算依据，是当代科学的方法，轮胎结构设计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，用薄膜论为设计依据，用薄膜
5、- -网络理论为原理指导轮胎设计，轮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。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。轮胎结构设计分技术设计和施工设计两个阶段轮胎结构设计分技术设计和施工设计两个阶段进行。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院第一阶段第一阶段: :技术设计技术设计。 任务是收集为设计提供依据的技术资料；确定轮胎的技任务是收集为设计提供依据的技术资料；确定轮胎的技术性能；设计外胎外轮廓曲线和胎面花纹；设计内胎、垫带术性能；设计外胎外轮廓曲线和胎面花纹；设计内胎、垫带和水胎和水胎( (或胶囊或胶囊) )断面曲线；绘制外胎断面
6、曲线；绘制外胎, ,内胎和垫带设计总图内胎和垫带设计总图, ,写出设计说明书。写出设计说明书。第二阶段第二阶段: :施工设计施工设计。 任务是根据技术设计确定成型机头型式、直径及肩部轮任务是根据技术设计确定成型机头型式、直径及肩部轮廓；绘制外胎材料分布图；制定外胎、内胎及水胎廓；绘制外胎材料分布图；制定外胎、内胎及水胎( (或胶囊或胶囊) )施工标准表；提出外胎，内胎及水胎制造附属工具的技术要施工标准表；提出外胎，内胎及水胎制造附属工具的技术要求。求。 在完成设计后，提出技术设计和施工设计说明书。在完成设计后，提出技术设计和施工设计说明书。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院设计任务设计任
7、务轮胎设计前的准备工作轮胎设计前的准备工作确定技术要求确定技术要求确定外胎外轮廓曲线确定外胎外轮廓曲线设计外胎胎面花纹设计外胎胎面花纹确定外胎内轮廓曲线确定外胎内轮廓曲线优选方案优选方案绘制外绘制外胎总胎总 图图确定成型机头型确定成型机头型式、直径、肩部式、直径、肩部曲线、绘制材料曲线、绘制材料分布图分布图确定水胎（胶确定水胎（胶囊）断面尺寸、囊）断面尺寸、绘制断面轮廓绘制断面轮廓图图确定内胎确定内胎断面尺寸、断面尺寸、绘制内胎绘制内胎总图总图确定垫带确定垫带断面尺寸、断面尺寸、绘制内胎绘制内胎总图总图制定内胎施制定内胎施工标准表工标准表制定垫带施制定垫带施工标准表工标准表制定水胎（胶囊）制定
8、水胎（胶囊）施工标准表施工标准表制定外胎施制定外胎施工标准表工标准表提出外胎、内胎、垫带及水胎（胶提出外胎、内胎、垫带及水胎（胶囊）制造附属工具的技术要求囊）制造附属工具的技术要求提出结构设计文件提出结构设计文件轮轮胎胎结结构构设设计计程程序序图图高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院二、轮胎设计前的准备二、轮胎设计前的准备1 1车辆的技术性能车辆的技术性能（1 1）车辆类别、厂牌、型号、用途和外形尺寸。）车辆类别、厂牌、型号、用途和外形尺寸。（2 2）车辆自重、载重量、整车重量在各轴上的分布和车轴所需）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。承担的牵引负荷。（3
9、3）车辆驱动形式、轴数、轴距、轮数和轮距。）车辆驱动形式、轴数、轴距、轮数和轮距。（4 4）轮辋类型、代号及轮辋断面曲线。）轮辋类型、代号及轮辋断面曲线。（5 5）轮胎最大外缘尺寸及双轮间距离。）轮胎最大外缘尺寸及双轮间距离。 （6 6）车辆平均速度和最高速度。）车辆平均速度和最高速度。（7 7）最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度。）最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度。（8 8）对轮胎的特殊要求。）对轮胎的特殊要求。 （9 9）该车辆发展前景。）该车辆发展前景。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院2.2.道路情况道路情况（1 1）路面性质，包括硬基路面）路面性质，包括硬基路面( (
