轮胎结构设计1.pptx

学习目的与要求学习目的与要求通过学习掌握斜交轮胎的结构设计程序，掌通过学习掌握斜交轮胎的结构设计程序，掌握技术设计内容：外胎外轮廓设计、胎面花握技术设计内容：外胎外轮廓设计、胎面花纹设计、内轮廓设计；纹设计、内轮廓设计；掌握斜交轮胎的施工设计；了解内胎、垫带、掌握斜交轮胎的施工设计；了解内胎、垫带、水胎和胶囊设计。水胎和胶囊设计。第三章第三章 结构设计结构设计第一部分第一部分 轮胎结构设计程序轮胎结构设计程序 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 施工设计施工设计 第一节、第一节、成型机头类型成型机头类型 第二节、第二节、成型机头直径的确定成型机头直径的确定 第三节、第三节、成型机头肩部轮廓曲线设计成型机头肩部轮廓曲线设计 第四节、第四节、成型机头宽度计算成型机头宽度计算 第五节、第五节、绘制外胎材料分布图绘制外胎材料分布图 第六节、第六节、外胎施工标准表的制定外胎施工标准表的制定 第七节、内胎、垫带的设计第七节、内胎、垫带的设计轮胎结构设计轮胎结构设计是指通过计算、选择、绘图等方法确定是指通过计算、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。及设计辅助工具的过程。轮胎结构设计直接影响轮轮胎结构设计直接影响轮胎质量及使用性能。胎质量及使用性能。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，古典方法，历史悠久，经验丰富，但缺乏计算数据，只凭经验数据进行只凭经验数据进行 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 轮胎结构设计轮胎结构设计现在广泛采用的传统设计方法，是以现在广泛采用的传统设计方法，是以静静态平衡轮廓理论为设计依据，用薄膜态平衡轮廓理论为设计依据，用薄膜-网络理论为原网络理论为原理指导轮胎设计，理指导轮胎设计，轮胎在模型内的轮廓用几何作图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。法，从外缘轮廓向内进行设计。第一部分第一部分 轮胎结构设计程序轮胎结构设计程序轮胎结构设计分轮胎结构设计分技术设计和施工设计两个阶段技术设计和施工设计两个阶段进行。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；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、垫带和水胎和胎面花纹；设计内胎、垫带和水胎(或胶囊或胶囊)断面曲线；绘制外胎断面曲线；绘制外胎,内胎和垫带设计总图。内胎和垫带设计总图。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、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、内胎及水胎定外胎、内胎及水胎(或胶囊或胶囊)施工标准表；施工标准表；提出外胎，内胎及水胎制造附属工具的技术提出外胎，内胎及水胎制造附属工具的技术要求。要求。在完成设计后，在完成设计后，提出技术设计和施工设计提出技术设计和施工设计说明书说明书。设计任务设计任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第一节、轮胎设计前的准备工作第一节、轮胎设计前的准备工作 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。1车辆的技术性能车辆的技术性能（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。2.2.道路情况道路情况（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)，还有特殊的作 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。