毕业论文轮胎结构设计Word下载.doc

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AutoCAD

目录

摘要................................................................1

Abstract.....................................................................2

第一章前言.............................................................4

第二章9.00-20中型载重轮胎的结构设计............................5

2.1设计前的准备工作..........................................5

2.1.1车辆的技术性能........................................5

2.1.2道路情况..............................................5

2.1.3国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况............5

2.2轮胎技术要求的确定........................................5

2.2.1轮胎类型..............................................5

2.2.2轮辋的选择............................................5

2.2.3外胎充气外缘尺寸和标准气压和标准负荷..................6

2.3外胎外轮廓设计............................................7

2.3.1外胎模型各部位尺寸代号................................7

2.3.2各部位尺寸确定........................................8

2.3.3胎冠部位尺寸的确定....................................8

2.3.4胎侧部尺寸............................................9

2.3.5胎圈部位尺寸..........................................11

2.3.6外轮廓的绘制..........................................11

2.4外胎胎面花纹设计..........................................12

2.4.1胎面花纹设计作用......................................12

2.4.2胎面花纹设计的基本要求................................12

2.4.3花纹饱和度计算........................................12

2.4.4胎面花纹设计内容......................................12

2.5外胎内轮廓设计............................................14

2.5.1胎身结构设计..........................................14

2.5.2胎圈结构设计..........................................16

2.5.3胎面各种胶片厚度的确定................................17

2.5.4特征部位成品厚度确定..................................17

2.5.5内轮廓曲线数据确定....................................18

2.5.6内轮廓绘制原则........................................18

2.5.7外胎总图及有关设计图纸的绘制..........................19

第三章总结.......................................................20

参考文献.....................................................................21

附录.........................................................................22

致谢................................................................23

第一章前言

随着现在社会不断的进步。

汽车普遍越来越多，轮胎的需求也越来越大。

汽车工业的发展极大的推动了轮胎工业的快速发展

当今，我国轮胎行业虽还未赶超发达国家。

但也已经成为全球最大的轮胎生产国。

我国轮胎行业与国外轮胎行业的竞争，说到底是技术水平的较量，要想赶超国外先进水平，必须坚持技术创新，改进轮胎的设计、制造工艺和生产管理，是我国轮胎工业技术水平产生一个飞跃。

轮胎结构设计直接影响轮胎质量及使用性能。

中型载重轮胎主要配套在载重汽车、越野汽车、自卸货车、各种专用车和拖车等上使用，起行驶路面较为复杂，有良好的柏油和水泥路，也有较差的碎石路、泥土路、泥泞路、冰雪路，甚至无路面条件等，行驶速度不高，但负荷较大。

轮胎结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论为设计依据，用薄膜-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。

技术设计时收集为设计提供依据的技术资料；

确定轮胎的技术性能；

设计外胎外轮廓和胎面花纹及内轮廓曲线。

外轮廓的设计需要进行断面形状尺寸的确定，胎冠部位尺寸的确定，胎侧部位尺寸的确定，胎圈部位尺寸的确定。

外胎花纹的确定，外胎内轮廓的设计包括胎身结构设计，胶片设计，胎圈结构设计，轮廓图、花纹的绘制等。

胎面花纹设计内容包括花纹类型的选取，花纹沟深度、宽度和花纹块面积计算，花纹角度、花纹沟底槽及花纹周节设计。

外胎内轮廓设计根据轮胎结构设计的经验设计法，外胎外轮廓曲线确定后，可进行外胎内轮廓设计。

设计内容包括：

确定胎面胶、胎侧胶的厚度和宽度；

胎身帘布层和胶片的结构和尺寸；

胎圈结构设计；

特征点厚度计算以及进行内轮廓曲线绘制

本文对9.00-20.10PR轮胎结构设计进行介绍.

第二章9.00-20中型载重轮胎的结构设计

设计任何一种充气轮胎，都以车辆类型和使用条件以及轮胎的强度和经济性，力求做到既性能优良又经济实用。

但是，对轮胎的要求，不能同时兼顾。

这就要求在选取设计参数时，根据具体情况分析后酌情而定。

2.1、设计前的准备工作

轮胎是车辆驱动机构的主要配件，设计时应依据车辆技术性能及车辆的使用条件，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，全面分析进行设计。

2.1.1、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、车辆的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。

2.1.2、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），及特殊的作业环境，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

2.1.3、国内外同规格或类似规格轮胎的结构和使用情况

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。

2.2、轮胎技术要求的确定

2.2.1、轮胎类型

1、轮胎规格9.00-20层级10

2、轮胎结构斜交轮胎

3、胎面花纹载重轮胎普通花纹（横向花纹）

4、骨架材料尼龙帘线，1400dtx/2

2.2.2、轮辋的选择

　根据轮胎类型和规格，按国家标准及车辆技术状况和发展趋势选定。

中型载重轮胎汽车一般采用平底式轮辋和平底式宽轮辋（即5°

斜底轮辋）。

轮辋的断面形状及各基本参数：

A、B、G、Dr、R2、R3

标准轮辋7.00

轮辋宽度（A）

178mm

轮缘高度（G1）

38±

1.2mm

标准轮辋直（Dr）

514.4mm

轮缘弧度（R2）

19mm

轮缘宽度（B）

21mm

圈座弧度（R3）

8mm

2.2.3、外胎充气外缘尺寸和标准气压和标准负荷

轮胎规格

层级

充气外直径

D′

充气断面宽B′

标准气压（KPa）

标准负荷（kg）

9.00-20

10

1018mm

259mm

490

2095

外胎充气外缘尺寸：

包括充气外直径D′和充气断面宽B′，按国家标准所规定的尺寸执行。

负荷能力计算：

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。

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。

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。

通过计算得到的轮胎的负荷可称为理论负荷，它必须大于标准符合，但也不能过大，（WS-W标）/W标在2%～15%的范围内。

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，双胎负荷能力较单胎负荷能力小。

常用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%的标准条件下得出的实验式，具有这种比值的轮辋称之为理想轮辋，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。

