子午线轮胎结构设计摘要：随着汽车工业的高速发展，我国汽车拥有量越来越多，高速公路里程越来越长，汽车速度越来越高，在这种形势下，对汽车轮胎的各项性能也提高了要求，以便使汽车的行驶舒适性、安全性得到人们的认同，同时也令轮胎的经济性更容易让人接受。
本文介绍了子午线轮胎在我国的发展历程和发展方向，并对子午线轮胎的结构组成和其优越性进行了研究分析，并完成了对轿车子午线轮胎的设计。
关键词：子午线轮胎；扁平化；带束层；帘布线；轮胎花纹Radial tire structure design ABSTRACT：Along with automobile industry's high speed development, our country automobile capacity are getting more and more, the highway course is getting more and more long, the automobile speed is getting higher and higher, under this kind of new situation, also enhanced the request to automobile tire's each performance, with the aim of enabling automobile's travel comfortableness, the security to obtain people's approval, simultaneously is been also easier tire's efficiency to let the human accept. this article introduced the meridian tire in our country's development process and the development direction, and the antitheticalcouplet noon-mark tire's structure composition and its superiority has carried on the research analysis, and has completed independently to passenger vehicle meridian tire's design.KEY WORDS: radial ply tyre；the flattening；belted layer；the curtain wiring；the tire tread目录1. 子午线轮胎概述 (6)1.1子午线轮胎的历史发展现状 (6)1.2选题的目的和意义 (7)2. 原理容及其优缺点 (10)2.1子午线轮胎设计原理容 (10)2.1.1带束层的设计对子午线转向性能的影响 (11)2.1.2带束层的帘线材料 (12)2.1.3帘线结构 (12)2.1.4带束层的帘线密度 (12)2.1.5帘布角度 (13)2.1.6带束层宽度 (13)2.2子午线轮胎的特点 (15)2.2.1子午线轮胎的优越性 (15)2.2.2子午线轮胎胎冠刚性大 (16)2.2.3子午线轮胎有“柔性”胎侧 (16)2.2.4六个主要变形特性 (16)2.2.5子午线轮胎的 (17)2.2.6子午线轮胎表现特点 (19)2.3设计目的与方向 (20)2.3.1SEE的研发 (20)2.3.2生产工艺改进 (20)2.3.3全面的产品检测与深入的试验研究 (21)2.3.4扁平化 (22)2.3.5无胎化 (23)3. 结构设计及计算 (27)3.1子午线轮胎负荷能力的计算 (27)3.2外轮廓断面形状设计 (28)3.2.1外直径D和断面宽B (28)3.2.2胎圈着合直径的确定 (29)3.2.3外胎断面高 (29)3.2.4断面水平轴位置的确定 (29)3.2.5胎圈着合宽度C的设计 (30)3.2.6行驶面宽 (30)3.3外轮廓弧度计算 (31)3.3.1胎冠弧度 (31)3.3.2上胎侧弧半径 (32)3.3.3胎圈曲线弧度设计 (32)3.3.4胎冠弧长的计算 (33)3.3.5胎面饱和度 (33)3.4施工设计 (33)3.4.1胎体帘线拉伸应力及安全倍数的计算 (34)3.4.2钢丝圈应力和安全倍数的计算 (36)3.4.3带束层强度计算 (36)3.5花纹设计 (37)3.5.1轮胎花纹的作用 (37)3.5.2子午线轮胎胎面花纹 (38)3.6胎圈结构特点 (41)4. 爆炸图及工程图的设计 (43)4.1子午线轮胎爆炸图的设计 (43)4.2子午线轮胎工程图的设计 (44)5. 总结 (45)6. 参考文献 (46)致 (47)外文摘要 (48)1.子午线轮胎概述1.1子午线轮胎的历史发展现状子午线轮胎是轮胎工业的更新换代产品,从问世至今已经经历了半个多世纪的发展历程。
20世纪40年代子午线轮胎问世,50年代起步,60年代推广,70～80年代经历了大发展阶段,90年代完成子午化,21世纪以后,在子午化水平进一步提高的基础上,子午线轮胎向扁平化、无胎化、环保化和高速化方向发展。
在这半个多世纪的发展过程中,子午线轮胎以耐磨、高速、舒适和节能等特点受到人们的广泛重视,成为轮胎行业中的佼佼者,备受好评,子午线胎的推广使用给轮胎工业带来了一场真正的技术革命,子午化率成为轮胎业发展水平高低的重要指标。
1892年,法国米其林公司发明了一种可以拆卸的充气橡胶轮胎,给轮胎修理带来了极大便利,促进了充气橡胶轮胎的推广。
