【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 胎側(cè)剛性 k 的變項(xiàng)。如果考慮胎面部的變形比胎側(cè)?部的變形小，則作為橫向力與在接地中心的橫向變位之 比求出橫向彈簧常數(shù)Kl 帶束層剛性 EI 和胎側(cè)剛性 k 用下式求得 ： (2)3)/(81kKEIL?? (3)3k作為一個(gè)分析例，以表 1 的數(shù)值為基準(zhǔn)，通過變化各剛性和接地長(zhǎng)度計(jì)算轉(zhuǎn)彎能力所得的結(jié)果見圖 33。從圖 33 可以看出，如果增加胎面剛性 Co，則在前后輪負(fù)荷部位的轉(zhuǎn)彎能力均提高。如果降低帶束層剛性，則相當(dāng)于前輪的高負(fù)荷部位的轉(zhuǎn)彎能力下降。如果胎側(cè)剛性 k 下降，則相當(dāng)于前輪的高負(fù)荷部位的轉(zhuǎn)彎能力下降，但其影響比帶束層剛性的小。如果接地長(zhǎng)度增加,則相當(dāng)于后輪的低負(fù)荷部位的轉(zhuǎn)彎能力提高。因此，如果降低帶束層剛性和增加接地長(zhǎng)度，則可提高車輛的直行性能。圖 31 輪胎模型最后研究可以體現(xiàn)輪胎結(jié)構(gòu)元件與輪胎設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)系的帶束層模型。圖 24（a）示出的帶束層面內(nèi)的彎曲剛性與模型的帶束層剛性相當(dāng)。另外，圖 24(b)示出的帶束層面外的彎曲剛性與輪胎接地特性密切相關(guān)。如果帶束層面外的彎曲剛性降低，則輪胎接地長(zhǎng)度增加。車輪胎的帶束層由兩層簾布層和介于簾布層間的兩層粘合橡膠層構(gòu)成。通常，如果分別設(shè)有第 i 層簾布層的 x,y 方向的變位為 u,v，可以給出如下對(duì)應(yīng)于各簾布層的結(jié)構(gòu)方程式： (6)},{A}Nixyiiyx xiyixiixyix vu????????式中，{N}為帶束層面內(nèi)膜力矢量；（，x）(,y)分別代表 x,y 的偏微分；[A]為帶束層的剛性矩陣。其單元用下式表示：{ (7)}4/cosin2/csionsic23234??????AAxxyAyxLLL????式中， 分別為與簾線平行的方向和與簾線垂直的方向的拉伸剛性；T為帶束層簾線角度。(a)面內(nèi)彎矩（b）面外彎矩圖 24 受彎矩影響的帶束層作為一個(gè)計(jì)算例，以表 3 所列的數(shù)值為基準(zhǔn)，分別變化各設(shè)計(jì)參數(shù)所得的面內(nèi)和面外的彎曲剛性的計(jì)算結(jié)果示于圖 25。圖 25 中，水平 1 為從基準(zhǔn)線下降 10％時(shí)的計(jì)算結(jié)果；水平 2 為從基準(zhǔn)線提高 10％時(shí)的計(jì)算結(jié)果。通過減小帶束層總寬度(因數(shù) G1)和加大帶束層簾線角度 (因數(shù) J2)可以降低面內(nèi)彎曲剛性。另外，通過減小帶束層尺寸(因數(shù) F1)和加大帶層簾線角度(因數(shù) J2)可以降低面外彎曲剛性。從用輪胎模型進(jìn)行的研究看，如果降低帶束層剛性并增加輪胎的接地長(zhǎng)度，則可以提高車輛的直行性。另外，從用帶束層模型進(jìn)行的研究看，則通過加大帶束層簾線角度可以提高車輛的直行性。 輪胎的優(yōu)化設(shè)計(jì) 帶束層的設(shè)計(jì)帶束層是子午線輪胎的關(guān)鍵部件，子午線輪胎的很多主要優(yōu)越性取決于帶束層，帶束層也是輪胎的最主要受力部件，在很大程度上決定著輪胎的強(qiáng)度和充氣后的輪廓等等。因此它的剛性對(duì)輪胎的耐磨性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性等使用性能起著決定性的作用。