载重轮胎负荷能力计算基本公式为：

W=0.231K×

0.476×

9.8×

10-3×

（1.02×

10-2P）0.585×

Bm1.39（DR+Bm）

=7.37×

P0.585×

Bm=B′×

（180O-sin-1A/B′）/141.3O

式中：

W—负荷能力，KN

A—设计轮辋宽度，cm

Bm—A/B′为62.5%的理想轮辋上的轮胎充气断面宽，cm

B′—安装在设计轮辋上的新胎充气断面宽，cm

K—负荷系数，K=1.1（双胎）

P—内压，KPa

DR—轮辋名义直径，cm

0.231—采用公制计算的换算系数

9.00-20-10PR轮胎负荷能力计算：

（选用I型平底轮辋，轮辋轮廓规格7.0）

已知条件：

D′=1018mm，B′=259mm，A=178mm，PD=490KPa，DR=514.4mm，KD=1.1

Bm=B′×

=25.036cm

W=0.231×

1.1×

25.0361.39（51.44+25.036）

=20.425KN

WS=20.425×

1.14=23.285KN

W标=2095×

10-3=20.531KN

（WS-W标）/W标×

100%=13.4%

在要求的2%~15%的范围内，所以符合要求。

2.3、外胎外轮廓设计

2.3.1、外胎模型各部位尺寸代号

可按所在部位分为四类（共18个）

断面形状尺寸：

D、B、H

胎冠部尺寸：

b、h、Rn、Rn＇

胎侧部尺寸：

H1、H2、R1、R2、R3、L

胎圈部位尺寸：

C、d、R4、R5、g

2.3.2、各部位尺寸确定

①断面外形尺寸

a.断面宽B的确定。

外胎模型断面宽根据充气断面宽和充气后断面宽膨胀率的变化确定。

轮胎处于充气条件下使用，其充气断面宽必然大于模型断面宽，断面宽增加程度膨胀率B＇/B表示

B—外胎模型断面宽

B＇—轮胎充气断面宽

B＇/B—断面膨胀率

此次设计9.00-20工业轮胎H/B＞1，B＇/B值在1.09～1.17之间；

H/B<

l，B＇/B在1.00～1.07之间。

B＇/B=1.13由于考虑到为了使充气外直径符合国家标准，工业轮胎高宽比应该大于1.所以其值取1.13。

B=259/1.13=229mm

b.外直径D的确定

模型外直径D根据轮胎充气外直径D＇和充气外直径的变化比值而定。

D=D′/（1+0.1%～2.5%）

D—外直径

D＇—充气外直径

尼龙斜交轮胎其H/B值无论是大于或小于1，充气外直径均增大，一般约增加0.1%～2.5%，本次设计9.00-20中型载重轮胎。

取1.3%

D=D′/（1+1.3%）

=1005mm

c.断面高的确定

模型断面高H根据轮胎外直径D和着合直径d计算求得：

d=Dr-（1～2）mm

=514.4-1.4=513mm

H=（D-d）/2=246mm

根据轮胎规格9.00-20-10PR是属于中型载重轮胎，

H/B=1.074＞1

假设成立。

2.3.3胎冠部位尺寸的确定

胎冠时轮胎的行驶面，承受冲击与磨损，产生抓着力，保护帘布层免受损伤。

因而要求具有一定的弹性和强度、耐刺穿性、耐磨耐撕裂性、耐老化性及有花纹。

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。

a.行驶面宽度b的确定

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，若b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。

一般设计行驶面宽度b值，以不超过下胎侧弧度曲线与轮辋曲线交点的间距为准。

载重轮胎普通花纹：

b/B=0.75～0.80取0.78

b=B×

（b/B）

=229×

0.78

=179mm

b.行驶面弧度高h的确定

用h/H值控制其一定范围。

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；

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。

h/H=0.035～0.055取0.045

h=H×

（h/H）

=246×

0.045

=11.1mm

c.胎冠弧度半径Rn的确定

La=0.01745Rnα

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

根据已知条件，带入公式得

胎冠弧度半径：

Rn=1792/8×

11.1+11.1/2

=366mm

行驶面弧度的夹角：

α=2sin-1（179/2）/366

=28.3o

行驶面弧长：

La=0.01745×

366×

28.3o

=181mm

Rn″=8～12mm取10mm

2.3.4、胎侧部尺寸：

H1、H2、R1、R2、R3、L

胎侧是贴在胎体帘布层两侧的胶层。

保护胎体侧部帘布层免受机械损伤和大气侵蚀。

胎侧常在屈挠下工作，其厚度宜薄，便于屈挠变形。

a.断面水平轴（H1、H2）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；

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。

H1和H2值可通过H1/H2值计算求得。

H1/H2=一般在0.80～0.95取0.88

H1+H2=H

可通过H1/H2计算求得：

H2=H/（1+H1/H2）

=246/1.88

=131mm

H1=H-H2=246-131=115mm

b.胎肩切线L的确定

L表示胎肩切线长度，指胎肩点到胎肩切线L和R1切点之间的距离。

L—约为H2的50%。

L=50%H2=0.5×

131=65.5mm

c.胎侧部位尺寸确定

下胎侧轮胎半径R2计算示意图上胎侧轮胎半径R1计算示意图

上胎侧弧度半径计算公式：

（R1的圆心在断面水平轴上）

=214mm

下胎侧弧度半径计算公式：

（R2的圆心在断面水平轴上）

=256mm

A—轮辋宽度mm；

G—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，a=（2/3～