10、水泥、柏油和碎石水泥、柏油和碎石) )、混合路面、混合路面( (石土或城乡间的水泥路石土或城乡间的水泥路) )、软基路面、软基路面( (雪、砂及土路雪、砂及土路) )，还有，还有特殊的作业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等特殊的作业环境，如矿山、林场、水田、沼泽等（2 2）路面拱度、坡度和弯路。）路面拱度、坡度和弯路。（3 3）使用地区的年平均气温和降雨量。）使用地区的年平均气温和降雨量。3 3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况（1 1）技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷及花纹形式等。）技术参数，例如轮胎的层数、内压、负荷及花纹形式等。（2
11、 2）轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化。）轮胎充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化。（3 3）室内试验数据。）室内试验数据。（4 4）实际使用中的性能及主要优缺点。）实际使用中的性能及主要优缺点。（5 5）使用部门的要求。）使用部门的要求。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院1.1.轮胎类型轮胎类型 包括轮胎规格、结构、层级、胎面花纹、胎体骨架材料品包括轮胎规格、结构、层级、胎面花纹、胎体骨架材料品种、规格和基本技术性能。种、规格和基本技术性能。2.2.轮辋的选择轮辋的选择 应根据轮胎类型和规格，按国家标准应根据轮胎类型和规格，按国家标准( (或部颁标准或部颁标准) )及车辆及车辆技术
12、状况和发展趋势选定。例如轿车采用深槽式轮辋和深槽技术状况和发展趋势选定。例如轿车采用深槽式轮辋和深槽式宽轮辋，轻型载重汽车采用半深槽式轮辋，中型和重型载式宽轮辋，轻型载重汽车采用半深槽式轮辋，中型和重型载重汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋重汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋( (即即5 5斜底轮辋斜底轮辋) )。不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。3-2 3-2 轮胎设计主要技术参数确定轮胎设计主要技术参数确定高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院3.3.外胎充气外缘尺寸外胎充气外缘尺寸 包括充气外直径包括充气外直径DD和
13、充气断面宽和充气断面宽BB，按国家标准，按国家标准( (或部或部颁标准颁标准) )所规定的尺寸执行。暂无国家标准所规定的尺寸执行。暂无国家标准( (或部颁标准或部颁标准) )的的轮胎，可以按设计任务书所规定的充气轮胎外缘尺寸或参考轮胎，可以按设计任务书所规定的充气轮胎外缘尺寸或参考国外轮胎轮辋标准所规定的尺寸进行设计。国外轮胎轮辋标准所规定的尺寸进行设计。4.4.负荷能力计算负荷能力计算（1 1）标准负荷和理论负荷）标准负荷和理论负荷 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。能力与
14、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确定外胎充气外缘尺寸DD和和BB后，必须通过计算，验算后，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，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。因此验算轮胎负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院标准负荷：国家标准规定的负荷简称为标准负荷，是指在保证标准负荷：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。轮胎耐久性前提下要求轮胎承受的负荷。理论负荷：通过计算得到的轮胎的负荷可称
15、为理论负荷，它必理论负荷：通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负荷，它必须大于标准负荷，但也不能过大，以大须大于标准负荷，但也不能过大，以大2 25%5%为宜。为宜。轮胎负荷标准分为单胎负荷和双胎负荷两种。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。轿车轮胎只计算单胎负荷。荷能力较单胎负荷能力小。轿车轮胎只计算单胎负荷。理想轮辋：轮辋宽理想轮辋：轮辋宽W W与充气轮胎断面宽与充气轮胎断面宽B1B1之比等于之比等于62.5%62.5%的轮的轮辋称之为理想轮辋。辋称之为理想轮辋。高分
