轮胎设计与工艺学2第一章概述.ppt

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1、轮胎设计与工艺学 Tire Structure Design and Technology 第一章、概述 教学目的与要求 通过学习掌握轮胎的 分类方法 、轮胎的 结 构特点 、 轮胎的 基本性能 、 轮胎的 规格表示方 法 ；熟练了解轮胎的 组成 、 轮辋分类 ，了解轮 胎的历史及发展趋势。 重点难点 1、轮胎的作用及基本性能 2、轮胎的分类方法 3、轮胎的结构特点 4、轮胎的规格表示方法 5、轮胎的组成及轮辋分类 授课内容 第三节 轮胎结构及其发展 第四节 轮辋种类与型号 第五节 轮胎分类与表示方法 第三节、轮胎结构及其发展 胎面 胎面下层胶 缓冲层 斜交胎 胎侧 一、轮胎结构 BIAS P

2、LY TYRE 外胎由 帘布层、 带束层、 胎面胶、 胎侧胶、 胎圈 等构成。 子午线轮胎 RADIAL PLY TYRE a子午线轮胎 b斜交轮胎 1、帘布层 ： 轮胎的骨架。承受内压负荷、载重负荷、 牵引力、转向力和制动力，由数层挂胶帘布构成。 2、胎面胶： 与路面接触，从冠部保护胎体缓冲层、帘 布层免受刺伤割破和承受冲击磨损，通过 花纹 传递牵 引力、转向力和制动力。 3、胎侧胶： 从侧部保护胎体帘布层，使之免受路面高 障碍物损伤。 花纹形式有以下三种： 、 普通花纹： 花纹沟细浅，花纹块接地面积为胎面的 70 80%。 分 横向 transveme pattern (如烟斗、羊角 )和

3、纵向 circumferential patern (如 锯齿、曲折 )两种 。适于在水泥、柏油以及较好的泥土碎石路面 上行驶的轮胎使用。 、 越野花纹 crosscountry tread patern ： 花纹沟宽深，花纹块接 地面积为胎面的 40 60%。分 无向 (如马牙 )和有向 (如人字 ) 两种 。适于山路、矿山和建筑工地的松土路、泥雪路和硬 基潮湿路面行驶的轮胎使用。 、混合花纹 dual purpose tread patern ： 兼有上述两种花纹的特 点，胎面中部花纹沟细浅，两边宽深，花纹块接地面积约为 胎面的 70%。适于在城市、乡村混合路面上行驶的轮胎用。 4、缓冲层

4、： 作用是增加胎冠强度，加强胎面与 胎体粘合，承受和分散冲击力、振动力和剪 切力，其构造因胎体帘布层结构、轮胎规格 而异。 5、胎圈： 作用是将轮胎固着于轮辋上。由钢圈、 胎体帘布层及其包边包布构成。 钢圈： 钢丝圈、三角胶芯和包布组成。给胎圈 提供必要的强度和刚度。 包布： 包在胎圈外侧，称为胎圈包布。钢圈所 用包布，称为钢圈包布。两者均由挂胶帆布构 成。胎圈包布作用是保护胎圈处帘布不受轮辋 摩擦损坏。 二、根据胎体帘布层、缓冲层结构的不同分类 普通结构轮胎、子午线轮胎和带束斜交轮胎 三种基本类型 。 一 )、普通结构轮胎 斜交结构轮胎（ bias tyre) 斜交轮胎 : 帘布层和缓冲层各

5、相邻层帘线交叉，且与胎冠中心 呈小于 90 角排列的充气轮胎。 结构特点： 胎体帘布层帘线按 一定角度相互交叉排列 。 胎冠角 crown cord angle （ 胎体帘线与胎冠中心线的垂直线相交的角度 k)，一般在 48 54度 范围内。 BIAS PLY TYRE 为使受力均匀， 胎体层数均为偶数，层次由内向外编。 外层 ： 外面几层用 密度较稀 帘布制造，并贴有隔离胶， 增加胎体弹性和层间粘合强度。 内层： 里面较密的几层，承受内压强度。 缓冲层 ： 结构视轮胎规格而定。大中型轮胎由较稀疏的 挂胶帘布和胶片贴合构成的 优点： 胎体坚固，负荷下变形小，胎侧不易损伤，转 向与制动等性能良好

