02 轮胎设计基础与增强 译文-第2稿.docx

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1、轮胎设计基础与增加(Pp3-13)(Pp14-27)(Pp28-31)(Pp32-34)(Pp35-53)(35-41)(42-44)(45-48)(49-53)(Pp54-61)(55)(56-58)(59-60)(61) 轮胎儿何尺寸基础 轮胎设计几何尺寸参数 承受负荷的结构部件 轮胎胎体轮胎带束层一带束层设计一米其林常用的和新结构一倍耐力0。带束层一倍耐力0带束层改进 结构设计与增加一设计平安系数一胎体一带束层一钢丝包布轮胎几何尺寸基础充气管考虑充气管的一部分，长度为IO在管子的中间平面和管的内表面之间的空气体积处于平衡轮廓。管中间平面的界面作用力F=2rlP,方向向上。充气管的一半的外

2、表面施加在空气体积向下的力必定等于Fo因为在空气管壁一半的总的力必需处于平衡状态，则管壁单位长度的强力必定等于/=赤，因此:f=P（波意尔压力管公式）F/2F/2充气薄膜充气薄膜表面上的一个点X,充气压力为尸。=1.=1.Ci和Cii为X的主曲率，则曲率半径为P，,pi,ciiofi和为为主曲率方向的单位长度的力，Q一,，ftf谛薄膜的通用方程为力尸百+砥。我们假定薄膜由正交各向异性薄膜组成，这样以来，方向U的力与第一主方向i的力比较可以忽视不计。在这种状况下，我们可以假设九=gC*Pi=7=p。薄膜平衡轮廓变为：f=-P上式相当于充气管波意尔公式，它们的曲率半径为恒值，并在一个方向为r,而在

3、其正交方向为0。子午线轮胎的基本力学y基本假设 子午线轮胎由完全子午方向的胎体和通常称为带束层的环形部件组成。我们考虑下述草图，所示意的子午线轮胎断面由两半部分组成。右侧仅显示了胎体，更准确地说，假如不考虑带束层的存在，它描述的是胎体帘线。 让我们考虑所提到的帘线，选择随意一点P,它的坐标为X和y,它在点A和点K之间变更，点A的定义为6角为Oo 6角是平衡轮廓的切线和通过P点的水平线之间的夹角。 点K被认为是胎圈区域以外的胎侧的第一个点，此处有胎体反包、胎圈填充胶和其他增加材料，此处的刚性可能使胎体帘线处于子午方向排列的增加薄膜充气平衡轮廓的外边。 图上左侧部分增加了带束层。点相应于右侧的假设

4、S点，是胎侧平衡轮廓上铺设的胎侧的最终一个点，即在带束层影响之外的点。在设计者起先设计一个新项目时，做的第一件事就是确定在xy平面内的K点和S点的坐标。 平衡轮廓计算，就是基于假设胎体是一个不伸张的增加帘线排列组成的充气薄膜，每根帘线都在子午平面内。同时，也假定，横向（垂直于子午增加部件方向）的薄膜的模量是可以忽视的。 充气压力被胎体帘线的张力全部平衡。 我们可以写出下式=尸0，此处f（Nhn）是胎体单位横向宽度的特定张力。P（n）是局部曲率半径，PkNm刀是充气压力。我们称加（）是胎体帘线的频度，即每米内的根数。我们假设，在成型时，胎体铺设在成型鼓上，它的半径是以使胎体帘线有一个半径为yo（

5、加）的圆柱形，从实际考虑，泗等于成型鼓的半径+内衬层厚度+胶片厚度+半个胎体本身厚度。近似成型鼓的半径+2.5mm；假如运用鼓肩胎圈夹持形式的成型鼓，其半径相当于图中Z点的纵坐标。而假如轮胎在平式成型鼓设备上成型（如米其林），则所说的半径相当于钢丝圈的内部半径。p点、（X,j）增加帘线局部的频率为一九7T=-=Ppy 假如T（N）为单根帘线的张力，则我们可以写出f（o）TTN 或Py=Wya7（西S）,此处N二九（2yo）是胎体帘线的总根数。Z2申_（i+y厂 由于在笛卡尔坐标系中，曲率半径P-（T7）-,我们可以写成下面的二次微分方程:2G）（I+/?FTr尸”=KNfZlF=九%平衡轮廓计

