【正文】 設(shè)計(jì)說明書（論文） 30 K— 負(fù)荷系數(shù) (輕卡普通斷面子午線輪胎單胎 =，雙胎 =單胎負(fù)荷 )； P— 內(nèi)壓， kPa； DR— 輪輞名義直徑， cm； S— 為 %的理想輪輞上的輪胎充氣斷面寬， cm； W1— 設(shè)計(jì)輪輞寬度， cm； S1— 在設(shè)計(jì)輪輞上的輪胎斷面寬度， cm； d=圓形輪胎實(shí)際斷面高與扁平輪胎最大斷面高之差， cm H最大斷面高（普通斷面輪胎最大斷面高 H= 設(shè)計(jì)斷面高，扁平輪胎最大斷面高 H= 設(shè)計(jì)斷面高 ） 。 cm 轎 車子午線輪胎斷面輪廓的設(shè)計(jì)特點(diǎn) D 和斷面寬 B 的確定 輪胎是在充氣狀態(tài)下進(jìn)行工作，汽車對輪胎規(guī)格的要求是按各類標(biāo)準(zhǔn)或手冊上提供的充氣輪胎尺寸來選用的，而生產(chǎn)制造輪胎需要按模型尺寸，由于輪胎采用不同的骨架材料和不同斷面輪廓形狀，因此模型尺寸是不相同的，但必須達(dá)到充氣輪胎統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺寸的要求。只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)考慮不同骨架材料的伸張性能和輪胎與模型的斷面寬和外直徑膨脹等影 響來選擇充氣輪胎與模型的斷面寬和外直徑膨脹比。以下列舉載重和輕卡充氣斷面寬 B’和模型斷面寬 B 對不同骨架材料的斷面寬膨脹比取值范圍見表 1。 表 1 不同骨架材料的斷面寬膨脹比值 簾線類別 B’ /B 的比值 鋼絲簾線 ~ 人造絲簾線 ~ 聚酯簾線 ~ 尼龍簾線 ~ 子午線輪胎的外直徑膨脹率要比斜交胎小得多 ,是因?yàn)樽游缇€輪胎冠部有周向不易伸張的帶束層箍 著胎體 ,因此充氣后輪胎的外直徑變化很小 ,一般增大平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 31 1~ . 到目前為止，還沒有科學(xué)的方法來確定輪胎硫化模型尺寸與充氣壓后輪胎尺寸之間的關(guān)系，因此子午胎的設(shè)計(jì)也只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)考慮不同的胎體簾線的伸長性能、輪胎斷面輪廓形狀、帶束層角度和長度等的影響來選擇充氣輪胎與硫化模型之間斷面寬和外直徑的膨脹比。下表列出轎車子午線輪胎充氣斷面寬 (B′ )和模型斷面寬 (B)對不同胎體簾線的斷面膨脹比的取值范圍。 轎車子午線輪胎，高寬比為 ～ 時(shí) (人造絲胎體鋼絲 帶束層結(jié)構(gòu) )充氣后外徑一般膨脹 0～ 2mm,斷面寬膨脹 0～ 2%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，子午線輪胎 D′ /D 值大約在 ～ 之間， B′ /B值為 ～ 左右。 輪胎規(guī)格 D39。/D B39。/B 205/75R15 185SR14 185/70SR14 185/70SR13 165SR14 175SR14 表 51 幾種轎車子午線輪胎斷面膨脹率 根 據(jù)輪胎外直徑和內(nèi)直徑算出斷面高 H 2dDH ?? (水平軸 )的確定 子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)半徑的位置要比斜交胎高 .使輪胎的變形區(qū)域在水平軸以上帶束層端點(diǎn)以下的上胎側(cè) .減少下胎側(cè)的應(yīng)力和胎圈的應(yīng)力 .一般 H1/H2 的比值為 ~,載重子午胎 H1/H2 的最高比值可達(dá) H2 的確定公式為（ HFH） = H 為輪胎斷面高 ,FH 為輪輞的輪緣高 ,H2 為輪胎斷面的上胎側(cè)高 . 