6、。此外生产历史长、技术好掌 握、生产效率高、加工费用低。 缺点： 结构不合理，原材料消耗多，磨损大，抓着性 差，滚动阻力大，行驶温度高，进一步改进的潜力 已较小，不能满足日益提高的要求。 目前除路面条件优良的西欧和美国外，在世界 上仍占有相当大的比例。 二 )、子午线轮胎 子午胎（ radial tyre) 子午线轮胎 : 胎体帘布层帘线与胎冠中心呈 90 或接近 90 角排列，并以带束层箍紧胎体 的充气轮胎，国际代号为 R。 结构特点： 胎体帘线排列象地球的子午线的形 式， 胎冠角在 0 15范围内。而带束层帘线接 近于周向排列，胎冠角为 70 78， 它象刚性 环带一样，紧紧箍在呈子午线排

7、列的胎体上。 子午线轮胎的结构特点，使它具有了许多实际 使用上的优越性和显著的技术经济效益，主要表现 如下 使用特点 、减振性好 子午线轮胎胎体帘线 呈子午排列 ，和轮胎变形 方向一致，有效地利用了帘线的强度，故可以减少 帘布层数和橡胶用量。 和普通结构轮胎相比，帘布 层数减少 40 50%，橡胶用量可减少 20%，轮胎重量 可减轻 5 8%，胎体薄，柔软，行驶平稳，乘坐舒适 并可减少机械磨损，减少维修费用。 、耐磨性好 周向排列的带束层， 加固了胎冠，使轮胎周向 不能伸张，极大的减少了轮胎滚动过程中胎面沿路面 的滑移摩擦，显著提高了胎面的耐磨性和抗机械损伤 性能。 和普通轮胎比耐磨提高了 3

8、0 70%。 、抓着性好 子午线轮胎胎体柔软， 下沉量大，胎面与路面 接触面积大，接触压力分布均匀。 同时，胎冠刚性大， 胎面周向滑移小。所以胎面与路面抓着性好，比普通 胎提高 10 50%,同时牵引性能和越野性能好，行驶安 全，通过向好，爬坡性能好。 、行驶温度低 胎体帘线子午排列，消除了普通结构轮胎 交叉排列层间剪 切移动 。因此，消耗能量少，生热低。另外，由于胎体帘布 层数少，胎测较薄，也便于散热。所以行驶温度比普通轮胎 低 30 70%. 例 普通胎 69km/h，温度 120 ；子午线轮胎， 110km/h， 温度 104 ，同时子午线轮胎节油 5 10%,节约费用，减少污 染。 使

9、用寿命长 综合寿命比普通轮胎提高 50 100%，一般路面 10万公里， 好路面 14万公里，坏路面 7万公里左右。 不足： 侧向稳定性较差，胎侧易裂口，工艺复杂，造价较高，投 资大。 三 )、带束斜交胎 50年代中期投产， 结构特点为： 胎体 帘线排列和普通结构轮胎相似，缓冲层类 似于子午胎的带束层，属 过渡 产品。 其性能介于子午胎和斜交胎之间，只 用于乘用轮胎和轻卡轮胎，载重胎没用。 四 )、其它结构轮胎 1)、活胎面轮胎 removable tread tyre 于 1959年投产，由 胎体和可更换的胎面组成 。 胎面依靠胎体充气后产生的径向张应力固着于胎体 上。 胎体： 胎体 多采用