16、子科学与工程学院高分子科学与工程学院(2)(2)海尔公式海尔公式：负荷能力的计算公式为海尔公式，是一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个在轮辋与充气轮胎断面宽之比等于62.5%62.5%的标准条的标准条件下（理想轮辋）得出的实验式件下（理想轮辋）得出的实验式, , 若比值超出此范若比值超出此范围，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。才能使用此公式。 斜交轮胎负荷计算基本公式及负荷系数斜交轮胎负荷计算基本公式及负荷系数K K值的选值的选取与斜交载重轮胎和轿车轮胎负荷计算公式与负荷取与斜交载重轮胎和轿车
17、轮胎负荷计算公式与负荷系数系数K K的选取不相同。的选取不相同。 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院TRATRA规定：载重轮胎负荷计算：规定：载重轮胎负荷计算：式中：式中：Q Q负荷能力，负荷能力，kNkN K K负荷系数负荷系数 （K K1.11.1（双胎），（双胎），K K1.141.14（单胎）（单胎） P P内压，内压，kPakPa d dR R设计轮辋直径，设计轮辋直径，cmcm C C轮辋名义宽度，轮辋名义宽度，cmcm B BT T为为62.5%62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm,cm B B安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，安装在设计
18、轮辆上的新胎充气断面宽，cmcm0.231-0.231-采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式不必乘采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式不必乘0.231,0.231,单胎负荷应为双胎负荷的单胎负荷应为双胎负荷的1.141.14倍，气压应相应增加倍，气压应相应增加7OkPa7OkPa。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院TRATRA规定：轿车轮胎负荷计算：规定：轿车轮胎负荷计算：30.2310.4259.810WKdBBd637. 070. 06 .135sin180111170. 0BWBBHBd70. 096. 020.5851.39(1.0210)()dRdPBDB高分子
19、科学与工程学院高分子科学与工程学院式中：式中： K K负荷系数负荷系数( (此值与轮胎的结构和高宽比有关，此值与轮胎的结构和高宽比有关， 5050系列、系列、6060系列和系列和7070系列的斜交轮胎和子午线轮胎系列的斜交轮胎和子午线轮胎K=1.655K=1.655， 7878系列斜交轮胎系列斜交轮胎K=1.70K=1.70， 7878系列子午线轮胎和系列子午线轮胎和8282系列套用系列套用=1.743=1.743）B Bd d扁平轮胎在理想轮辋上的断面宽度，扁平轮胎在理想轮辋上的断面宽度，cmcmd d圆形轮胎设计断面高与扁平轮胎最大断面高之差，圆形轮胎设计断面高与扁平轮胎最大断面高之差，c
20、mcmH H最大断面高最大断面高 ( (普通断面轮胎最大断面高普通断面轮胎最大断面高H = 1.01H = 1.01设计断面高，设计断面高， 扁平轮胎最大断面高扁平轮胎最大断面高H=l.O2H=l.O2设计断面高设计断面高) )，cmcm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高分子科学与工程学院以以9.00-209.00-20载重轮胎负荷能力计算为例。载重轮胎负荷能力计算为例。已知条件：已知条件：D=l018.5mmD=l018.5mm，B B1 1=259mm, W=259mm, W1 1=177.8mm,=177.8mm, P=588kPa P=588kPa，D DR