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 32 斷面水平軸位于斷面最寬點(diǎn)，是輪胎法向變形最大部位 ，用數(shù)值 H1/H2 表示。 普通斜交輪胎 H1/H2 值大約在 ～ 間，而子午線輪胎通常在 ～ 左右，轎車子午胎胎約在 ～ 之間。 胎圈間距的選取 胎圈間距 C 一般選用與輪輞寬相等 ,或選用小于輪輞寬度 ,但不超過 15~25mm.據(jù)文獻(xiàn)介紹 C 小于輪輞寬度可提高輪胎耐磨性 ,并增大側(cè)向剛性 ,胎圈間距 C 與斷面寬 B 之比 C/B轎車胎為 ~,載重胎為 ~。 斷面高與斷面寬之比 H/B 作為輪胎設(shè)計(jì)重要參數(shù)之一 H/B,對子午線輪胎可不直 接選取 ,這是由于子午線輪胎外直徑變化很小 ,斷面高 H 也就為定值 .斷面寬 B 主要受胎體骨架材料性能影響較大，（以上已介紹其膨脹比）由此 H/B比值就成為定值。據(jù)資料介紹載重子午胎 H/B 值為 ~，對低斷面和轎車子午胎來說 ,它們都以系列分類 ,故 H/B比值是與其系列相應(yīng)的。 H/B 影響輪胎接地面積的長寬比， H/B 值愈小，則輪胎的側(cè)偏角、滾動(dòng)阻力、磨耗和噪聲亦愈小。低斷面輪胎的高速穩(wěn)定性好。 對子午線輪胎而言， H/B 之比可不必直接選取，這是由于子午線輪胎外直徑變化很小，斷面高也就成了定值。斷面寬主要受胎體簾 線性能的影響，由 B′ /B的膨脹比來確定。另外，轎車子午線輪胎和寬輪輞載重子午線輪胎都有相應(yīng)的系列，其 H／ B 之比大體上成為定值。據(jù)介紹載重子午線輪胎 H／ B 為 ～，轎車子午線輪胎為 ～ 。但對寬輪輞低斷面載重子午線輪胎和轎車子午線輪胎來說，都因有相應(yīng)的系列分類， H／ B 比值的選取可由其系列分類而定。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 33 圖 52 斷面高與斷面寬之比 H/B 示意圖 輪胎 行駛面弧度與寬度的確定 子午線輪胎行駛面弧度的選取，主要與輪胎扁平比和帶束層剛性有關(guān)。行駛面弧度半徑（ρ n）的確定是直接與行駛面寬度（ b）和 行駛面弧度高（ h）有關(guān)。為確定和兩個(gè)參數(shù)應(yīng)考慮帶束層寬度（ Bw）與行駛面寬度、行駛面弧度高與斷面高、行駛面寬度與斷面寬度之比值及胎體簾線類型等方面的影響因素。斷面輪廓曲線的設(shè)計(jì) 。 行駛面弧度的選取 ,主要取決于帶束層的剛性 ,此外 ,行駛面弧度半徑與行駛面寬度、行駛面弧度高與斷面高、行駛面寬度與斷面寬、帶束層寬與行駛面寬的比值以及胎體胎體簾線類型，也有相當(dāng)大的影響。 帶束層剛性對行駛面寬度內(nèi)花紋磨耗的均勻性有很大關(guān)糸。兩層帶束層的行駛面邊部直徑增大要比四層帶束層的大得多，因此對多層鋼絲帶束層輪胎可采用較小的行駛面 弧度。因?yàn)樾旭偯婊《却髸?huì)縮小接地面積，從而對胎面耐磨性和磨耗均勻性以及抓著性都會(huì)有不良影響。為保證輪胎與路面在行駛面寬度與斷面高之比值 ,一般宜取 h/H 為 ~,行駛面寬 (b)與斷面寬（ B）之比值 b/B 為~. 行駛面弧度半徑 ( n? )與行駛面寬 (b)和帶束層寬 (BW)與行駛面寬 (b)之比值 .對輪胎耐久性都有較大的影響 .為了兼顧兩者的性能 ,BW/b 的比值為 ~范圍為宜 , n? /b的比值轎車 胎為 ~ 左右 ,而載重胎約在 ~ 左右 . ?? hbn 82? 2h 轎車子午線輪胎帶束層的設(shè)計(jì) 帶束層結(jié)構(gòu)形式的類型 帶束層是子午線輪胎的主要受力部件，在很大程度上決定著胎體的變形，并承受著約為 60～ 75％的應(yīng)力。