10、子午线结构。 胎面： 又叫胎条，分为 单胎条（整胎条）、多胎条、 履带式胎条三种。 活胎面轮胎 1钢丝纤维 2活胎面 3凸缘 4胎体 使用特点： 1）使用方便。 胎面磨光或损坏后，换用新的胎 面，减少翻修的麻烦。 2）花纹适应性强。 可根据路面、季节，随时换 用不同花纹的胎面。 3）制造简便。 比子午胎制造简便。 4）具有子午胎同样的缺点。 发展缓慢。 2)、 低断面轮胎 low section tyre 目的： 减小轮辋和轮胎的直径，降低汽车的重 心，增加轮辋宽度合轮胎的断面宽，提高轮 胎侧向刚性，都可提高汽车的稳定性。 但减小轮辋直径受到制动性能的限制， 如 乘用汽车轮辋直径不宜低于 13

11、英寸，否则 不能保证有效的制动性。 因此，降低轮胎断 面高，增大断面宽的方法得以实现，从而出 现了低断面轮胎。 低断面 高宽比 为： 乘用轮胎 0.5 0.7，载重轮胎是 0.7 0.8。国外并以此断面高宽比命名为系，如断 面高宽比为 0.7，称为 70系。 低断面的优点 ： 低断面轮胎断面高小，断面宽大，断面呈扁平状， 稳定性好，舒适安全，适合快速行驶 ； 胎面外缘曲线变得较为平坦，胎面与路而接触面积 增大，接触压力分布均匀，牵引性与制动性好； 断而高小，胎侧曲挠程度轻，生热低，轮胎寿命长。 可减轻轮胎重量和降低耗油量 。 高宽比 (扁平率 H/B) : 轮胎断面高度与 断面宽度的比率。 名

12、义高宽比 : 安装在 理论轮辋 上的轮 胎断面高度与断面宽度的比值乘以 100。 大陆公司轮胎外形的发展 3）、宽断面轮胎 wide section tyre 结构持点： 这种轮胎于 1955年投产，其 结 构特点是： 断面宽比一般常用轮胎宽 0.5 1倍， 断面高宽比为 0.6 0.75，胎侧与一般常用轮 胎胎侧一样。 分类： 宽断面轮胎按其行驶面外缘曲线形 状不同，分为 普通结构及双胎面结构 。宽断面 轮胎，负荷能力大，用以代替并装双胎。 优点： 、行驶性能好。 、经济意义大。 、改善车辆使用性能。 缺点 :携带备用胎不方 便，前后轮胎不能互换 位用。 4）、拱型轮胎 arch tyre

13、结构特点： 断面宽较一般常用轮胎大 1.5 2.5倍，断 面高宽比为 0.45 0.5，胎肩呈圆弧型，如图所示。 适于在 0.7 2公斤 /平方厘米 内压力下使用。 普通轮胎 拱形轮胎 椭圆形轮胎 使用性能 ： 拱型轮胎宽度大，内压低，因而 与路面 接触面积大，接触压力低而且分布均匀，松 软地面上具有较大浮力和牵引力，通过性能好。 适于在泥拧、沼泽、海滩、盐田、沙漠 和雪地等特殊条件下使用，但不宜在硬路面上 使用。 5）、反弧型轮胎 反弧型轮胎： 成品胎冠中心部位相对其两侧 部位凹陷下去的轮胎。 6）、 无内胎轮胎 tubeless tyre 结构特点： 无内胎轮胎 1955年投产，其结构特点

14、 是不用内胎、垫带，压缩空气直接充入外胎中。 1）胎里有气密层，用以增加气密性； 2）胎圈外侧有环形沟纹或其它形状密封胶 3）着合直径小，将轮胎严密地固着在轮辋上。 缺点： 对轮辋要求较高，胎圈与轮辋密合困难， 损坏不易修补。 7）、安全轮胎 safty tyre 轮胎因刺扎等意外原因造或漏气后，仍 能继续安全使用一段距离的轮胎，称为 安全 轮胎 。 如采用波纹壁内胎，双腔轮胎、填充海 绵轮胎，内衬轮胎等。 波纹壁内胎 充气时内部产生压缩应力，使 穿孔处被紧密挤紧。但不能有效地保证被刺 穿轮胎安全行驶，反而使轮胎重量增加，生 热提高，生产复杂化。 双腔轮胎和填充海绵轮胎 虽然得到了实际应用，