6、算（2）是在胎体断面上相当于1弧度角度内的帘线根数。它也可以定义为“角度密度”或角度的胎体频度。表示为（根数/弧度）。它对应于一部分胎体帘布的帘线根数，其长度等于胎体铺设的半径则。常数K可以这样定义，它是每根帘线伸张力和充气的比值，乘以胎体的角度密度。在量纲上K表示为（加2）,明显它对应于微分方程一次根的尺寸，因为y是一个尺寸，y是（加常数可以认为是每个单位充气压力在单根帘线上的张力指数，并且对于直（长的曲率半径）胎侧，它有“直”的高数值，对于高曲率（短的曲率半径），它具有低数值。因为上述微分方程是二次微分方程，它的结果写成带有二个参数Cl和C2的一系列的曲线；因为参数K是一个未知参数，因此我

7、们可以说，一般来讲平衡轮廓可以满足三个不同条件，它依靠于三个参数。通常，首要的两个条件是:1 .轮廓必需包括K点(X=X,y=y)2 .轮廓必需包括S点(X=Xs,y=ys)第三个条件通常是下列三个条件之一： B点的横坐标，最大的轮胎弦的一半，必需等于X“(轮胎初步设计) S点的角度必需等于预先确定的6s角度的数值(轮胎初步设计) K和S点之间的移动的帘线长度，必需等于一个确定的数值ZO(移动的轮胎轮廓计算)由于薄膜平衡轮廓微分方程不包括横坐标X的明显的参照值，它就很简洁表示为,假如/(%)是一个结果，则/(x+C)也是一个结果；这就意味着，平衡轮廓的胎侧轮廓，在不变更形态的前提下，在平行于X

8、轴方向上可以移动。第一页的图中，A点的横坐标设定为0。这样，设想的无带束层的子午线轮胎的断面，可以以右半图描述。在不变更形态前提下,同样的断面可以在右部分按预想的移动量移动。当一个低断面轮胎须要设计时，点A随着整个平衡轮廓向右移动，结果,一个更大的带束层断面，从中心起先加了上去。这就是设计者要做的。 平衡轮廓最重要的是，充气薄膜形态仅仅依靠于几个参数，并且不能由其他方法限制。 既使假如子午线轮胎在一个与平衡轮廓差别很大的形态的模具内硫化，而一旦轮胎充气，它的形态变更，直到达到平衡轮廓。 变形的胶料的高拉伸应力将引起胶料的早期损坏，但是在胎侧区域，轮胎断面形态不受模具形态的影响。 看草图右侧，明

9、显，假如在胎冠区域不加带束层结构，则轿车或载重子午线路轮胎的胎冠弧，就不是预想的那样。（匕-九） 通常指出，假如九的值小，例如轮胎断面高度和胎圈半径比较可以忽视不计，则平衡轮廓接近比较稳定的曲率半径曲线。换言之，就是接近一个园形曲线。自行车轮胎的断面轮廓几乎就是一个园形。平衡轮廓的数值计算：A，JA，Wb可以计算平衡轮廓方程:,此处/（，）=1(y-)2-(-)2r22cy一九O=arccos-：WJa-力通过数值计算椭圆积分，依据常数工x=xA+/3曲率半径0和角度5由下式给出:22Ja-y2y轮胎设计几何尺寸参数设计依据:外直径（胎冠）断面宽轮车周直径断面高二断面宽高宽比轮辆宽设计参数的选

10、择:胎面宽度 胎冠厚度（胎面+带束层） 胎冠曲率 胎圈厚度 模型轮辆宽度 胎面宽度必需接近带束层宽度，此参数确定了S点的横坐标 外半径、胎冠厚度和胎冠曲率，确定了S点的纵坐标 K点横坐标是模型轮辆宽度 K点纵坐标等于轮辆半径15mm（对于标准P轮胎），假如胎圈厚度大于或小于通常值，则此值可大可小 5点横坐标必需等于（宽度/2）一胎侧厚度行驶面宽度 这是确定轮胎几何尺寸的基本参数。 它不受规格尺寸（ETRTo表格）约束，是设计者的选择。 宽行驶面是大部分适用设计性能的特例。 宽带束层通常导致大的6奇，因此有较大的胎体刚度，大的带束层边缘胎体帘线拉力的垂直重量。 这也意味着，3点（轮胎的弦）横坐标