21、 R= 508mm= 508mm，K KD D ( (双胎双胎)= 1.l)= 1.l， K KS S ( (单胎单胎)= 1.l4)= 1.l4负荷计算公式为：负荷计算公式为：320.5851.390.2310.425 9.8 10( 1.02 10)()RWKPBDB3 .141sin1801111BWBB 将已知数值代入上列公式中，首先求取将已知数值代入上列公式中，首先求取S值，再求值，再求WD双胎负双胎负荷，最后计算单胎负荷荷，最后计算单胎负荷WS。 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院117.78180sin ()25.9B25.9141.3-=oo)(047.2596. 09
22、.25cm=20（KN） )(8 .2214. 120KNWS（增加气压（增加气压70KPa） 320.5851.390.2311.10.4259.810(1.0210588)25.047(50.825.047)DW=高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院3-3 3-3 外胎外轮廓设计外胎外轮廓设计D外直径；外直径；B断面宽；断面宽；H断面高；断面高；d胎圈着合直径；胎圈着合直径；C两胎圈间距离；两胎圈间距离；b行驶面弧度宽度；行驶面弧度宽度；h行驶面弧度高度；行驶面弧度高度；H1断面中心以下断断面中心以下断 面高；面高；H2断面中心线以上断面中心线以上 断面高；断面高；高分子科学与工程学院
23、高分子科学与工程学院一、外胎外轮廓的轮廓尺寸一、外胎外轮廓的轮廓尺寸B B、D D、d d、C C、H H、b b、h h、H H1 1 、H H2 2轮胎尺寸：轮胎硫化模具的内缘尺寸轮胎尺寸：轮胎硫化模具的内缘尺寸BB- - 断面膨胀率断面膨胀率BBBBB - B - 轮胎断面宽轮胎断面宽B- -充气轮胎断面宽充气轮胎断面宽在在1.091.091.171.17之间。断面高宽比之间。断面高宽比一般断面高宽比一般断面高宽比BH1 1的斜交胎，断面宽膨胀率的斜交胎，断面宽膨胀率BB/BH1 lH/Bl的人造丝斜交轮胎，的人造丝斜交轮胎，D/DlD/Dl，约为，约为0.9900.9900,9990,
24、999；尼龙；尼龙斜交轮胎则不同，其斜交轮胎则不同，其H/BH/B值无论是大于或小于值无论是大于或小于1 1，充气外直径均增大，一般，充气外直径均增大，一般约增加约增加0.10.12.5%2.5%。 模型断面高模型断面高H H根据轮胎外直径根据轮胎外直径D D和着合直径和着合直径d d计算求得。计算求得。DDDD/ )(21dDH高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院外胎的与外胎的与H/B、W1/B的关系见表的关系见表2-1所列。所列。表表2-12-1不同高宽比不同高宽比(H/B)(H/B)轮胎的膨胀率轮胎的膨胀率轮胎规格轮胎规格骨架材料骨架材料轮辋宽度轮辋宽度（W1）mm模型断模型断面宽面
25、宽(B)mm模型外模型外直径直径(D)mmW1/BH/BD/DB/B9.00-20R15222610220.6731.1350.9981.1067.50-20R1271869500.6831.1850.9941.0979.00-20N17822410120.7951.1231.0041.1239.00-20N15221710120.7001.1591.0041.1567.50-20R1401928910.7290.9951.0081.06318.4-30R40646015310.8830.8300.9991.02211-24N25430010960.8470.8031.0261.06723.5
26、-25N49559016150.8390.8320.9971.02529.5-29N63576020080.8360.8401.0011.007高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院断面水平轴位置的确定断面水平轴位置的确定 断面水平轴位于断面最宽处，是轮胎在负荷下法向变形最大的位置，断面水平轴位于断面最宽处，是轮胎在负荷下法向变形最大的位置，用用H H1 1/H/H2 2表示。一般表示。一般H H1 1/H/H2 2值在值在0.800.800.950.95范围内，其大小根据材料分布图内范围内，其大小根据材料分布图内轮廓曲线确定。轮廓曲线确定。H H1 1: :胎圈基部至断面中心线高度胎圈基部