15、但原材料消耗多，成本高，不适应高速行驶，应用 局限性很大。 自封轮胎 虽也应用，但由于在行驶中密封材料易 变质，需用时往往不能发挥作用，所以也不大适用。 因此从六十年代中期，人们对真正适应现代使用要 求的安全轮胎进行了大量研究工作。 共同特点都是无内胎的低断面的，而且胎内多 半采用润滑别，并需配备特殊轮辋 。 安全轮胎的研制视为今后的主攻方向。也有 人指出，生产不漏气轮胎，乃是世界各轮胎厂的 最终目标。 总的来说，当前随着汽车制造和交通运输部 门对轮胎要求日益苛刻，安全舒适和耐用等问题。 为此轮胎结构趋势是三化一体。 三化是子午 线化、无内胎化、低断面化。 一体是三化共同实 施于一条轮胎上。

16、第四节、 轮辋 种类与型号 轮辋（ RIM）是车轮的一个组成都分， 用以连接车轮和轮胎构成一体的重要部件， 起传递汽车牵引力的作用。 1.轮辋的发展演变 轮辋直径的变化 早期是 从大到小 。 轮辋的宽度变化 是 由窄变宽 。轮辋宽度的增大则可提高 轮胎的负荷能力、侧向稳定性和轮胎的行驶里程寿命。 轮辋的直径变小可适应轮胎的高速性，轮辋变 宽则可增大轮胎的负荷能力和侧向稳定性和行驶里程， 唯一不足则是降低轮胎的缓冲性能。 常见轮辋直径 轮辋直径 载重车轮辋 508mm 457mm两种 轻型载重车轮辋直径 有 406mm 380mm 355mm 330mm4种 轿车轮辋直径 38Omm 355mm

17、 330mm3种 微型轿车 305mm 254mm 测量轮辋 test rim : 为了确定轮胎基本尺寸 而给各规格轮胎规定的轮辋。 也是能与 轮胎获得最佳配合，充分发挥轮胎性能 的 标准轮辋 。 理论轮辋 theoretical rjm : 宽度与轮胎名义断 面宽度具有规定比值的轮辋。 允许使用轮辋 permitted rim : 测量轮辋以外， 允许与轮胎配合使用的轮辋。 2.轮辋结构类型 汽车及农业机械用的轮辋属于辐板式车 轮轮辋 ,可分为 3种不同类型的结构。 (1)整体式 (非拆开一件式 )一般用于轿车及国产 拖垃机等车辆上。 (2)对开式 (两件式 )，轮辋由两个对开部件组成 ,

18、一般用于拖拉机和小型工业车辆上。 (3)多件式 (由轮辋本件、圆环式挡圈 (轮缘 )和 断开式锁圈组成 )轮辋是可拆开式的二件式、 三件式和四件式几种构造形式，采用三件式较 广泛，用于载重汽车及其它各类车辆上。 3.轮辋断面形状 对开夹紧 式轮辋 全斜底 轮辋 平底式宽 轮辋 平底式 轮辋 半深槽 轮辋 深槽宽 轮辋 深槽 轮辋 轮辋断 面形状 (1)深槽式轮辋 (又称深式轮辋 )代号为 DC(Drop Center Rim)。 这种轮辋为 整体式结构， 中央有较深的凹槽， 槽底宽度大于胎圈宽度，便于装卸轮胎和提高轮辋径 向刚性 ,一般凹槽深度与轮缘高度略接近。 目前国际上已普遍使用 轮缘低的

19、 J型和 JJ型轮辋 , 以提 高轮胎的径向弹性 , JJ型轮辋轮缘高度为 18mm, 逐步向 J型轮辋发展， J型 轮辋轮缘高度为 17mm。 深槽式轮辋胎圈座带有 5 倾斜角 ，以保证轮胎 胎圈与之紧密着和轮辋断面轮廓及各部件名称见图 1- 4所示。 目前国内外轻型载重汽车及轿车已逐步采 用 深槽式宽轮辋取代深槽式轮辋， 二者基本 特征相同，只是其凹槽比深槽式轮辋略浅且 宽，底槽两侧不对称，轮缘高度、形状及尺 寸均不相同。 深槽式宽轮辋代号为 WDC(Wide Drop Cent Rim)。 如 J、 K、 JJ、 JB、 L等型号，常 用的 4J， 4J、 5J、 5JJ、 6JJ、 6