3 3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况和使用情况（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。第二节、轮胎技术要求的确定第二节、轮胎技术要求的确定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。架材料品种、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(或部颁标或部颁标准准)及车辆技术状况和发展趋势选定。及车辆技术状况和发展趋势选定。例如轿车采用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，中型和重型载重汽车一般采用平底式深槽式轮辋，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轮辋和平底式宽轮辋(即即55斜底轮辋斜底轮辋)。不同类型车。不同类型车辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。辆有其相对应的轮辋类型、规格及轮廓曲线。3.3.外胎充气外缘尺寸外胎充气外缘尺寸 包括包括充气外直径充气外直径D和充气断面宽和充气断面宽B，按按国家标准国家标准(或部颁标准或部颁标准)所规定的尺寸执所规定的尺寸执行。暂无国家标准行。暂无国家标准(或部颁标准或部颁标准)的轮胎，的轮胎，可以按设计任务书所规定的充气轮胎外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缘尺寸或参考国外轮胎轮辋标准所规定的尺寸进行设计。的尺寸进行设计。4.负荷能力计算负荷能力计算（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轮胎的负荷能力是衡量轮胎质量重要指标之一，其之一，其最大负荷能力与速度、内压、充气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断面宽、轮辋直径和宽度有关。确定确定外胎充气外缘尺寸外胎充气外缘尺寸D和和B后，必须通后，必须通过计算，验算其负荷能力是否符合国家标准，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，因此再进行外缘轮廓设计及计算，因此验算轮胎验算轮胎负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。负荷能力是进行轮胎结构设计的基础。标准负荷：标准负荷：国家标准规定的负荷简称为标准负荷，是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。指在保证轮胎耐久性前提下要求轮胎承受的负荷。理论负荷：理论负荷：通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负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，以大荷，它必须大于标准负荷，但也不能过大，以大2 25%5%为宜。为宜。轮胎负荷标准分为轮胎负荷标准分为单胎负荷和双胎负荷单胎负荷和双胎负荷两种。两种。一般具有双胎并装的载重汽车应计算双胎负荷，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。单胎负荷。理想轮辋理想轮辋：轮辋宽W与充气轮胎断面宽B1之比等于 62.5%的轮辋称之为理想轮辋。海尔公式海尔公式：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（理想轮辋）得出的实验式,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。