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全钢子午线载重轮胎的特点及设计方法_图文

全钢子午线载重轮胎的 特点及结构设计方法 一、轮胎的功能分析 及标准研究 轮胎的基本功能 负载 功能 传递动力、驱 动和制动功能 操纵 功能 缓冲 功能 轮胎的主要性能: 根据轮胎所需发挥的主要功能,要求轮胎应具备以 下的主要性能: 承载负荷性能; 操纵稳定性; 行驶安全性(耐湿滑性、抗侧滑性); 附着与牵引性能; 耐久性(耐疲劳和破坏、耐磨性); 节能经济性(低滚动阻力); 高速性能; 乘坐舒适性; 低噪声性能等。 负荷功能:包括轮胎的承载性能、耐久性能和高速性能; 制动、驱动功能:包括车辆的启动、加速、爬坡和制动能力; 在干、湿路面的行驶能力; 缓冲功能:包括车辆的避震性能与乘坐舒适性能等; 牵引功能:车辆的操纵稳定性、转弯特性等。 此外,轮胎还应具有良好的耐磨、耐老化、低滚动阻力、低噪 音、可翻新等使用性能。 当然,在轮胎应具备的诸多性能中,因某些性能提高而引起另 一些性能降低的相互制约情况也很多。如提高轮胎操纵稳定性的同 时,往往会提高滚动阻力,其他如负荷能力和高速性能、乘坐舒适 性与操纵稳定性等。 轮胎功能和性能的体现,是根据汽车性能需要设计的,为了确 保车辆使用的安全性、行驶性、舒适性和经济性,必须综合平衡车 辆的各种性能要求,合理设计、制造、选择和使用轮胎。 轮胎性能的相互制约性: 当然,在要求轮胎应具备的诸多性能中, 因某些性能提高而引起另一些性能降低的相 互制约的情况也很多。如在提高轮胎操纵稳 定性的同时,往往也会提高轮胎的滚动阻力, 其他如负荷能力和高速性能、乘坐舒适性与 操纵稳定性等。 轮胎功能和性能(外特性)的体现,是根据汽车的驾驶 性能需要而设计的,是由轮胎的特性及制造加工的质量所决 定的。不同的设计结构、材料特性、工艺方法及使用条件, 会使轮胎的性能产生很大的差异。为了确保车辆使用的安全 性能、行驶性能、舒适性能和经济性能,必须按照汽车的使 用特性来合理设计、制造、选择和使用轮胎。 因此,正确理解使用要求,采用科学、合理的设计方法 设计、制造轮胎能够更好地满足车辆的安全性,提高车辆的 驾驶性能,对提高轮胎的使用寿命,改善车辆的经济性能有 极大帮助。同时,也能有效地控制和降低轮胎的制造成本, 节约人力物力和各种资源。 随着汽车技术的不断发展,功能的增强,汽车对轮胎各项 性能也提出了新的、更高的要求。 首先,由于道路条件的不断改善,车速的不断提高,汽车 的安全性能使人们更为重视。轮胎技术人员必须研究的问题是: 轮胎的高速耐久性、操纵稳定性、湿滑性能等。 而上世纪八十年代的能源危机,使世界各国,特别是发达 国家都在加紧对汽车的燃料经济性提出更加严格的限值提出新 标准,绿色环保成为人类社会的共同目标。高耐磨、可翻新、 低滚动阻力、低噪声的轮胎受到了广泛的青睐。 子午线轮胎的各项性能都要明显优于斜交轮胎,而无内胎、 低断面的子午线轮胎在许多方面的优越性更加明显,因此无内 胎化、低断面化、子午化成为轮胎发展方向已经是不争的事实。 经济性 子 午 胎 与 斜 交 胎 性 能 对 比 轮胎重量 噪音 燃料费 乘坐舒适性 操纵稳定性 制动性(湿路面) 耐刺性 耐磨性 耐久性(高速性) 耐久性(带束层) 0 50 100 150 200 250 斜交轮胎 子午线轮胎 轮胎是汽车等各类轮式机械的重要部件之一, 是车辆的安全部件,也是消耗部件,是骨架材料 和胶料的复合体构成,并由轮胎与轮辋组合成车 轮总成。 轮胎作为汽车与道路之间力的支撑和传递单 元,其力学性能直接影响汽车的运动性能,它对 于车辆的安全性、操纵稳定性、行驶性、乘坐舒 适性和节能经济性等都起着关键性的影响。 轮胎是一种安全产品(轮胎本身和车辆),又是汽 车的主要标准配套件之一。因此,对轮胎产品的外缘 尺寸(外直径、断面宽度)、使用范围(负荷、气压、 轮辋型号、速度等)、安全及性能要求(强度、耐久 性、高速、脱圈等)等,各国都有严格的法规和标准 规定。 轮胎设计师的职责就是在充分了解和分析轮胎的 使用要求后,确定轮胎能满足所需使用条件的性能特 性,根据轮胎的性能特性确认相应的轮胎标准和法规, 设计满足性能要求和标准法规的轮胎。 轮胎结构设计是轮胎设计的重要组成部分,轮胎 设计主要包括结构设计、配方(材料)设计、工艺设 计、装备设计、试验及试验方法设计等。 其中,轮胎结构设计主要是根据轮胎的性能要求 对轮胎的力学特性及与此相关的轮胎几何形状、材料 特性进行计算、分析、优化和设计。 它主要包括:轮胎的功能分析及标准研究;轮胎 力学性能分析和设计;轮胎轮廓曲线设计;轮胎材料 和结构设计;轮胎花纹设计等部分。 轮胎标准的分析、参考和执行是为了确保产品符合相关的 国家的安全法规,为了设计的轮胎产品具有通用性、实用性和 商也价值。因此,相关的标准和法规也是轮胎设计的重要依据。 轮胎标准通常分为强制性法规和推荐性标准两类: 强制性法规主要是一些涉及安全性能和政府规定的法规, 如我国的GB、美国的DOT、欧洲的ECE等; 推荐性标准包括轮胎的规格尺寸要求、负荷及气压范围、 与轮胎相关的配合尺寸等,如我国的轮胎年鉴、美国的TRA、 欧洲的ETRTO等;有时,为了满足用户的特殊需要,或一 些非标产品,一些轮胎企业标准、用户标准等也作为产品设计 的依据。 通过对轮胎使用功能、性能,对相关的标准的分析,可 以基本确定所要设计的轮胎的一系列边界条件和基本参数: 如轮胎的最大负荷、气压、速度;外径、断面宽度;轮 辋型号及胎圈形状尺寸;轮胎花纹的类型和结构;材料的大 致要求;相关配套件等。 这些边界条件和基本参数被作为轮胎力学性能分析、轮 廓曲线、材料和结构、轮胎花纹等各项设计的输入条件。 在轮胎的结构设计中,力学性能、轮廓曲线、材料和结 构、花纹等各项设计是互相依存、互相关联、互相影响的, 必须要总体考虑和权衡。 二、轮胎结构设计 理论及方法 轮胎结构设计主要是对轮胎力学性能研究和设计,它

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