1908年,米其林公司研制出并装轮胎,有效解决了重型汽车的轮胎负荷问题。
这些轮胎史上的标志性发明最终催生了子午线轮胎的出现。
1946年,子午线轮胎由米其林公司发明,并取得专利。
子午线轮胎克服了斜交轮胎滚动阻力大、使用寿命短和缓冲性能差的缺点。
1951年米其林公司将子午线轮胎专利容公布于世,从此子午线轮胎在全世界围开始推广开来。
子午线轮胎由于性能优异在世界围得到了迅速发展。
目前世界轮胎产量已达20亿条,其中子午线轮胎已占90%以上。
欧洲轮胎子午化率已达100%,且高性能子午线轮胎占相当大的比例,子午线轮胎已成为全球轮胎工业的标准。
1970年,1980年,1990年,2000年和2010年世界轮胎子午化率预计分别达到了15%,54%,75%,90%和95%。
由此可以看出,子午线轮胎已经成为轮胎工业的发展方向,而且这种发展趋势在不断加强,成为轮胎工业发展中一种不可逆转的潮流。
我国子午线轮胎研究工作始于20世纪60年代中期,几乎与美国、日本和俄国同期起步,但到1980年,子午线轮胎年产量不到1万条。
从80年代起,我国加快了子午线轮胎发展步伐。
90年代是我国子午线轮胎生产快速发展的阶段,轮胎子午化率由不足2%提高到35%。
2001年,财政部和国家税务总局决定免征子午线轮胎消费税,促进了子午线轮胎的进一步发展。
汽车需求量增大也刺激了子午线轮胎生产增长。
1.2选题的目的和意义轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。
1895年随着汽车的出现，充气轮胎得到广泛的发展，首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的，这是由平纹帆布制成的单管式轮胎，虽有胎面胶而无花纹。
直到1908年至1912年间，轮胎才有了显著的变化，即胎面胶上有了提高使用性能的花纹，从而开拓了轮胎胎面花纹的历史，并增加了轮胎的断面宽度，允许采用较低的压，以保证获得较好的缓冲性能。
1892年英国的伯利密尔发明了帘布，1910年用于生产，这一成就除改进了轮胎质量，扩大了轮胎品种外，还使外胎具备了模制的可能性。
随着对轮胎质量要求的提高，帘布质量也得到改进，棉帘布由人造丝代替，50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替，而且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展，具有很强的竞争力。
1904年马特创造了炭黑补强橡胶，大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后，因为在这之前，帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快，炭黑在胶料中的用量增长很快，30年代每100份生胶中使用的炭黑也不过20份左右，这时主要在胎面上采用炭黑，胎体不用，现在已达50份以上。
胎面中掺用炭黑以前，轮胎大约只行驶6000km就磨光了，掺用炭黑后，轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。
现在一组货车轮胎大约可行驶10万km，在好的路面上，甚至可达20万km。
1913-1926年，因发明了帘线和炭黑轮胎技术，为轮胎工业发展奠定了基础。
轮胎外缘的标准化，制造工艺的逐渐完善，生产速度比以前提高了，轮胎的产量与日俱增。
随着汽车工业的发展，轮胎技术一直不断地改进与提高，如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎；40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡；40年代末无胎轮胎的出现；50年代末低断面轮胎问世等等。
许多新技术的出现都莫过于 1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎，这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高，特别是在行驶中可以节省燃料，而被誉为轮胎工业的革命，在这里简略介绍一下当今发展的主要几种轮胎特征。
子午线轮胎：这种轮胎的特点是帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致(即胎冠角为零度)，由于帘线的这样排列，使帘线的强度能得到充分利用，子午线轮胎的帘布层数一般比普通的斜线胎约可减少40—50％。
帘线在圆周方向只靠橡胶来联系。
子午线轮胎与普通斜线胎相比，具有弹性大，耐磨性好，可使轮胎使用寿命提高30—50％，滚动阻力小，可降低汽车油耗8％左右，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易穿刺等优点。
缺点是：胎侧易裂口，由于侧面变形大，导致汽车侧向稳定性差，制造技术要求及成本高。
针对子午线轮胎的缺点，所以选此课题做研究，目的在于完善其不足之处降低其生产成本，为以后子午线轮胎的发展做一份实用性的研究参考。
2.原理容及其优缺点2.1子午线轮胎设计原理容子午线轮胎的基本力学主要靠子午线轮胎的带束层。
若无带束层，轮胎充气后，外直径变化很大，装在汽车上就无法操纵。
子午线轮胎的胎体帘线排列是90°左右，因此子午线轮胎的胎体横方向比带束层更坚硬，胎体是保护轮胎胎侧，使其变形小，由于胎体横向坚硬，因此对轮胎的柔软性、牵引力、刹车力起一定的作用。