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轮胎负荷计算公式与负荷系数系数K的选取不相同。的选取不相同。载重轮胎负荷计算基本公式为载重轮胎负荷计算基本公式为:式中：式中：W W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 W W1 1轮辋名义宽度，轮辋名义宽度，cmcm B B 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 B1 1安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，安装在设计轮辆上的新胎充气断面宽，cmcm 0.231-0.231-采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式采用公制计算的换算系数，若用英制计算，此公式 不必乘不必乘0.2310.231。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。轿车轮胎负荷计算基本公式为轿车轮胎负荷计算基本公式为: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，cmcmH 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(3)(3)负荷能力计算实例负荷能力计算实例以以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 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：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。=20（KN）（增加气压（增加气压70KPa）第三节、外胎外轮廓设计第三节、外胎外轮廓设计1 1、外胎模型各部位尺寸代号及其它设计参数、外胎模型各部位尺寸代号及其它设计参数 代号代号(1)外胎模型各部位尺寸代号采用英文字母表示外胎模外胎模型各部位尺寸代号采用英文字母表示外胎模型各部尺寸型各部尺寸(单位为毫米单位为毫米)代号代号，见图，见图2-1所示。可按所示。可按所在部位分为四类：所在部位分为四类：断面形状尺寸：断面形状尺寸：D、B、H；胎冠部尺寸：胎冠部尺寸：b、h、Rn、Rn；胎侧部尺寸：胎侧部尺寸：H1、H2、R1、R2、R3、L；胎圈部尺寸：胎圈部尺寸：c、d、R4、R5、g、。D外直径；外直径；B断面宽；断面宽；H断面高；断面高；d胎圈着合真径；胎圈着合真径；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；L胎肩切线长度胎肩切线长度图图2-1 2-1 外胎模型各部位尺寸代号外胎模型各部位尺寸代号（2)其它设计参数代号其它设计参数代号 常用的代号为常用的代号为:D0代表内压为零时轮胎外直径，代表内压为零时轮胎外直径，B0代表内压零时轮胎断面宽，代表内压零时轮胎断面宽，D代表充气轮胎外直径，代表充气轮胎外直径，B代表充气轮胎断面宽，代表充气轮胎断面宽，H代表充气轮胎断面高代表充气轮胎断面高,f代表下沉量（代表下沉量（f=H-H1)单位均为毫米。单位均为毫米。2、各部位尺寸确定、各部位尺寸确定（1）断面外形尺寸断面外形尺寸断面宽断面宽B的确定的确定 外胎外胎模型断面宽模型断面宽根据根据充气断面宽和充气后断面充气断面宽和充气后断面宽膨胀率宽膨胀率的变化确定。轮胎处于充气条件下使用，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其充气断面宽必然大于 模型断面宽，断面宽增加程模型断面宽，断面宽增加程度用膨胀率度用膨胀率 表示表示计算公式：计算公式：B胎模型断面宽，胎模型断面宽，mmmmB轮胎充气断面宽，轮胎充气断面宽，mmmm 断面膨胀率断面膨胀率 断面膨胀率断面膨胀率 B B/B/B值可通过调查和试值可通过调查和试验数据分析确定。