27、至断面中心线高度H H2 2：断面中心线至胎冠的高度：断面中心线至胎冠的高度H H1 1和和H H2 2值可以通过值可以通过H H1 1/H/H2 2值计算求得。值计算求得。 H= HH= H1 1+H+H2 2 H H1 1= H= H1 1/H/H2 2* *H H2 2 H H2 2= H- H= H- H1 1高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 F F1 1、F F2 2范围内胎侧厚，基本相等，才能保证从坚硬的胎圈和胎肩向范围内胎侧厚，基本相等，才能保证从坚硬的胎圈和胎肩向柔软胎侧均匀过渡，才能保证最大曲挠度位于水平轴上。此外，柔软胎侧均匀过渡，才能保证最大曲挠度位于水平轴上。此
28、外， F F1 1、F F2 2应尽可能大些，以求胎侧部位有较大曲挠范围。应尽可能大些，以求胎侧部位有较大曲挠范围。H H1 1/H/H2 2的影响因素：的影响因素：a. H/Ba. H/B值值 H/BH/B取值大，胎侧长，取值大，胎侧长， H H1 1/H/H2 2易取大易取大些，使水平轴适当高些，以防应力集中于胎圈。些，使水平轴适当高些，以防应力集中于胎圈。反之反之H/BH/B小，则胎侧短，小，则胎侧短， H H1 1/H/H2 2值应取小些，使水值应取小些，使水平轴适当低些，以免应力集中于胎肩。平轴适当低些，以免应力集中于胎肩。 b. C/Bb. C/B值值 C/BC/B值大，值大， H
29、 H1 1/H/H2 2取值应小些。取值应小些。c. c. 花纹深度花纹深度 花纹沟比较深，即胎冠比较厚花纹沟比较深，即胎冠比较厚时，时， H H1 1/H/H2 2值应取小些。反之，取大些。值应取小些。反之，取大些。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院H H1 1/H/H2 2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；变较集中，易造成胎侧子口折断；H H1 1/H/H2 2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
30、，容易造成肩空或肩裂。造成肩空或肩裂。3.3.行驶面宽度行驶面宽度b b和弧度高和弧度高h h的确定的确定 b b的确定的确定)(BbBb b的大小不宜超过胎圈外缘曲线和轮辋边缘曲线相交点宽度，负荷下的大小不宜超过胎圈外缘曲线和轮辋边缘曲线相交点宽度，负荷下有有9598%的宽度与路面接触。的宽度与路面接触。 行驶面宽度行驶面宽度b b和弧度高和弧度高h h是决定胎冠形状的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、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。牵引性能、附着性能及滚动阻力。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院b b值过大时即行使面过宽
31、时，胎肩增厚，生热量过高，散热困难，以致值过大时即行使面过宽时，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；造成胎肩、胎冠脱层而早期损坏，影响轮胎的使用寿命；b b值过小即行使面过窄，胎面与路面接触面积小，平均单位压力增大，极值过小即行使面过窄，胎面与路面接触面积小，平均单位压力增大，极易早期磨损。易早期磨损。 h h值的确定值的确定)(HhHh h 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；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 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。值过小时，虽然耐磨性
32、能和附着性能得以提高，但胎肩过厚，影响散热。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 一般轮胎一般轮胎b/Bb/B值小则值小则h/Hh/H值宜选小值；值宜选小值；b/Bb/B值大则值大则h/Hh/H可选大值，应视可选大值，应视轮胎类型、胎面花纹、使用要求而定，不同类型轮胎的轮胎类型、胎面花纹、使用要求而定，不同类型轮胎的b/Bb/B，和，和b/Hb/H取值取值范围见表范围见表2-22-2所列。所列。 轮胎类型轮胎类型b/Bb/Bh/Hh/H轮胎类型轮胎类型b/Bb/Bh/Hh/H轿车轮胎轿车轮胎0.750.750.950.950.0300.0300.0500.050越野花纹越野花纹0.850.
