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1、本科毕业设计（论文）14.设计内容4.1 设计目的为了培养和提高自己多学科理论、知识和技能综合运用能力，加强学生创新意识、创新能力和创业精神的培养。所以本课题运用 CAD 绘图软件设计11.00R20 全钢载重子午线轮胎，通过课题设计，了解和掌握轮胎设计特别是全钢载重子午线轮胎的设计方法、设计流程及各部位尺寸的确定与计算，为今后的工作打下牢固的基础。4.2 设计前的准备4.2.1 轮胎基本参数的确定轮胎结构设计的第一步是确定所设计的轮胎的规格，再根据其用途确定其荷载能力。11.00R2016PR 这种规格轮胎在国标中和 TRA 及 ETRTO 中均有16 层级的设计标准。其参数的选取参照国标选
2、取。轮胎外轮廓设计依据“薄膜-网络”理论及“自然平衡轮廓曲线”来设计，而负荷能力则根据同规格 TRA 的要求来进行设计。下面给出国标（GB 3487-89）中 5平底宽轮辋的参数图和各标准中 11.00R20 型号轮胎轮廓的基本参数表4-7。图 4-1 5平底轮辋基本参数Figure 4 -1 5 Flatbed wheels basic parameters本科毕业设计（论文）2表表 4-1 各标准相关参数各标准相关参数Table 4-1 The standards-related parameters4.2.2 轮胎负荷能力的计算11.00R2016PR 为非制载重子午线轮胎，根据美国 T
3、RA 工程手册载重汽车轮胎篇中推荐的计算公式，单胎负荷计算公式为：Q=K0.425（P-15）0.585B0.6251.39（dr+B0.625） （4-1）当用公制计算时需乘以公制换算系数 0.231，此时Q=K0.2310.425（P-15）0.585B0.6251.39（dr+B0.625） （4-2）式中：Q负荷， kg；K负荷系数。 依据 TRA-2006：取 K=1.30P充气压，kgf/cm2； 依据 TRA-2006：11.00R2016PR 的单胎最大充气压力为 ：810（kPa）=8.1kgf/cm2dr轮辋直径， cm； 11.00R2016PR 规格轮胎的dr=202.
4、54=50.8（cm）B0.625在 62.5%轮辋上的断面宽度，cm。（4-3 .141/sin180B10.625）（BCBRo3）式中： CR设计轮辋宽度 cm；由图 1-1 可知 C=20.3（cm） ； 最大负荷最大负荷 kg充气外缘尺寸充气外缘尺寸 mm规格规格标准标准 轮辋轮辋负荷指数负荷指数相应气压相应气压 kPa双胎双胎单胎单胎外直径外直径断面宽断面宽标准标准11.00R20 16PR8.0149/145810/770287032701085293GB9744- 88 11.00R20 16PR8.0149/146790296032401085293TRA 2006 11.0
5、0R20 16PR8.0150/146790300033501082286ETRTO 2001本科毕业设计（论文）3B设计轮辋上的轮胎断面宽度 （充气断面宽） cm； 依据 GB 9744-88：取 B=29.3（cm ） ；cm23.283 .1413 .29/3 .20sin1803 .29B10.625）（则：o即负荷能力：Q=K0.2310.425（P-15）0.585B0.6251.39（dr+B0.625）=1.300.2310.425（8.1-150.07032）0.05828.231.39（50.8+28.23）=3282.78kg单胎负荷：3282.78kg 大于 GB 标准