此值验数据分析确定。此值受模型断面高宽比受模型断面高宽比H/BH/B、轮辋宽与断面宽比值、轮辋宽与断面宽比值W W1 1/B/B、帘线性能、帘线性能和帘线胎冠角度等因素影响，和帘线胎冠角度等因素影响，一般有以下一般有以下几种规律。几种规律。a.H/B值越大则值越大。值越大则值越大。H/B值是轮胎结构特征的主要叁数之一值是轮胎结构特征的主要叁数之一 H/B1时时，外胎断面呈长椭圆形，充气后断面膨胀率，外胎断面呈长椭圆形，充气后断面膨胀率增大，增大，达到近乎圆形的平衡轮廓，此时轮胎外径收达到近乎圆形的平衡轮廓，此时轮胎外径收缩缩,可提高胎面耐磨和抗机械损伤性能，可提高胎面耐磨和抗机械损伤性能，适合载重斜适合载重斜交轮胎的设计规律交轮胎的设计规律H/B1时时，轮胎断面呈扁平状，充气后断面外径增大，轮胎断面呈扁平状，充气后断面外径增大，断面膨胀率较小，此时胎面虽然处于伸张状态，但断面膨胀率较小，此时胎面虽然处于伸张状态，但胎体平直，支撑性好，高速度、利于安全操纵，胎体平直，支撑性好，高速度、利于安全操纵，适适合轿车轮胎的设计合轿车轮胎的设计 轿车轮胎断面向扁平化发展，断面高宽比已成系轿车轮胎断面向扁平化发展，断面高宽比已成系列化，列化，H/BH/B值分别为值分别为0.950.95、0.880.88、0.820.82等。低于等。低于0.820.82的超低断面轮胎，大部分属子午结构，分别为的超低断面轮胎，大部分属子午结构，分别为78,7078,70、6565和和5050系列系列(即即H/BH/B值为值为0.78,0.700.78,0.70，0.650.65，0.50)0.50)一般斜交轮胎一般斜交轮胎H/BH/B1 1，值在，值在0.90.91.171.17之间；之间；H/BlH/Bl的纤的纤维子午线轮胎，取值范围为维子午线轮胎，取值范围为1.031.04；H/B1的纤的纤维子午线轮胎，值约为维子午线轮胎，值约为1.02。外直径和断面高的确定外直径和断面高的确定 模型外直径模型外直径D D根据轮胎根据轮胎充气外直径充气外直径DD和充气外直径变化和充气外直径变化比值比值而定。轮胎是在充气条件下使用，其充气后外直径伸张而定。轮胎是在充气条件下使用，其充气后外直径伸张或收缩，用或收缩，用D/DD/D值表示，用下式求模型外直径值表示，用下式求模型外直径D D值。值。一般一般H/Bl的人造丝斜交轮胎，的人造丝斜交轮胎，D/Dl，约为，约为0.9900,999；尼龙斜交轮胎则不同，其；尼龙斜交轮胎则不同，其H/B值无论是大于或小于值无论是大于或小于1，充气，充气外直径均增大，一般约增加外直径均增大，一般约增加0.12.5%。模型断面高模型断面高H根据轮胎外直径根据轮胎外直径D和着合直径和着合直径d计算求得。计算求得。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/B9.00-20R15222610220.6731.1350.9981.1067.50-20R1271869500.6831.1850.9941.0979.00-20N17822410120.7951.1231.0041.1239.00-20N15221710120.7001.1591.0041.1567.50-20R1401928910.7290.9951.0081.06318.4-30R40646015310.8830.8300.9991.02211-24N25430010960.8470.8031.0261.06723.5-25N49559016150.8390.8320.9971.02529.5-29N63576020080.8360.8401.0011.007注：注：R为人造丝帘线，为人造丝帘线，N为尼龙帘线为尼龙帘线（2）胎冠部位尺寸的确定）胎冠部位尺寸的确定行驶面宽度行驶面宽度b和弧度高和弧度高h的确定的确定 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。