33、850.950.950.0600.0600.0850.085载重轮胎载重轮胎工程轮胎工程轮胎0.850.850.950.950.0400.0400.0600.060普通花纹普通花纹0.750.750.800.800.0350.0350.0550.055拖拉机拖拉机轮胎轮胎0.900.900.980.980.0800.0800.1000.100混合花纹混合花纹0.800.800.850.850.0550.0550.0650.065表表2-2 2-2 不同类型轮胎不同类型轮胎b/Bb/B和和h/Hh/H取值范围取值范围 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院（4 4）着合宽度）着合宽度C C和着
34、合直径和着合直径d d的确定的确定 C C值的确定值的确定 轮胎两胎踵间的距离，称为胎圈着合轮胎两胎踵间的距离，称为胎圈着合宽度宽度C,C,其值根据设计轮辋宽度其值根据设计轮辋宽度W W而定，一般而定，一般等于或略小于等于或略小于W W，但不易减小过大，以，但不易减小过大，以15152525mmmm为宜。为宜。 轮胎适用于一种轮辋的，两者采用相同的数值，轮胎适用两种轮辋的，轮胎适用于一种轮辋的，两者采用相同的数值，轮胎适用两种轮辋的，以窄轮辋为准，或者兼顾。以窄轮辋为准，相当于使轮胎的断面水平轴上以窄轮辋为准，或者兼顾。以窄轮辋为准，相当于使轮胎的断面水平轴上移，使剪切应力上移到胎肩部位；切忌
35、按宽轮辋取值，以免在窄轮辋上使移，使剪切应力上移到胎肩部位；切忌按宽轮辋取值，以免在窄轮辋上使用时，造成胎圈应力集中，而早期损坏。用时，造成胎圈应力集中，而早期损坏。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 d d 的确定的确定 胎圈着合直径胎圈着合直径d,d,根据轮辋的类型和直径设计。其设计原根据轮辋的类型和直径设计。其设计原则应满足轮胎装卸则应满足轮胎装卸方便方便和着合和着合紧密紧密两点要求。两点要求。a.a. 平底轮辋平底轮辋 胎圈着和直径胎圈着和直径大于大于轮辋直径轮辋直径1.01.01.51.5毫米。毫米
36、。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院b.斜底轮辋斜底轮辋 胎踵部分着合直径较轮辋相应部分直径胎踵部分着合直径较轮辋相应部分直径小小1.0 2.0毫米，以便着合紧密。胎趾着合部分直径应毫米，以便着合紧密。胎趾着合部分直径应 较轮辋相应部分直径较轮辋相应部分直径大大1.0 1.5毫米。毫米。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院d.无内胎轮辋无内胎轮辋 为保证气密性，胎圈着合直径比轮辋直径为保证气密性，胎圈着合直径比轮辋直径小小 2 3毫米毫米,并且进行并且进行角度角度设计。设计。c.深式轮辋深式轮辋 为着合紧密，胎圈着合直径为着合紧密，胎圈着合直径小于小于轮辋直径轮辋直径1.0 1.5毫
37、米。毫米。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院二二. 外胎各部位弧度的确定外胎各部位弧度的确定Rn R1 R2 R3 R4 R5nRnR（1）胎冠弧度半径）胎冠弧度半径Rn 的设计的设计nRnR 一个弧度半径一个弧度半径R Rn n的设计的设计适于在胎冠较窄，弧度高较小的情况下使用。适于在胎冠较窄，弧度高较小的情况下使用。圆心位于断面水平轴上。圆心位于断面水平轴上。胎冠弧度有两个弧度构成，可收到提高胎冠弧度有两个弧度构成，可收到提高胎面耐磨性能和分散胎肩应力的良好效果。胎面耐磨性能和分散胎肩应力的良好效果。 两个弧度半径两个弧度半径Rn 的设计的设计nR高分子科学与工程学院高分子科学与工程
38、学院282hhbRn=（2540%）RnnRnR 三个弧度半径三个弧度半径Rn 的设计的设计 nR这种设计既能保证胎冠行驶面的平坦性，提高这种设计既能保证胎冠行驶面的平坦性，提高胎面耐磨性能，又不至于增加胎肩厚度。胎面耐磨性能，又不至于增加胎肩厚度。（2）胎侧弧度半径的确定）胎侧弧度半径的确定上胎侧弧度半径上胎侧弧度半径R R1 1计算公式为：计算公式为：bBLbBhHR22221)(41)(221HL 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院式中式中 L：胎肩切线长度：胎肩切线长度 （L在轮胎断面中心轴的投影长在轮胎断面中心轴的投影长 度约为度约为H2的的50% ，见右图），见右图） aCB
