1.4rp载重子午线汽车轮胎优化设计与加工工艺研究

浙江科技学院毕业论文 - 1 - 1.4RP 载重子午线汽车轮胎优化设计与 加工工艺研究 学生姓名：王峰 指导老师：梁晓娟 浙江科技学院 摘摘 要要 随着公路建设和汽车工业的不断发展，对轮胎使用性能的要求越来越高。 原来生产的1.4PR载重汽车轮胎由于花纹结构陈旧，并时有肩空和胎圈磨损等质 量问题，已经不能适应市场需求。为此，在对市场调研后，对1.4PR载重子午线 轮胎进行了优化设计和加工工艺研究。 本文主要通过对子午线轮胎结构特点的分析，并探讨了轮胎结构与轮胎特 性方面的关系，还有轮胎结构参数和车辆特性的关系。然后根据分析的结果对 轮胎的带束层，胎圈，胎体和胎冠进行了结构的优化设计。并用三维设计软件 进行三维建模。最后对轮胎的加工工艺进行研究，并制作加工工艺卡。 关键字关键字：汽车轮胎 子午线 优化设计 加工工艺 1.4RP radial heavy-duty tire structural design and machining 浙江科技学院毕业论文 - 2 - technics research Student: feng wangAdvisor: xiaojuan liang School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology Abstract With the road construction and automobile industry continues to develop, the tire performance requirements are high. The original truck tire production 1.4PR structure as the old pattern, and when the shoulder and bead wear air quality problems, has been unable to meet market demand. To this end, after market research, we design and processing of the 1.4PR radial truck tire . In this paper, by analyzing the characteristics of radial tire structure and the structure of the tire and tire properties relationships, as well as tire structure parameters and the relationship between vehicle characteristics. Then the results of the analysis of tire belt, bead, carcass and tire crown The structure of the optimal design. Use three-dimensional design software to do three-dimensional modeling. Finally, to make the tire processing technology research and production of processing card. Keyword: Car tire Meridian Optimization Fertigungsplanung 浙江科技学院毕业论文 - 3 - 目录 第一章 绪论.1 1.1 汽车轮胎的发展趋势 1 1.2 子午线轮胎的构造及特性 1 1.3 课题的提出 3 1.4 本文完成的工作 3 第二章 轮胎的优化设计.4 2.1 子午线轮胎的结构特点 4 2.2 轮胎特性与轮胎结构元件的关系 5 2.3 轮胎的优化设计 9 2.3.1 带束层的设计.9 2.3.2 胎圈的设计10 2.3.3 胎体的设计12 2.3.4 胎冠的设计13 2.4 轮胎的优化设计模型 .13 第三章 轮胎加工生产过程研究15 3.1 子午线轮胎制造工艺特点 .15 3.2 子午线轮胎制造工艺流程和工艺条件 .15 3.2.1 制造工艺流程15 3.2.2 生产工艺条件15 3.3 原材料的混炼工艺 .16 3.3.1 原材料加工16 3.3.2 配料的工艺要求16 3.3.3 胶料的快速检验17 3.3.4 混炼工序17 3.4 胎面的加工制造工艺 .18 3.4.1 胎面等部件的制造工艺18 3.4.2 胎面部件的制作工艺流程19 3.4.3 胎面的压出工艺条件20 总结.21 致谢.23 附录：.24 浙江科技学院毕业论文 - 4 - 1 轮胎部件加工工艺卡： .24 2 原材料的混炼加工工艺卡 .25 浙江科技学院毕业论文 - 1 - 第一章第一章 绪论绪论 车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，其功用是：支承整车；缓和由路 面传来的冲击力；通过轮胎同路面间存在的附着作用来产生驱动力和制动力 厂汽车转弯行驶时产生平衡离心力的侧抗力，在保证汽车正常转向行驶的同时， 通过车轮产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶方向；承担越障提高通过 性的作用等。 现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它 的作用是： 1)和汽车悬架共同来.缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的 振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。 2)保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过 性。 3)承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。 因此，轮胎必须有适宜的弹性和承受载荷的能力。