b值确定应根据轮胎断面宽，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 b b值过小即行驶面过窄，胎面与路面接触面积小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。平均单位压力增大，极易早期磨损。一般设计行驶面宽度一般设计行驶面宽度b b值，值，以不超过下胎侧弧度以不超过下胎侧弧度曲线与轮辋曲线交点的间距为准曲线与轮辋曲线交点的间距为准。b b、h h值确定应根据轮胎断面高，用h/H值控制其二者范围。h h值过大即胎冠曲率过大，胎面与路面接值过大即胎冠曲率过大，胎面与路面接触面积小，耐磨性能差触面积小，耐磨性能差;b;b值过小时，虽然耐磨性能值过小时，虽然耐磨性能和附着性能得以提高，但胎肩过厚，影响散热。和附着性能得以提高，但胎肩过厚，影响散热。一般要求轮胎一般要求轮胎b值在值在95%B以上以上，因此必须同时考虑h值，相互调整，达到最佳配合。一般轮胎一般轮胎b/B值小则值小则h/H值宜选小值；值宜选小值；b/B值大则值大则h/H可选大值，应视轮胎类型、胎面花纹、使用要求可选大值，应视轮胎类型、胎面花纹、使用要求而定，而定，不同类型轮胎的不同类型轮胎的b/B，和，和b/H取值范围见表取值范围见表2-2所列。所列。轮胎类型轮胎类型b/Bh/H轮胎类型轮胎类型b/Bh/H轿车轮胎轿车轮胎0.750.950.0300.050越野花纹越野花纹0.850.950.0600.085载重轮胎载重轮胎工程轮胎工程轮胎0.850.950.0400.060普通花纹普通花纹0.750.800.0350.055拖拉机轮胎拖拉机轮胎0.900.980.0800.100混合花纹混合花纹0.800.850.0550.065表表2-2 不同类型轮胎不同类型轮胎b/B和和h/H取值范围取值范围 胎冠弧度半径胎冠弧度半径 胎冠断面形状有胎冠断面形状有正弧形、反孤形或双胎面正弧形、反孤形或双胎面形状。形状。a.正弧形正弧形 胎冠弧度可用13个正弧度进行设计，其弧度半径Rn根据行驶面宽度b和弧度高h计算，计算公式为：式中式中 行驶面弧度的夹角；行驶面弧度的夹角；0.017450.01745常数，即为常数，即为/180/180；RnRn胎冠弧度半径，胎冠弧度半径，mmmm L La a行驶面弧长，行驶面弧长，mmmm。正弧形胎冠断面形状见图正弧形胎冠断面形状见图2-22-2所示。所示。普通花纹的载重轮胎，普通花纹的载重轮胎，弧度高较小，行驶面较弧度高较小，行驶面较窄，比较平直，宜采用窄，比较平直，宜采用一个弧度半径一个弧度半径RnRn或由或由RnRn和和RnRn两个弧度设计的胎冠，如图两个弧度设计的胎冠，如图2-2(a),Rn2-2(a),Rn值一值一般为般为RnRn的的252540%40%。混合花纹和越野花纹的载重轮胎混合花纹和越野花纹的载重轮胎，行驶面较宽，行驶面较宽，弧度高较大，有时也采用弧度高较大，有时也采用两个弧度两个弧度设计胎冠，这样设计胎冠，这样可制得中部平直、两侧肩部呈圆形的胎冠，利于减可制得中部平直、两侧肩部呈圆形的胎冠，利于减薄胎肩。另一种方法是设计两个弧度高薄胎肩。另一种方法是设计两个弧度高h h和和hh，其，其中中hh ，用弧度高，用弧度高hh求算求算RnRn值，计算公式为：值，计算公式为：再用再用Rn通过弧度高通过弧度高h点与点与Rn的弧相切，形成中部的弧相切，形成中部平直两侧略弯的胎冠形状，如图平直两侧略弯的胎冠形状，如图2-2(b)所示。其行驶面所示。其行驶面弧度为：弧度为：一般轮胎行驶面很少采用一般轮胎行驶面很少采用3 3个弧度半径组成的设计方法。个弧度半径组成的设计方法。反弧形胎冠的轮胎不但反弧形胎冠的轮胎不但接地面积大，同时可提高胎面接地面积大，同时可提高胎面使用寿命，多用于高速轿车轮使用寿命，多用于高速轿车轮胎和飞机轮胎，由于轮胎高速胎和飞机轮胎，由于轮胎高速行驶中，受内压和离心力作用，行驶中，受内压和离心力作用，外直径增大，此时胎冠形状将外直径增大，此时胎冠形状将由反弧形变成正弧形胎面由反弧形变成正弧形胎面:反反弧形胎冠中部凹人量不宜过大，弧形胎冠中部凹人量不宜过大，高速轿车轮胎约为高速轿车轮胎约为0.130.25mm。