20、JJ、 7JJ、 5K、 6L等规格轮辋均为深槽式宽轮辋。 (2)半深槽式轮辋 代号为 SDC(Semi Drop Center Rim)。 这种轮辋 是由 轮辋本体和断开式挡圈组成二件式 结构。轮辋 的挡圈既是轮缘又是胎圈座，其凹槽较浅，便于安 装拆，适用于内直径较小的轻型载重轮胎，如 5.50F、 6.00G、 6.50H等。 (3)平底式轮辋 (又称平式轮辋 ) 代号为 FB(Flat Base Rim)。这种轮辋为 可拆开的多件式结构 ,轮辋中央部没有凹槽， 与胎圈接触的圈座基本上是平直的，由于胎 圈与圈座平面接触 ,难以紧密结合。 轮胎的紧固力完全集中在轮辋轮缘的一 侧，容易造成轮胎

21、滑移或窜动，使用性能不 佳，已逐步将被平底式宽轮辋所取代。 平底式宽轮辋代号为 WFB(Wide Flat Base Rim)， 是在平底式轮辋的基础上发展的， 不同之处只是轮辋宽度加宽，圈座有 5 倾斜 角度，改善胎圈与轮辋圈座之间的紧固力。 轮辋宽度加宽，轮胎内腔空气容量增大， 可提高负荷能力 ,提高轮胎的耐磨性能和汽车 转向的稳定性能，尤其适用于载荷量大、动负 荷高的载重汽车。 平底式轮辋规格有： 5.00S、 5.50S、 6.0OT、 8.0OV、 8.37V、 l0.OOW等 , 平底宽轮辋规格品种较多， 有 5.0、 5.5、 6.0、 6.5、 7.0、 7.5、 8.0、 8

22、.5、 9.0、 10.0、 12.0等。 平底式轮辋见图 1-5所示。 （ 4）对开式轮辋 (又称夹式轮辋 ) 代号为 DT(Divided Type Rim)。这种轮辋由内 轮辋及其焊接在一起的轮盘用螺柱与外轮辋联接。 越野轮胎如调压轮胎等配用对开式轮辋，中国的小 型工业轮胎及农用轮胎亦广泛使用此类轮辋，如 2.10、 2.50C、 3.00D、 3.50D等规格。对开式轮辋构造简单 , 便于装卸 ,胎圈亦不易受损 ,只是由于两半轮辋相结合 时 ,用螺柱螺母难以对准中心 ,目前国外此种类型轮辋 已逐步被非对开式新结构型轮辋所取代。 (5) 全斜底式轮辋 代号为 TB (full Taper

23、ed Bead Seat Rim)。 这种轮辋胎圈座带有 5 倾斜角度 ,并有 5个部件的多 件结构。轮胎断面宽度在 430mm以上 ,轮辋直径在 650mm以上的大型工程机械轮胎均使用此类轮辋 ,便 于拆装操作。此种全斜底式工程机械轮辋 ,用于有内 胎轮胎上的多件式结构中 ,可分为有密封胶圈和无密 封胶圈两种形式 ,圈底没有防止漏气的 O形密封胶圈 沟槽 ,对增强轮辋与轮胎的着合及滑动更有利。 思 考 题 1. 轮胎在滚动过程中产生几种变形 ?各有何特点，对轮胎性能有 何影响 ? 2.汽车轮胎按用途可分为哪几种？ 3. 绘出外胎断面示意图并说明轮胎由哪些部件组成及各部件有 何作用？ 4.简述子午线轮胎和斜交轮胎结构上的区别并分析子午线轮胎的 优越性能。 5. 简述轮胎的规格表示方法并举例说明 。 THE END