11、处于稳定值，一个减小的胎侧轮廓曲率，相应每根胎体帘线上总的拉力比较高的数值。 宽胎冠的缺点，基本是在坎坷不平道路上的乘坐舒适性的肯定损失和增加滚动阻力。 宽胎冠不利于水上漂移性能。 这是轮胎优异转向性能的最有意义的参数之一。 胎冠曲率是限制接地印痕尺寸的最有力的参数，同时，还有6房值和胎体帘线拉力。 它常常规定“箭头标记”/,也就是外直径圆周带束层坐标y和有效带束层宽度边缘坐标y之间的差值（mm）。 带束层部件的曲率弧半径用下式计算：，此处S是带束层宽度的一半，P=（C） 两个曲率半径的胎冠，常常被认为是低高宽比轮胎的最佳选择，轮胎的中间部分较胎肩区域平坦。胎冠弧曲率（2） 在以下几个设想条件

12、下，接地印痕的形态是通过胎冠弧曲率来确定的： 6角数值保持不变，即用B点横坐标调整来补偿S点的横坐标的变更。 带束层部件的机械特性也保持不变，包括附加胶料的模量、带束层帘线的模量和密度、带束层角度、冠带层特性。 在上述提到的条件下,依据子午方向的曲率,设计者可以得到任何形式的印痕形态：形式A是比较高的胎冠弧曲率条件下得到的,形式B和C是在中等和低的胎冠弧曲率下得到的。胎冠弧曲率（3） 椭圆印痕形态对改善操纵稳定性和水漂有帮助。 方形印痕是要求滚动阻力和磨耗性能的主要发展目标。 最好的组合通常是介于A和B之间的中间状态。 印痕C通常称为“沙漏”,明显不好。 对于特别低的高宽比的断面轮胎,三种特殊

13、形式显示在下图,形式C称为骨形,是不好的! 对于任何状况下,特别低的断面高宽比的子午线轮胎的目标倾向于B,因为这种轮胎在操纵试验时,性能是特别好的。而椭圆形式对磨耗不利;磨耗是超高性能轮胎的薄弱环节,它的特点是优异的抓着力和比较不耐磨耗的胎面配方。胎冠弧曲率（4）,再强调一次,图中所描述的得到的印痕形态,可以由相等的胎冠曲率得到,也体现在胎侧长度上。形式A是由最短的胎侧得到的,即最大的6角数值。 一旦轮胎模型制造出来,就没有变更胎冠曲率的可能了。变更印痕的微小的变更就是要做: 假如印痕类似于C的特点,制作短的胎侧新模型（新的侧板费用低于胎面活络模）。 带束层和冠带层选用不同材料和几何参数（带束

14、层角度）。 这个参数从理论上讲，也不是设计者选择的参数，因为外部总宽度在ETRTo表中给出了尺寸。但是，ETRTO比较大的公差是可以接受的，我Zm之关运用胀大尺寸。 真正的船的藤大表现为尼龙胎体轮胎，特殊是厉龙6。 轮胎胀大在现代Rayon人造丝和PET聚酯胎体症带泓幻物KevIar开夫拉和钢丝帘线胎体事实上为0。 设计者能够限制宠触度在ETRTo标准之内的范围，黄宜选择有效的轮胎宽度仍旧在允许范围内。 明显的是，轮胎宽度的小的增量、导致6角的明显增加。 6角的有效的变更，在从前的篇幅中已叙述。 有关轮胎宽度的错误，通常发生在设计者被迫运用相同模型活络块，用于一对新的胎侧结构强行限制模具的变更，试图从现有产品生产出麴断面宠胎。 让我们假设我们不得不用235/60R16断面成型一个新的235/50R17规格，现有规格印痕是满足的。 假如我们确定了必需成型新的模型的胎侧，送鞋我Z要得到的低6角的新的轮胎宽度与此相同，则印痕将出现“沙漏”形。 唯一的出路是削减新轮胎宽度5皿小假如减以后宽度在ETRTo内，则一切OK,不然就麻烦了。 当设计一个新轮胎时，物必雳考虑用相同活络块做低高宽比产品的超冷：起朱N用略微大的轮胎弦和I或胎冠比较好，这样低高宽比规格轮胎也期在公差范勤必轮胎外直径 这个参数也是