b.反弧形胎冠弧度反弧形胎冠弧度 胎冠中部凹下呈反弧状，见图胎冠中部凹下呈反弧状，见图2-32-3所示，此种行驶面弧度所示，此种行驶面弧度高高h h值很小，以致出现负值。值很小，以致出现负值。一般宽断面轮胎可一般宽断面轮胎可采用此种设计方法，双采用此种设计方法，双行驶面轮胎的径向和侧行驶面轮胎的径向和侧向刚性较大，侧向刚性向刚性较大，侧向刚性增大利于改善车辆的操增大利于改善车辆的操纵性和稳定性纵性和稳定性;双行驶双行驶面轮胎周向刚性较小，面轮胎周向刚性较小，则有利于减轻车辆传动则有利于减轻车辆传动系统的负荷条件。系统的负荷条件。c.双行驶面胎冠双行驶面胎冠 采用两个相等半径的弧度相连，如图采用两个相等半径的弧度相连，如图2-42-4所示。所示。（3）胎侧部位尺寸的确定）胎侧部位尺寸的确定 断面水平轴位置的确定断面水平轴位置的确定 断面水平轴位于轮胎断面最宽处，是轮胎在负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，用荷下法向变形最大的位置，用H1/H2值表示值表示,一般一般H1/H2值在值在0.800.95，据材料分布图内轮廓曲线确，据材料分布图内轮廓曲线确定。定。H1/H2取值过小即断面水平线位置偏低，接近下取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，易造成胎胎侧，使用过程中，应力、应变较集中，易造成胎侧子口折断；侧子口折断；H1/H2值过大则断面水平轴位置较高，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。应力和应变集中于胎肩部位，容易造成肩空或肩裂。H1和和H2值可通过值可通过H1/H2值计算求得。值计算求得。计算式为：计算式为：胎侧孤度半径胎侧孤度半径R1、R2、R3的确定的确定 胎侧弧度可用胎侧弧度可用1个或个或2个不同半径的弧度绘制，个不同半径的弧度绘制，其弧度半径用计算方法求得，也可采用绘制法直接测其弧度半径用计算方法求得，也可采用绘制法直接测量。量。胎侧弧度分为胎侧弧度分为上胎侧弧度和下胎侧弧度，以断上胎侧弧度和下胎侧弧度，以断断面水平轴为界线断面水平轴为界线,一般上断面高，均大于下断面高，一般上断面高，均大于下断面高，受受W1/B比值的影响，轮胎侧部轮廓难以用一个弧度比值的影响，轮胎侧部轮廓难以用一个弧度完成。完成。W1/B值较大或值较小的轮胎，值较大或值较小的轮胎，下胎侧弧度半下胎侧弧度半经经R2应大于上胎侧弧度半径应大于上胎侧弧度半径R1，而，而R1和和R2的圆心均设的圆心均设在断面水平轴上。在断面水平轴上。a.上胎侧弧度半径计算公式为上胎侧弧度半径计算公式为:图图2-5 上胎侧弧度半径上胎侧弧度半径R1计算示意图计算示意图 式中：式中：L L胎肩切线长度胎肩切线长度(L(L在轮胎断面在轮胎断面中心轴的投影长度约为中心轴的投影长度约为H H2 2的的50%50%，见图，见图2-52-5所示所示)，mmmm。将将 代入上式即可计算出代入上式即可计算出R R1 1 b下胎侧弧度半径的确定下胎侧弧度半径的确定 可用绘图可用绘图直接测出和计算求得直接测出和计算求得。绘图法在断面。绘图法在断面水平轴上取圆心点，以为下胎侧弧度半径，通过水平水平轴上取圆心点，以为下胎侧弧度半径，通过水平轴上断面宽位置作弧，要求相交于轴上断面宽位置作弧，要求相交于轮辋轮缘曲线外侧轮辋轮缘曲线外侧的的2/32/31/41/4处处。计算法通过下式计算出值，见下图所。计算法通过下式计算出值，见下图所示。示。式中：式中：HR 轮辋轮缘高度，轮辋轮缘高度，mm；a下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮 辋轮缘垂线间距离辋轮缘垂线间距离(）,mm；A 轮辋轮缘宽度，轮辋轮缘宽度，mm；W1轮辋宽度，轮辋宽度，mm；B轮胎断面宽度，轮胎断面宽度，mm H1轮胎下断面高，轮胎下断面高，mm；c.