如果帶束層拉伸剛度過低，輪胎充氣后斷面尺寸變化大：輪胎斷面增高變窄，外直徑、胎面曲率半徑、接地面長(zhǎng)度相應(yīng)增大， 接地面寬度則變窄。同時(shí)，輪胎周向側(cè)向剛性也隨之減弱 ，輪胎滾動(dòng)阻力增大，輪胎行駛溫度呈直線上升，因此帶束層拉伸剛度的大小會(huì)引起子午線輪胎一系列性能的變化。帶束層的結(jié)構(gòu)主要是指帶束層的排列方式、簾布層數(shù)、簾線角度、簾線密度、帶束層的寬度等等。（a）帶束層的排列方式和層數(shù)：采用 0176。帶束層度結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)是意大利倍耐力公司提出的全鋼、低斷面載重子午線輪胎帶束層結(jié)構(gòu)的專利技術(shù)。此結(jié)構(gòu)帶束層是將第三層帶束層減小寬度放在胎冠中心，在第三層帶束層兩邊設(shè)兩層角度與胎冠中心線呈 0176。排列的帶束層。它能夠提高輪胎肩部的剛性，防止帶束層端部產(chǎn)生變形， 保證輪胎在高速行駛時(shí)尺寸穩(wěn)定，大大降低帶束層邊部所受的應(yīng)力和生熱。該帶束層輪胎與其它結(jié)構(gòu)輪胎相比可節(jié)油 5％，行駛里程提高 20％，而且高速性能好，翻新率高。（b）帶束層的角度:帶束層的角度，既要考慮帶束層對(duì)胎體的箍緊系數(shù)，又要照顧工藝加工的可行性。就是說(shuō)，角度過大箍緊效果差，角度過小裁斷和接頭等工藝加工困難。因?yàn)榻嵌刃?，裁斷簾線的端部斜面大，簾線易散頭，包邊困難。而且，由于鋼絲簾線端部切面大而尖，與橡膠粘合不好，輪胎在行駛中易產(chǎn)生剝離，引起帶束層脫層。所以載重子午線輪胎的帶束層，第一層(過渡層)的簾線角度在20～25176。，第二、三層在 15～2O176。，第四層與第三層相似， 子午線輪胎兩層都在 18～2O176。（c）帶束層簾線密度:帶束層簾線密度要根據(jù)簾線直徑，輪胎負(fù)荷大小，即帶束層所受應(yīng)力大小和帶束層簾布和料比例而定。一般來(lái)說(shuō)，帶束層用的鋼絲簾線單絲直徑要比胎體簾線單絲直徑大一些。如胎體用鋼絲簾單絲直徑在 0．15～0．17mm，而帶束層用的鋼絲線單絲直徑在 0．20～0．22mm，并向更大直徑發(fā)展。膠料比例占帶束層簾布的 50％ ～60％左右,主要是使之與胎體有良好的粘合強(qiáng)度。根據(jù)第 2 節(jié)的數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)帶束層第一層為 4～5 根／cm,第二、三層為 5～6 根／cm；保護(hù)層密度為 3～4 根／cm。（d）帶束層寬度：載重子午線輪胎的帶束層寬度與一般輪胎的行駛面寬度相近 ，這是為了增強(qiáng)胎冠兩側(cè)的剛度，使其盡量與胎冠剛度相近。因?yàn)樘瓡?huì)降低胎面兩側(cè)的剛性，使操縱穩(wěn)定性不好，產(chǎn)生磨胎肩的現(xiàn)象，過寬又會(huì)造成帶束層脫層和肩裂等質(zhì)量毛病。 根據(jù)第 2 節(jié)數(shù)據(jù)計(jì)算， 帶束層行駛面寬度設(shè)計(jì)為 。圖 26 帶束層新結(jié)構(gòu) 胎圈的設(shè)計(jì)對(duì)子午線輪胎來(lái)說(shuō)，胎圈是一個(gè)非常關(guān)鍵的部位，所以設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，在輪胎生產(chǎn)過程中胎圈工藝要求也比較嚴(yán)格。子午線輪胎胎圈部位承受的內(nèi)壓應(yīng)力和負(fù)荷下的附加應(yīng)力都比斜交輪胎大，所以子午線輪胎胎圈要具備比斜交輪胎胎圈大得多的支撐剛度。