同时，在其与路面直接 接触的胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。 此外，车轮滚动时，轮胎在所承受的重力和由于道路不平而产生的冲击载 荷作用下受到压缩。压缩消耗的功，在载荷去除后并不能完全回收，有一部分 消耗于橡胶的内摩擦，结果使得轮胎发热。温度过高将严重地影响橡胶的性能 和轮胎的组织，从而大大增加轮胎的磨损而缩短轮胎的使用寿命。 1.1 汽车轮胎的发展趋势 汽车车轮承受着车辆的垂直负荷、横向力、驱动（制动）扭矩和行驶过程中 所产生的各种应力，它是高速回转运动的零件、要求尺寸精度高、不平衡度小、 支撑轮胎的轮辋外形准确、质量轻，并有一定的刚度、弹性和耐疲劳性。因此 要求车轮具有足够的负载能力及速度能力、良好的缓冲性和气密性、良好的均 匀性和质量平衡性、精美的外观和装饰性、尺寸精度高、质量小、价格低、拆 装方便、互换性好等。车轮材料的选用，车轮结构和制造工艺与上述要求密切 相关，是决定车轮性能好坏的关键因素。 目前，全世界的汽车车轮，不管是载重汽车车轮还是轿车车轮，所用材料 基本分为两种，即钢材和铝合金材料，这两种材料制造的车轮所占市场份额为 95%，研究汽车车轮的各种工艺特性与这两种材料的特性是分不开的。随着世界 各国政府对节能、安全、环保的要求日趋严格，车轮材料的选择就成为一个焦 点问题，即铝合金和钢的选择问题。此外，随着材料技术的发展和人们对车轮 质量的要求不断提高，一些新型材料也被用于制造汽车车轮。 浙江科技学院毕业论文 - 2 - 1.2 子午线轮胎的构造及特性 子午线轮胎的构造。它由帘布层、带束层、胎冠、胎肩和胎圈组成，并以 带束层箍紧胎体。其特点是： (1)帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。由于帘线如此排列，使 其强度得到充分利用。子午线轮胎的帘布层数一般可比普通斜交胎诚少约 40%50%，胎体较柔软。 (2)帘线在圆周方向上只靠橡胶采联系，因此，为了承受行驶时产生的较大 切向力，子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度(交角为 70 度75 度)、 高强度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。带束层通常采用强，度 较高、拉伸变形很小的织物帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢 丝帘布制造。 子午线轮胎的优点是： （1）使用寿命长。由于子午线轮胎胎面与胎体帘布层之间具有刚性较大的 带束层，因轮胎在路面上滚动时，周向变形小，相对滑移小。又因轮胎体的径 向弹性大，使轮胎接地面积增大，压强减小，故胎面耐磨性强，且耐刺扎，不 易爆胎，行驶里程可比普通斜线轮胎多30%。 （2）滚动阻力小，耗油低。由于子午线轮胎帘布层数少，行驶温度低，散 热快，又因周向变形小，故滚动阻力比普通斜线胎小15%-20%，滑行距离多25% 左右，因此，使用子午线轮胎不但可提高汽车的行驶速度，还可提高汽车燃油 经济性（一般可降低油耗5%-12%） 。 （3）承载能力大。由于子午线轮胎帘线排列与轮胎主要的变形方向一致， 因而使帘线强度得到充分有效的利用，故比普通斜线轮胎承载能力高10%以上。 如仅具有一层钢线帘线的国产9。00-20型子午线轮胎的承载能力为1800KG，而 具有10层棉线帘布的同类型斜线轮胎的承装能力仅为1500KG。 (4）减震性能好。因子午线胎体的径向弹性大，径向（垂直于地面方向） 变形大，可以缓和不平路面的冲击，使汽车挟顺性得到改善，乘坐舒适，同时 也降低了车辆受冲击损坏的可能性，有助于延长车辆的使用寿命。 它的缺点是： （1）子午线轮胎的胎侧较薄，故变形大，胎侧与胎圈受力比普通斜线轮胎 大得多，因此，子午线轮胎胎面与胎侧的过渡区及轮辋附近易产生裂口。同时， 子午线轮胎对路面上很小的凹凸不平较敏感，吸收冲击能力差，这对乘坐的舒 适性不利。因此，子午线轮胎不宜在不良路面的道路上行驶，并且在行驶中应 避开车辙、路缘、石块或其他锐利障碍物撞击胎侧。 （2）由于子午线轮胎胎侧薄，侧向强度低，使侧向稳定性能变差。因此， 在行驶中应避免高速急转弯和紧急制动，以防止轮胎早期磨损。 浙江科技学院毕业论文 - 3 - （3）子午线轮胎工艺复杂，生产成本高，价格比普通斜线轮胎高25%左右。 （4）子午线轮胎不宜与普通斜线轮胎混装在同一辆汽车上，因为这两种轮 胎径向弹性、同向滑移不同，将会引起轮胎滚动半径不等。也不能前轮装子午 线轮胎，后轮装斜线轮胎，否则在高速公路上转弯时很容易甩尾，特别是在雨 天，更容易发生。 （5）严格保持子午线轮胎出厂时要求的标准气压。子午线轮胎的充气标准 比斜线轮胎高。同时还应注意，不允许降低在行驶中正常升高的胎压。 （6）要按技术保养规定进行轮胎换位，轮胎的适时换位可以减少各轮胎磨 损速率不同及轮胎花纹不均匀磨损，有利于汽车行驶的平顺性。 （7）在高速公路上使用子午线轮胎，绝不能超载。如果超负荷行驶，就会 因子午线轮胎带束层的角度排列不均匀引起角度效应增大，同时也使汽车的操 纵性、稳定性能变差，极易引起爆胎。 1.3 课题的提出 轮胎作为汽车非常重要的部件之一，其作用不仅承受了汽车的全部载荷， 而且能够让驾车行动自如。另外，轮胎还吸收和缓冲了一部分直接来自路面的 冲击和振动。轮胎与汽车的燃油经济性、车轮回正、转向特性等都有密切关系， 一旦轮胎出现问题，轻者会影响汽车的正常行驶，严重者会导致车毁人亡。 轮胎必须有适宜的弹性和承受载荷的能力。同时，在其与路面直接接触的 胎面部分，应具有用以增强附着作用的花纹。此外，车轮滚动时，轮胎在所承 受的重力和由于道路不平而产生的冲击载荷作用下受到压缩。压缩消耗的功， 在载荷去除后并不能完全回收，有一部分消耗于橡胶的内摩擦，结果使得轮胎 发热。温度过高将严重地影响橡胶的性能和轮胎的组织，从而大大增加轮胎的 磨损而缩短轮胎的使用寿命。 随着公路建设和汽车工业的不断发展，对轮胎使用性能的要求越来越高。 原来生产的1.4PR载重汽车轮胎由于花纹结构陈旧，并时有肩空和胎圈磨损等质 量问题，已经不能适应市场需求。为此，在对市场调研后，对1.4PR载重汽车轮 胎进行了优化设计和加工工艺过程研究。 1.4 本文完成的工作 通过对子午线轮胎结构特