下胎侧自由半径下胎侧自由半径 R3 是用以连接上胎侧弧度半径是用以连接上胎侧弧度半径R2和胎圈轮廓半径和胎圈轮廓半径R4弧之间的自由弧之间的自由半径，半径，R3与与R2、R4弧彼此相切，弧彼此相切，使下胎侧至胎圈部位形成均匀圆滑使下胎侧至胎圈部位形成均匀圆滑的曲线。的曲线。一般一般R3约为约为R2的的2540%，取，取1750mm，应视轮胎规格及，应视轮胎规格及胎侧轮廓曲线而定，胎侧轮廓曲线而定，R3值宜小，便值宜小，便于增加下胎侧至胎圈过渡位置的厚于增加下胎侧至胎圈过渡位置的厚度，加强胎圈强度。度，加强胎圈强度。胎肩轮廓的确定胎肩轮廓的确定 可根据轮胎类型、结构的不同，胎肩部可根据轮胎类型、结构的不同，胎肩部有切线形，阶梯形、反弧形和圆形等设计方法，有切线形，阶梯形、反弧形和圆形等设计方法，见图所示。见图所示。图图27 胎肩断面轮廓图胎肩断面轮廓图(a)阶梯形胎肩，阶梯形胎肩，(b)反弧形胎肩，反弧形胎肩，(c)圆形胎肩圆形胎肩a.a.切线形胎肩切线形胎肩 是用直线与胎侧弧度半径是用直线与胎侧弧度半径R1R1弧相弧相切而成，是广泛应用的一种胎肩设计方法。切而成，是广泛应用的一种胎肩设计方法。b.b.阶梯形胎肩阶梯形胎肩 是在切线形胎肩绘制的基础上，是在切线形胎肩绘制的基础上，将切线分为几个阶梯级，这种设计可增加胎将切线分为几个阶梯级，这种设计可增加胎肩部的支撑性能，是中型载重斜交轮胎常用肩部的支撑性能，是中型载重斜交轮胎常用的一种胎肩设计方法，见图的一种胎肩设计方法，见图2-7(a)2-7(a)所示。所示。c.c.反弧形胎肩反弧形胎肩 用反弧替代胎肩切线如图用反弧替代胎肩切线如图2-7(b)2-7(b)所所示。反弧长度在断面中心轴上的投影长度等示。反弧长度在断面中心轴上的投影长度等于于H H2 2的的30%30%，是载重子午线轮胎常用的一种，是载重子午线轮胎常用的一种胎肩设计方法。胎肩设计方法。d.d.圆形胎肩圆形胎肩 是在胎冠弧与胎肩切线交接处，用是在胎冠弧与胎肩切线交接处，用一小弧度相连成圆滑弧形，如图一小弧度相连成圆滑弧形，如图2-7(c)2-7(c)所示，所示，高速轿车轮胎常用此法设计胎肩，连接弧半高速轿车轮胎常用此法设计胎肩，连接弧半径约为径约为151545mm45mm，载重轮胎连接弧半径较小，载重轮胎连接弧半径较小，约为约为5 58mm8mm。（4）胎圈部位尺寸的确定）胎圈部位尺寸的确定 胎圈必须与轮辋紧密配合，使轮胎牢固地安装胎圈必须与轮辋紧密配合，使轮胎牢固地安装在轮辋上，因此胎圈轮廓应根据在轮辋上，因此胎圈轮廓应根据轮辋轮缘和圈座尺寸轮辋轮缘和圈座尺寸进行设计，进行设计，包括两胎之间距离、胎圈着合直径、胎圈包括两胎之间距离、胎圈着合直径、胎圈轮廓各部位弧度半径轮廓各部位弧度半径等。等。两胎圈之间距离两胎圈之间距离 又称又称胎圈着合宽度胎圈着合宽度C C，此宽度，此宽度根据设计轮辋宽度根据设计轮辋宽度W W1 1而定，而定，一般胎圈着合宽度等于设计轮辋宽度一般胎圈着合宽度等于设计轮辋宽度W W1 1，有，有时时C C可略小于可略小于W W1 1，利于改善轮胎的耐磨性能和增大胎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，以侧刚性，但减少的数值不宜过大，以151525mm25mm为宜。为宜。胎圈着合直经胎圈着合直经d 此值此值与轮胎和轮辋类型关系密切与轮胎和轮辋类型关系密切，不同类型轮胎所用轮，不同类型轮胎所用轮辋不同，所对应的轮胎胎圈着合直径辋不同，所对应的轮胎胎圈着合直径d d的取值方法不相同。的取值方法不相同。A、装于平底式轮辋的载重轮胎、装于平底式轮辋的载重轮胎 为便于装卸，为便于装卸，胎圈着合直径胎圈着合直径d比轮辋直径应比轮辋直径应大大0.51.5mm。B、装装在在5斜底轮辋上的载重轮胎斜底轮辋上的载重轮胎 为使胎圈紧密着合，为使胎圈紧密着合，胎踵部位着合直径比轮辋相应部位胎踵部位着合直径比轮辋相应部位直径应直径应小小1 12mm2mm；而胎趾平直部位的着合直径比轮辋相应部；而胎趾平直部位的着合直径比轮辋相应部位直径应位直径应大大mmmm左右左右。