6、 3270kg，满足要求。双胎负荷：为单胎负荷的 91%（单胎负荷为 2180kg 以上） 。即：3282.780.91=2987.33kg1。4.3 子午线轮胎外轮廓断面形状设计4.3.1 外直径 D 与断面宽 B 的确定由于子午线轮胎胎冠部有周向不易伸张的带束层箍紧着胎体的特点，所以充气后轮胎的外直径膨胀率要比斜交胎小得多。一般充气后外直径变化甚小，大致增加 1-2mm，有时不膨大还略减小。因此模型断面轮廓外直径的取值可与标准规定的新胎外直径相等或稍小一点。则： D=1085mm D/D=1 D=1085mmB=293mm B/B=1.01 B=290.1290mm4.3.2 胎圈着合直径
7、 d 的确定为满足轮胎与轮辋紧密的着合及拆装方便的需要,GB 中 8.00in 轮辋的标定直径为 20in(508mm)，取轮胎着合直径为:d=508mm4.3.3 断面高 H 与断面水平轴 H1和 H2的确定由公式：（4-4）mmdDH5.28825081085 2)(子午线轮胎断面最宽点半径的位置要比斜交轮胎的高，希望能使轮胎的变形落在水平轴以上，带束层端点以下的上胎侧高（H2）区域之内，并减小下胎本科毕业设计（论文）4侧高（H1）区域的应力和胎圈的应力。由于子午线轮胎胎体帘线呈径向排列，其钢丝圈承受力要比斜交胎的大，容易造成子口破裂，故断面最宽点半径要取得高一些来减轻所承受的力。一般选取
8、 H1/H21，载重子午线轮胎最高去值可达 1.4。本规格根据 2005 年各公司轮胎的测量值取 H1/H2=1.1。则：H2=H/2.1=288.5/2.1=137.38137.5mmH1=HH2=288.5137.5=151mm4.3.4 断面最宽点半径的确定mr轮胎断面最宽点为轮胎变形量最大的点，其值的大小直接影响轮胎的使用。其计算公式为：（4-mmHRrm5 .3911515 .54225）mmDR5 .5422/10852/轮胎外半径式中：4.3.5 胎圈着合宽度 C 的确定近 20 年来子午线轮胎朝着扁平化方向发展，扁平比由 80 系列逐步降低到20 系列。低断面子午线胎的断面高很
9、矮，导致胎侧刚性的增大，为了提高胎侧的柔软性，将子口宽度 C 设计超过轮辋宽度 CR。当安装在比子口宽度窄的轮辋上，充气后使胎侧弯曲并易变形，从而降低了过高的刚性，恢复其胎侧应有的弹性，因此改善了轮胎的乘坐舒适性。子口宽度 C 的选取可参考轮辋宽度与断面的比值和子口宽度与轮辋宽度之间的差值来确定，但其差值一般不宜太大，约 0.5in（12.7mm）左右，不超过 1.0in（25.4mm） 。标准轮辋宽度为 8.0in，本设计值取 8.5in（215.9mm） 。取整数为 C=216mm。4.3.6 行驶面宽度 b 与弧度高 h 和 h的确定子午线轮胎行驶面弧度的选取，主要与轮胎扁平比和带束层刚
10、性有关。行驶面弧度半径 R1的确定是直接与行驶面宽度（b）和行驶面弧度高（h）有关。为确定 b 和 h 两个参数应考虑带束层宽度（BW）与行驶面宽度、行驶面弧度高和断面高、行驶面宽度和断面宽度之比值及胎体帘线类型等方面的影响因素。本科毕业设计（论文）5行驶面弧度高（h）与断面高（H）之比值，为保证轮胎与路面在行驶面宽度范围内有最大的接地面积，一般 h/H 取 0.030.05 为宜。行驶面宽（b）与断面宽（B）之比值，对 70、80 系列及其以上规格轮胎的 b/B 一般取0.70.85 为宜。根据 2005 佳通对各轮胎厂的测量值选取：b/B=0.73 B=290mm 则 b=2900.73=