39、cHHaCBR22)1(2)2(412下胎侧弧度半径下胎侧弧度半径R R2 2的确定的确定式中式中 Hc为轮辋轮缘高度为轮辋轮缘高度,由测量所得。由测量所得。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院胎圈曲线弧度半径胎圈曲线弧度半径R R4 4、R R5 5的设计的设计胎圈曲线弧度依据轮辋边缘曲线弧度设计。设计原则是两者要很好的吻合。胎圈曲线弧度依据轮辋边缘曲线弧度设计。设计原则是两者要很好的吻合。胎踵半径胎踵半径R R5 5要大于轮辋相应部位半径要大于轮辋相应部位半径R RE E0.50.51.51.5毫米。毫米。轮辋边缘接触的胎圈半径轮辋边缘接触的胎圈半径R R4 4小于轮辋边缘半径小于轮辋
40、边缘半径R RD D0.5 0.5 1.01.0毫米，圆心低毫米，圆心低1.0 1.0 1.51.5毫米。毫米。下胎侧自由半径下胎侧自由半径R R3 3R R2 2和胎圈轮廓半径和胎圈轮廓半径R R4 4用用R R3 3连接，连接，一般一般R R3 3约为约为R R2 2的的252540%,40%,R R3 3值易小，便于增加下胎侧至胎圈过值易小，便于增加下胎侧至胎圈过渡位置的厚度，加强胎圈强度。渡位置的厚度，加强胎圈强度。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院三、三、外轮廓曲线外轮廓曲线绘制步骤绘制步骤 （1）画出中心线）画出中心线 （2）由断面宽）由断面宽B和上下高和上下高H1、H2确定
41、外轮廓曲线的确定外轮廓曲线的 左侧点、右侧点、上端点及下端点。左侧点、右侧点、上端点及下端点。 （3）根据）根据b和和c确定胎面宽及胎圈宽共四点。确定胎面宽及胎圈宽共四点。 （4）绘出胎冠圆弧）绘出胎冠圆弧Rn，其中心在纵轴上。，其中心在纵轴上。 （5）绘出上胎侧圆弧）绘出上胎侧圆弧R1，其中心在水平轴上。，其中心在水平轴上。 （6）画出胎肩切线）画出胎肩切线L。 （7）画过渡弧）画过渡弧Rn （8）绘出下胎侧圆弧）绘出下胎侧圆弧R2。 （9）绘出胎圈弧）绘出胎圈弧R5、R4并进行过渡连接。并进行过渡连接。 （10）绘出）绘出R3 高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院3-4 3-4 外胎花
42、纹设计外胎花纹设计一、胎面花纹的作用一、胎面花纹的作用 胎面花纹直接影响轮胎的使用性能和寿命。胎面花纹直接影响轮胎的使用性能和寿命。 胎面花纹起着防滑、装饰、散热作用。它能传递车辆牵胎面花纹起着防滑、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，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。从而保证车辆安全行驶。 试验证明在干燥路面上行驶，轮胎胎面的花纹影响不大，试验证明在干燥路面上行驶，轮胎胎面的花纹影响不大，其摩擦系数值均为其摩擦系数值均为0.60.60.80.8左右，也有高达左右，也有高达1.01.0的。的。 但在潮湿路
43、面上则明显不同，按不同花纹形式其排列顺但在潮湿路面上则明显不同，按不同花纹形式其排列顺序为：横向花纹序为：横向花纹 曲折花纹曲折花纹 纵向花纹纵向花纹无花纹，摩擦系无花纹，摩擦系数由数由0.30.3降至降至0 0，可见胎面花纹的重要作用。，可见胎面花纹的重要作用。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院2.2.胎面花纹设计的基本要求胎面花纹设计的基本要求轮胎与路面纵向和侧向均具有良好的接着性能。轮胎与路面纵向和侧向均具有良好的接着性能。胎面耐磨而且滚动阻力小。胎面耐磨而且滚动阻力小。使用时生热小，散热快、自洁性能好，而且不裂口、不掉块。使用时生热小，散热快、自洁性能好，而且不裂口、不掉块。花纹
44、美观、低噪音，而且便于模具加工。花纹美观、低噪音，而且便于模具加工。 上述要求因相互间存在不同程度的矛盾难以全部满足。胎面花纹设上述要求因相互间存在不同程度的矛盾难以全部满足。胎面花纹设计必须根据轮胎类型结构和使用条件、主次要求、兼顾平衡来确定方案。计必须根据轮胎类型结构和使用条件、主次要求、兼顾平衡来确定方案。 二、花纹饱和度的计算二、花纹饱和度的计算花纹饱和度：花纹块面积占轮胎行驶面面积的百分比叫花纹饱和度。其计花纹饱和度：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：算公式为：%100)1 (%10021SSSSK式中，式中，S1花纹块面积；花纹块面积； S2花纹沟面积；
