轮胎外轮廓设计.docx

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轮胎外轮廓设计

轮胎外轮廓设计

外胎轮廓设计

一、设计目的

通过查阅资料独立完成橡胶制品课程设计，加强对专业知识的掌握；对10.00—20轮胎的轮廓设计有了一定的了解；通过研究斜交载重轮胎的结构设计程序，掌握技术设计内容：

外胎外轮廓设计、胎面花纹设计、内轮廓设计；掌握斜交轮胎的施工设计。

对橡胶工艺、轮胎工艺及橡胶制品工艺等区域的知识有更深一步的了解。

同时在运用计算机软件作图中，增强了对AutoCAD软件的熟悉与应用。

提高了自主学习的能力和自我思考的能力。

二．主要技术参数

表110.00—20轮胎的技术参数

参数

充气外直

径/mm

充气断面

宽/mm

标准轮辋

花纹类型

层级

单胎

最大负

荷/Kg

相应气

压/KPa

10.00—20

1055

278

7.5（平底）

普通花纹

16P.R

3000

810

表2平底轮辋断面各部位尺寸

轮辋轮廓规格

轮辋宽度

轮缘

胎圈座圆角半径

高度

宽度

半径

A

偏差

G

偏差

E≥

R2

偏差

R3≤

7.5

190

+3.0

-5.0

40.5

±1.2

22.0

20.0

±2.5

8

图1轮辋断面图

三．9.00—20斜交载重轮胎主要尺寸选取

1．主要技术参数的确定

①充气外直径D′=1055mm

②充气断面宽B′=278mm

2．负荷能力计算

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。

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K值的选取,载重轮胎和轿车轮胎选取不相同。

式中：

W－负荷能力，kN

K－负荷系数【K＝1.1（双胎），K＝1.14（单胎）】

P－内压，kPa

DR－设计轮辋直径，cm

W1－轮辋名义宽度，cm

B－为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽,cm

B1－安装在设计轮辋上的新胎充气断面宽，cm

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0.231。

已知条件：

D=l055mm，B1=278mm,W1=190mm，P=810kPa，DR=508mm，KD（双胎）=1.l，

KS（单胎）=1.l4

将已知数值代入公式中，首先求取B值，再求WD双胎负荷，最后计算单胎负荷WS。

B=B1×[1800－arcsin（W1/B1）]/141.30=278×[1800－arcsin（190/278）]/141.30=269.3（mm）

=0.231×1.1×0.425×9.8×10-3×（1.02×10-2×810）0.585×26.931.39（50.8+26.93）

=27.5（KN）

WS=27.5╳1.14=31.38（KN）（增加气压70kPa）

四．外胎外轮廓断面曲线设计

1.外胎各部位尺寸的确定

①轮胎断面宽B的确定

B－胎模型断面宽，mm；B′-轮胎充气断面宽，mm；B′/B－断面膨胀率

轿车轮胎断面向扁平化发展，断面高宽比已成系列化，H/B值分别为0.95、0.88、0.82等。

低于0.82的超低断面轮胎，大部分属子午结构，分别为78,70,65和50系列（即H/B值为0.78,0.70,0.65,0.50）。

一般斜交轮胎H/B＞1，B'/B值在0.9～1.17之间；H/B

取H/B=0.990B'/B=1.130又已知B′=278mm则B=246mm

②轮胎外直径D和断面高H的确定

一般H/B>l的人造丝斜交轮胎，D′/D

设骨架材料为尼龙帘线，取D′/D=1.009，又已知D′=1055mm，则D=1045mm

2.胎圈部位尺寸的确定

①胎圈着合宽度C

此宽度根据设计轮辋宽度W1而定，一般胎圈着合宽度等于设计轮辋宽度W1，有时C可略小于W1，以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15～25mm为宜。

设定C=173mm。

②胎圈着合直经d

装于平底式轮辋的载重轮胎，为便于装卸，胎圈着合直径d比轮辋直径应大0.5～1.5mm。

设定d=508.8mm.

③胎圈部位倾斜角度

平底式轮辋的载重轮胎，胎圈部位角度为0°～1°.设定胎圈部位倾斜角度为0.6°.

④胎圈轮廊曲线

胎圈轮廓根据轮辋轮缘曲线确定，由胎圈弧度半径R4和胎踵弧度半径R5组成

a.胎踵弧度半径R5比轮辋相应部位弧度半径大0.5～1.0mm。

b.胎圈弧度半径R4比轮辋轮缘相应部位弧度半径小0.5～1.0mm，其半径圆心点较轮辋轮缘半径圆心点位置略低1～1.5mm，使轮胎紧贴于轮辋上。

3.断面高及水平轴位置的确定

断面水平轴位于轮胎断面最宽处,是轮胎在负荷下法向变形最大的位置,用H1/H2值表示。

H1/H2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、应变较集中于胎圈部位，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。

模型断面高：

=1/2×（1045-508.8）=268.1mm.

，计算得知：

H1=H-H2

一般上断面高均大于下断面高，因此设定H2=138mm，H1=130.1mm。

4.胎冠部位尺寸的确定

①行驶面宽度b和弧度高h的确定

由表查得载重轮胎普通花纹：

b/B=0.75～0.80；h/H=0.035～0.055，不妨设定该载重轮胎的b/B=0.76，h/H=0.040，又已得知轮胎断面宽B=246mm，H=268.1mm，则b=186.96mm，h=10.724mm.

②胎冠弧度半径的确定

设定胎冠断面形状为正弧形，则弧度半径Rn根据行驶面宽度b和弧度高h计算，

计算公式为：

式中：

α—行驶面弧度的夹角；0.01745—常数，即为π/180；

Rn—胎冠弧度半径，mm；La′—行驶面弧长，mm。

对普通花纹的载重轮胎，采用一个弧度半径Rn，又得知b=186.96mm，h=10.724mm

则计算得知：

Rn=412.8mm，α=26.20，La′=188.56mm.

4.胎侧部位尺寸的确定

胎侧孤度半径R1、R2、R3的确定

一般下胎侧弧度半径R2应大于上胎侧弧度半径R1，而R1和R2的圆心均设在断面水平轴上。

a.上胎侧弧度半径计算公式为:

式中：

L－胎肩切线长度（L在轮胎断面中心轴的投影长度约为H2的50%），mm。

已知H2=138mm，h=10.724mm，B=246mm，b=186.96mm，将L=½H2=69mm代入上式即可计算出R1=208.5mm

b．下胎侧弧度半径的确定

式中：

HR—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（~）,mm；

A—轮辋轮缘宽度，mm；W1—轮辋宽度，mm；

B—轮胎断面宽度，mm；H1—轮胎下断面高，mm；

已知A=22.0mm，a=33/48A=15.125mm，B=246mm，W1=190mm，H1=130.1mm，HR=40.5带入上式计算得出R2=318.2mm

c.下胎侧自由半径R3的确定

一般R3约为R2的25～40%，设定R3为R2×30%=95.5mm

③胎肩轮廓的确定

胎肩部采用切线形的设计方法。

5.外轮廓最终尺寸（单位：

mm）

轮胎断面宽B

轮胎外直径D

胎圈着合直径C

胎圈着合宽度d

模型断面高H

246

1057

173

509.1

273.95

下断面高H1

上端面高H2

行驶面宽度b

弧度高h

胎冠弧度半径Rn

130.1

138

186.96

10.724

412.8

上胎侧弧度半径R1

下胎侧弧度半径R2

下胎侧自由半径R3

胎肩切线长度L

208.5

318.2

95.5

69

五.外轮廓断面图