11、211.7212mmh/H=0.035 H=288.5mm 则 h=288.50.035=10.110.0mmh=0.6h=0.610.0=6.0mm （根据作图当 h=0.6h 时，Rn和 Rn的切点位置较合适）4.3.7 外轮廓弧度的计算4.3.7.1胎冠弧Rn 及Rn的确定11.00R20 规格轮胎行驶面 b 较宽，用一段弧则行驶面太尖，接地面小，耐磨性差，而且会使带束层弯曲。所以适合用两个弧度半径 Rn和 Rn。（4-6）mmhbRn33.93926 . 0106 . 0108 212 2 h822 Rn一般为 2540%Rn，根据确定：Rn=0.30Rn=0.30939.33=281
12、.80mm4.3.7.2胎侧上弧半径R1的确定（4-bBLbBhH R 222 2141）（）（7） L胎肩切线长度 H2/2=137.5/2=68.75mmmmR32.16721229075.6821229041105 .1372221 ）（）（ 即：上胎侧与胎面连接用半径为 150mm 的反弧连接，这样可以减少胎肩厚度，有利散热，节省胶料。4.3.7.3胎侧下弧半径R2的确定（4-8）aCBHHaCB RC22412 122 ）（）（式中： a下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮缘曲线起点间的距离，一般 a 等于轮辋轮缘宽度的 2/33/4。由相关设计取本科毕业设计（论文）6a=0.723.5
13、=16.45mmHC轮辋轮缘高度（a 点对应的高度） ，由测量得 HC=39.0mm即： 45.1622162903915145.16221629041222 ）（）（ R=345.47mm4.3.7.4胎圈曲线弧半径R4、R5的选取胎圈曲线弧度设计，根据轮辋边缘曲线设计要求，胎踵曲线半径 R4小于轮辋相应部位半径(21.5mm) R4取 21mmR5大于轮辋相应部位半径(8mm) R5取 9mm 4.3.7.5下胎侧自由半径R3的选取R2 和胎圈轮廓半径 R4用 R3连接，一般 R3约为 R2的 2540%。R3易取小，便于增加下胎侧至胎圈过度位置的厚度，即增加子口胶的厚度，防止子口破裂问题
14、。所以取 R3=0.25R2=0.3345.4786mm4.4 子午线轮胎花纹设计4.4.1 轮胎花纹的基本功能传递牵引力、制动力和转向力的功能；安全行驶功能好，特别是耐湿滑和抗侧滑性，并提供足够的附着力和确保汽车的操纵稳定性；保证轮胎的里程寿命。4.4.2 轮胎胎面花纹的要求保证与路面有优良的附着性能（纵向和横向滑移小） ，特别在高速下行驶，抗湿滑和侧滑性能好确保行车安全；耐磨性能好且耐磨耗均匀，花纹不易崩花掉块、不易裂口、耐刺扎性能好；滚动阻力小，花纹生热低，散热性好；震动小，花纹块要保持连续性；花纹沟自洁性好，不夹石子，泥沙易清除；还要做到低噪声、美观。本科毕业设计（论文）74.4.3
15、花纹设计注意事项花纹块面积与行驶面总面积之间成一定的比例，一般花纹块为行驶面积的 6080%，载重胎为 7080%；花纹块大小配合要均匀，不易相差太大；花纹块的构型要避免锐角，一般采用超过 90的钝角；花纹块角度不应与帘线角度重合，一般至少要大 3；合理选择花纹沟宽度与深度之比。4.4.4 胎面花纹设计11.00R20 载重子午胎要适用高速公路和普通路面的使用，根据市场情况主要采用四条或三条纵向曲折花纹，本设计为三条纵向曲折混合花纹。根据相关手册，装配平底轮辋的轮胎设计花纹深度，11.00R20 为 13.518.0mm。本规格设计花纹沟深 16.5mm，宽 12mm。具体花纹设计见设计图。4.4.5 其他设计4.4.5.1排气孔的设计排气孔用于排除硫化过程中模腔内的空气，使胎胚胶料充分流动，保证轮胎花纹清晰而不缺胶.排气孔直径为 0.52.0mm，一般在胎肩、胎侧、下胎侧防水线、上胎侧防擦线和花纹块斜角端部等位置处设计排气孔，本规格排气孔直径为 1.0mm，数量见设