C、装于深槽式轮辋的有内胎轿车轮胎装于深槽式轮辋的有内胎轿车轮胎 胎圈着合直轻比轮辋相应部位胎圈着合直轻比轮辋相应部位直径应小直径应小0 01.5mm1.5mm；而；而无内胎轿车轮胎无内胎轿车轮胎，为提高轮胎的密封性，为提高轮胎的密封性能，胎圈直径比轮辋相应部位直轻应能，胎圈直径比轮辋相应部位直轻应小小2 23mm3mm。D、装于装于15斜底深槽式轮辋的无内胎载重轮胎斜底深槽式轮辋的无内胎载重轮胎 胎圈直径比轮辋相应部位直径胎圈直径比轮辋相应部位直径小小2 24mm4mm。E、装于全斜底式轮辋工程车辆用的无内胎轮胎装于全斜底式轮辋工程车辆用的无内胎轮胎 一般胎圈着合直径比轮辋相应部位直径应一般胎圈着合直径比轮辋相应部位直径应小小3 36mm6mm。胎圈部位倾斜角度胎圈部位倾斜角度 轮胎胎圈从胎踵至胎趾，常设计成带有轮胎胎圈从胎踵至胎趾，常设计成带有一定倾斜角度的着合面，便于与轮辋圈座紧一定倾斜角度的着合面，便于与轮辋圈座紧密配合。密配合。用于用于平底式轮辋的载重轮胎平底式轮辋的载重轮胎，胎圈部位角，胎圈部位角度为度为0011；用于用于55斜底式轮辋斜底式轮辋的轮胎，胎圈角度为的轮胎，胎圈角度为55；用于用于1515斜底深槽式轮辋的无内胎载重轮斜底深槽式轮辋的无内胎载重轮胎，胎，胎圈角度为胎圈角度为16161717。无内胎轮胎无内胎轮胎，为保证轮胎良好的气密性，不但缩小胎圈，为保证轮胎良好的气密性，不但缩小胎圈着合直径，而且增大胎趾部位倾斜角度，与轮辋达到接合紧着合直径，而且增大胎趾部位倾斜角度，与轮辋达到接合紧密的目的。密的目的。无内胎轿车轮胎，胎圈部位一般采用无内胎轿车轮胎，胎圈部位一般采用两个倾斜角度，胎两个倾斜角度，胎踵处第一角度为踵处第一角度为1010，距胎趾，距胎趾4 45mm5mm处为第二角度，一般采处为第二角度，一般采用用2525轿车胎轿车胎载重胎 胎圈轮廊曲线胎圈轮廊曲线 胎圈轮廓根据轮辋轮缘曲线确定，由胎圈弧度胎圈轮廓根据轮辋轮缘曲线确定，由胎圈弧度半径半径R4和胎踵弧度半径和胎踵弧度半径R5组成，见图组成，见图2-8所示。所示。a.胎踵弧度半径胎踵弧度半径R5比轮辋相应部位弧度半径比轮辋相应部位弧度半径大大0.51.0mm。b.胎圈弧度半径胎圈弧度半径R4比轮辋轮缘相应部位弧度半径比轮辋轮缘相应部位弧度半径小小0.51.0mm，其其半径圆心点半径圆心点较轮辋轮缘半径圆心点位置较轮辋轮缘半径圆心点位置略略低低11.5mm，使轮胎紧贴于轮辋上。使轮胎紧贴于轮辋上。图图2-82-8轮胎胎圈设计示意图轮胎胎圈设计示意图（a a）平底轮辋载重轮胎；）平底轮辋载重轮胎；(b)5(b)5斜底轮辋载重轮胎；斜底轮辋载重轮胎；(c)(c)深槽轮辋轿车轮胎；深槽轮辋轿车轮胎；(d)(d)深槽轮辋无内胎轿车轮胎；深槽轮辋无内胎轿车轮胎；(e)(e)深槽轮辋无内胎载重轮胎深槽轮辋无内胎载重轮胎 3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 第四节、外胎胎面花纹设计第四节、外胎胎面花纹设计1.胎面花纹的作用胎面花纹的作用 胎面花纹直接影响轮胎的使用性能和寿命。胎面花纹起着防滑、装饰、散热作用。它能传防滑、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。有良好的接着性能，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，其摩擦系数值均为0.60.8左右，也有高达1.0的。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：横向花纹横向花纹 曲折花纹曲折花纹 纵向花纹纵向花纹无花纹无花纹，摩擦系数由0.3降至0，可见胎面花纹的重要作用。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轮胎与路面纵向和侧向纵向和侧向均具有均具有良好的接着性能良好的接着性能。胎面胎面耐磨耐磨而且而且滚动阻力小滚动阻力小。使用时使用时生热小，散热快、自洁性能好，而且不裂口、生热小，散热快、自洁性能好，