而且從剛性的胎圈到柔軟的胎側(cè)之間的剛性變化要平順過渡，這樣才能把輪胎胎側(cè)的屈撓點(diǎn)集中維持在輪胎斷面水平軸附近，使輪胎能充分發(fā)揮其緩沖作用，減輕胎側(cè)下部與輪輞的摩擦，防止由應(yīng)力集中而產(chǎn)生胎圈脫層、裂口或折斷，并能有效地改善子午線輪胎的行駛穩(wěn)定性。 圖 27 優(yōu)化前后的胎圈1胎體簾布層 2軟三角膠 3硬三角膠 4鋼絲圈5加強(qiáng)層 6子口護(hù)膠 7差級(jí)填充膠（a）鋼絲圈斷面形狀：采用六角形鋼絲圈：這種鋼絲圈是目前載重子午線輪胎較多采用的一種，尤其是采用電子計(jì)算機(jī)過程控制鋼絲圈纏繞以來(lái)，它便于程序排列，而且鋼絲排列穩(wěn)定性最好。為了使胎圈與輪輞之間有較好的接著面，全鋼載重子午線輪胎采用六角形鋼絲圈。圖 28 圓形鋼絲圈斷面 圖 29 六角形鋼絲斷面（b）三角膠芯：采用加粗、加高、加硬的復(fù)合三角膠芯。復(fù)合三角膠芯包括上 、下兩部分(俗稱上三角、下三角)。下三角膠芯位于鋼絲圈上面，膠料硬度比較大(一般為邵氏硬度 80～85 度)，以抵抗胎圈部件的曲撓變形；上三角膠芯位于簾布反包邊端與鋼絲子口包布之間。為使它能承受住輪胎在工作中反包端點(diǎn)的壓縮、伸張應(yīng)力作用產(chǎn)生的曲撓疲勞和刺扎，上三角膠芯的硬度比下三角膠芯的硬度低一些(一般在邵氏硬度 60～65 度左右)主要考慮容易伸張，并有較好的抗屈撓與低生熱性能，它既要有挺性又要有柔軟性。(c) 鋼絲圈包布:采用細(xì)尼龍簾布，包布采用螺旋纏繞法。載重子午線輪胎胎圈在單絲纏繞成型之后在胎圈的外面一般要纏繞一層包布，使之在輪胎成型過程中不易被壓滾壓散或變形。（d）胎圈護(hù)布加強(qiáng)載重子午線輪胎子口部位的挺性和力，在反包鋼絲簾布的外部增加一條較窄的、帶有角度的、比較柔軟的鋼絲簾布作胎圈護(hù)布(也叫子口布)。（e）胎圈鋼絲規(guī)格采用胎圈鋼絲直徑為 1．65mm，提高載重子午線輪胎胎圈的剛性。 胎體的設(shè)計(jì)（a）輪胎的高寬比(H／B)載重子午線輪胎的高寬比設(shè)計(jì)為 。決定輪胎外輪廓曲線的最基本參數(shù)是輪胎的斷面高(H)與斷面寬(B)的比值。（b）斷面水平軸(H1／H2)(H1／H2)的值設(shè)計(jì)為 ，從而使胎側(cè)曲撓部位稍移向胎肩，以減少胎圈變形與磨損。子午線輪胎的胎圈部位所受應(yīng)力比斜交輪胎大得多 ，因此，子午線輪胎的斷面水平軸到胎圈著合直徑的距離 (H1)一般較斜交輪胎稍高。（c）內(nèi)襯層(氣密層)對(duì)于全鋼載重子午線輪胎來(lái)說(shuō)，有內(nèi)胎輪胎胎里的膠層稱為內(nèi)襯層；無(wú)內(nèi)胎輪胎胎里及其胎圈著合面上的耐透氣膠層稱為氣密層。內(nèi)襯層是個(gè)很重要的部件，因?yàn)槿绻麅?nèi)襯層解決不好，空氣和水分透入胎體，鋼絲簾線會(huì)因銹蝕而斷裂，造成輪胎早期報(bào)廢，有人稱內(nèi)襯層透氣等于子午線輪胎慢性 自殺。所以各輪胎生產(chǎn)廠家分別在內(nèi)襯層上下了不少功夫。由于子午線輪胎的胎體簾線層數(shù)少，比較薄，而且簾線呈徑向排列，為防止水和空氣透人胎體，所以子午線輪胎的內(nèi)襯層要比斜交輪胎內(nèi)襯層加厚，載重子午線輪胎的內(nèi)襯層厚度一般在 5～7mm 左右。這里設(shè)計(jì)為帶有型狀的三復(fù)合內(nèi)襯層。帶有型狀的三復(fù)合內(nèi)襯層：這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯 層在第一層和第三層的邊部帶有坡型，有內(nèi)胎子午線輪胎內(nèi)襯層的第一、二層多為天然橡膠，第三層多為氯化丁基橡膠。無(wú)內(nèi)胎子午線輪胎內(nèi)襯層多為三種膠復(fù)合，第一層為天然橡膠，第二層為氯化丁基橡膠，第三層為丁基橡膠。其 目的是為了保證內(nèi)襯層有良好的氣密性，與胎體有