帶束層的剛性對子午線輪胎使用性能影響很大，因此，對它的設(shè)計(jì)與計(jì)算是子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問題。 由于轎車子午胎帶束層的材料種類和規(guī)格眾多， 因此帶束層結(jié)構(gòu)形式的類型也就比較多。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 34 對速度級別低和扁平系列高的轎車子午線輪胎普遍采用兩層鋼絲簾線帶束層并交叉排列形式，兩邊端部保持一定的差級。這種帶束層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是工藝操作簡便，同時(shí)也能保持良好的耐久性、耐刺扎性、牽引性和行駛溫度低等優(yōu)異性能。 、纖維混合式 針對速度級別高和扁平系列低的轎車子午線輪胎常常采用兩層鋼絲帶束層上面再放置一層或兩層尼龍簾布稱作冠帶層。 一般為速度較高的轎車子午線輪胎所采用。折疊式結(jié)構(gòu)的主要目的是為了增加帶束層邊端的剛性，從而提高胎面磨耗均勻性與輪胎行駛穩(wěn)定性，同時(shí) 折疊式可防止帶束層端部脫層，由此提高輪胎的 臨界速度來獲得輪胎在高速行駛時(shí)的安全性。 這種結(jié)構(gòu)帶束層，由于帶束層和包邊層對應(yīng)力的適應(yīng)性相同，因而能使輪胎在保持帶束層足夠剛性情況下，具有較好的耐久性和較長的使用壽命。 為了提高子午線輪胎的耐久性能、高速性能及轉(zhuǎn)彎系數(shù)，研究開發(fā)采用芳綸簾線制造出編織帶束層。 轎車子午線輪胎帶束層層數(shù)、角度、密度 轎車子午胎采用纖維帶束層一般為 46 層，角度為 13186。18186。交叉排列，采用鋼絲簾線一般為 2 層， 簾線角度可取得大一些約為 20186。25186。帶束層簾線角度還與輪胎的速度級別有關(guān)。這因速度不同，輪胎內(nèi)的應(yīng)力受離心大小不一而有差異。轎車胎 S 級的簾線角度為 24186。， H 級為 22186。， V 級的為 20186。 帶束層簾線密度要視材料的強(qiáng)度，保證輪胎所需的安全系數(shù)和簾線的粗度而定。對帶束層為纖維材料單根簾線強(qiáng)度低，簾線直徑細(xì)，一般可用密度根/cm，對于鋼絲簾線強(qiáng)度高，相對來說簾線粗度也大些，則用 58 根 /cm。對簾線平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 35 密度同時(shí)還要考慮簾線之間的良好粘著性能即保持一定的膠量。 轎車子午線輪胎采用纖維帶束層一般為 46 層， 角度為 13176。 18176。交叉排列，采 用鋼絲簾線一般為 2 層，簾線角可取得大一些約 20176。 25176。對高速轎車子午胎帶束層除鋼絲簾線之外，還采用層尼龍簾線（冠帶層），角度排列為 0176。 帶束層簾線密度要視材料的類別和強(qiáng)度，如帶束層為纖維材料單根簾線強(qiáng)度低，簾線直徑細(xì)，故一般可用 814根 /cm，而對鋼絲簾線來說， 其強(qiáng)度高，簾線直徑也粗一些，因此簾線密度則用 58 根 /cm 。對簾線密度的要求，既要保證帶束層所需的安全系數(shù)，同時(shí)還要考慮簾線之間的良好黏合性能，要保持一定的膠量。 帶束層的強(qiáng)度計(jì)算 應(yīng)用公式 )(c o s 2/ ?? nwPN ? K=S/N 式中 N—— 帶束層簾線所受應(yīng)力， kg/根 P—— 內(nèi)壓 ρ —— 帶束層平均直徑， cm n—— 帶束層層數(shù) w—— 帶束層密度，根 /cm α —— 帶束層角度 k—— 安全倍數(shù)（轎車子午胎 910 倍，輕載子午胎一般在 倍以上） S—— 單根簾線強(qiáng)力， kg/根 。 