45、花纹沟面积； S胎面行驶面面积；胎面行驶面面积；高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 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，减小滚动阻力，降低油耗。轮胎的耐磨性，延长使用寿命，减小滚动阻力，降低油耗。 三、花纹种类三、花纹种类1 1）普通花纹：又分横向和纵向花纹）普通花纹：又分横向和纵向花纹适用于沥青路、水泥路、条件好的沙石路。适用于沥青路、水泥路、条件好的沙石路。饱和度饱和度70%-80%70%-80%饱和度指花纹块的面积占行驶面面积的百分比。饱和度指花纹块的面积占行驶面面积的百分比
46、。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2 2）越野花纹）越野花纹 适用于崎岖的山路及泥泞的路。饱和度适用于崎岖的山路及泥泞的路。饱和度 40%-50%40%-50%无无 向向 越越 野野 花花 纹纹有有 向向 越越 野野 花花 纹纹高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院3 3）混合花纹）混合花纹适用于城乡结合部的路况；适用于城乡结合部的路况；饱和度饱和度 50%-60%50%-60%。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院（1 1）胎冠部花纹设计）胎冠部花纹设计 包括花纹沟深度、宽度，基部胶厚度，花纹的排列
47、方包括花纹沟深度、宽度，基部胶厚度，花纹的排列方向以及花纹沟底设计。向以及花纹沟底设计。 花纹沟深度确定花纹沟深度确定 依据：花纹沟深度根据轮胎类型和规格，花纹类型，胎体强依据：花纹沟深度根据轮胎类型和规格，花纹类型，胎体强度，车辆的行驶速度以及要求达到的行驶里程，综合起来考度，车辆的行驶速度以及要求达到的行驶里程，综合起来考虑确定。虑确定。四、花纹设计四、花纹设计高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 通常胎体强度高的轮胎，以胎面磨耗程度衡量轮胎的使用寿命，试验测得，轮胎每行驶1000km，胎面磨耗量约为0.140.l5mm,通过经验公式，用轮胎用轮胎标准行驶里程和轮胎千公里磨耗量计算花纹
48、沟深度，标准行驶里程和轮胎千公里磨耗量计算花纹沟深度，计算公式为:花纹沟深度花纹沟深度=轮胎标准行驶里程轮胎标准行驶里程1000磨耗量高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院 载重轮胎普通花纹深度一般为载重轮胎普通花纹深度一般为111115mm15mm，加深花纹为，加深花纹为15152Omm2Omm。规格大、胎体强度高的轮胎花纹深度可加深；越。规格大、胎体强度高的轮胎花纹深度可加深；越野花纹比同规格的普通轮胎略深野花纹比同规格的普通轮胎略深151530%30%。 为提高轮胎的牵引性能，国外采用超深沟大型胶块花纹，为提高轮胎的牵引性能，国外采用超深沟大型胶块花纹，如如9.00-209.00-20
49、以上规格轮胎，花纹深度可高达以上规格轮胎，花纹深度可高达25mm25mm。裁重轮胎。裁重轮胎根据规格、结构及花纹类型的不同有不同的花纹沟深度范围；根据规格、结构及花纹类型的不同有不同的花纹沟深度范围；见表见表2-32-3所列。所列。高分子科学与工程学院高分子科学与工程学院斜交轮胎斜交轮胎子午线轮胎子午线轮胎轮胎规轮胎规格标志格标志花纹设计深度花纹设计深度轮胎规轮胎规格标志格标志花纹设计深度花纹设计深度普通普通花纹花纹加深加深花纹花纹牵引牵引花纹花纹普通普通花纹花纹加深加深花纹花纹牵引牵引花纹花纹超深牵超深牵引花纹引花纹6 6000010100 016160 06 600R00R10100 01
50、4145 56 6505010105 516165 56 650R50R10105 515150 07 7000011110 017170 07 700R00R11110 015155 517170 07 7505011115 518180 07 750R50R11115 516160 018180 08 8252512120 015150 019190 08 825R25R12120 014140 016165 519190 09 9000012125 517170 020200 09 900R00R12125 514145 517170 020200 01010000013130 0181