轎車子午胎胎體簾線的選擇 子午線輪胎從胎體簾線材料來看，可分為纖維簾線胎體和鋼絲簾線胎體兩種類型，一般轎車和輕載子午線輪胎為纖維簾線胎體，應(yīng)用纖維簾線做胎體 的主要是轎車和輕型載重子午線輪胎，其帶束層材料多數(shù)配用鋼絲簾線，故稱為半鋼子午線輪胎。胎體用纖維簾線的品種比較多樣，主要有人造絲、聚酯、尼龍 和芳綸等。 作為轎車子午胎帶束層的骨架材料種類比較多的，有人造絲、玻璃纖維、 B纖維和鋼絲等。但目前最普遍采用的還是鋼絲簾線，將來發(fā)展很有前途的骨架材料是 B 纖維，因鋼絲的比重大，而轎車胎隨著汽車速度和節(jié)能的要求，對其輊量化始終是個(gè)重要指標(biāo)?，F(xiàn)將國內(nèi)、外推廣使用的鋼絲簾線規(guī)格舉例如下：常用規(guī)平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 36 格為 4**、 2+7*+、 2+2*；今后要發(fā)展的規(guī)格結(jié)構(gòu)為 2+2*、 2*、 3*、 2+7*[19]。 對具體帶束層材料品種和規(guī)格的選用，還須按轎車子午胎性能與使用要求來定 。 轎車子午胎胎圈結(jié)構(gòu) 輪胎的胎圈承受著內(nèi)壓應(yīng)力、制動(dòng)力矩、離心力以及與輪輞過盈配合時(shí)的過盈力等。 子午線輪胎的胎圈承受的應(yīng)力比斜交胎大，因此必須加強(qiáng)胎圈，提高胎圈的剛性和強(qiáng)度。 1. 加大三角膠芯，提高三角膠芯硬度，或采用復(fù)合膠芯。 2. 保證胎圈從較硬的胎圈向柔軟的胎側(cè)均勻過渡，避免應(yīng)力集中。 3. 改進(jìn)鋼絲圈結(jié)構(gòu)，提高鋼絲圈的強(qiáng)度。 轎車子午線輪胎的胎體一般為 12 層纖維簾布組成，鋼絲圈被簾布層末端向外反包住，胎圈部件少，結(jié)構(gòu)簡單。三角膠為一個(gè)硬膠芯，鋼絲圈設(shè)有內(nèi)包布纏住， 以防在硫化過程中產(chǎn)生鋼絲圈變形。 胎圈還設(shè)有外包布（無紡布）或采用子口護(hù)膠，如圖所示。 圖 53 轎車子午線輪胎胎圈結(jié)構(gòu) 1硬三角膠芯； 2 鋼絲圈； 3 鋼絲圈內(nèi)包布； 4 鋼絲圈外包布 轎車子午胎胎面花紋的設(shè)計(jì) 簡言之，輪胎花紋的主要作用就是增加胎面與路面間的磨擦力，以防止車平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 37 輪打滑，這與鞋底花紋的作用如出一轍。輪胎花紋提高了 胎面接地彈性，在胎面和路面間切向力 (如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和橫向力 )的作用下，花紋塊能產(chǎn)生較大的切向彈性變形。切向力增加，切向變形隨之增大，接觸面的 “ 磨擦作用 ” 也就隨之增強(qiáng)，進(jìn)而抑制了胎面與路面打滑或打滑趨勢。這在很大程度上消除了無花紋(光胎面 )輪胎易打滑的弊病，使得與輪胎和路面間磨擦性能有關(guān)的汽車性能 ——?jiǎng)恿π浴⒅苿?dòng)性、轉(zhuǎn)向操縱性和行駛安全性的正常發(fā)揮有了可靠的保障。有研究表明，產(chǎn)生胎面和路面間磨擦力的因素還包括有這兩面間的粘著作用，分子引力作用以及路面小尺雨微凸體對胎面貌一新微切削作用等，但是，起主要作用的仍是花紋塊的彈性變形。 胎面花紋必須與路面有良好的接著性能。胎面花紋要耐磨、滾動(dòng)損失小。 胎面花紋可以分為三大類，條形花紋、越野花紋、混合花紋。 普通花紋 — — — 適用于水泥、柏油和泥土等硬路面（好路面）上行駛； 混合花紋 — — — 既適用