轮胎结构及设计轮胎结构及设计佳通轮胎（中国）研发中心佳通轮胎（中国）研发中心20062006年年7 7月月道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通1主要内容主要内容设计前的资料收集设计前的资料收集外轮廓设计外轮廓设计胎面花纹设计胎面花纹设计内轮廓设计内轮廓设计道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通2设计前的资料收集设计前的资料收集车辆的技术性能车辆的技术性能路况路况国内外同类轮胎的标准国内外同类轮胎的标准国内外同类规格轮胎的结构国内外同类规格轮胎的结构和使用情况和使用情况道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通3车辆类别、厂牌、型号、用途和外形尺寸车辆自重、载重、整车重量在各轴上的分布和车辆所需承担的牵引负荷车辆驱动形式、轴数、轴距、轮数和轮距轮辋类型、代号和双轮间距车辆的平均速度和最高速度最小离地间隙、最小转弯半径和最大爬坡度轮胎最大外缘尺寸对轮胎的特殊要求其它车辆的技术性能车辆的技术性能道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通4路面的性质：路面的性质：1.硬基路面（水泥、柏油和碎石）硬基路面（水泥、柏油和碎石）2.混合路面（城乡间水泥或石土路）混合路面（城乡间水泥或石土路）3.软基路面（雪、砂或土路）软基路面（雪、砂或土路）4.使用地区的年平均气温和降雨量使用地区的年平均气温和降雨量道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通路况路况5GBTRAETRTOJATMA道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通国内外同类轮胎的标准国内外同类轮胎的标准6设计参数（层级、气压、负荷及设计参数（层级、气压、负荷及花纹形式等）花纹形式等）充气前后及使用过程中外缘尺寸充气前后及使用过程中外缘尺寸的变化情况的变化情况室内试验数据室内试验数据实际使用中的性能及主要优缺点实际使用中的性能及主要优缺点使用部门的建议和要求使用部门的建议和要求国内外同类规格轮胎的国内外同类规格轮胎的结构和使用情况结构和使用情况道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通7轮胎充气后外缘尺寸轮胎充气后外缘尺寸（DD、BB、CC）的的确定确定模型尺寸的确定模型尺寸的确定胎面花纹设计胎面花纹设计外轮廓设计外轮廓设计道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通8 依据依据GB、ETRTO、TRA、JATMA，取取符合各个标准的公共值，如果上述标准符合各个标准的公共值，如果上述标准之间存在较大差异，以目标市场所在区之间存在较大差异，以目标市场所在区域的标准为准。域的标准为准。如果客户因特殊需要或其它情况而提出如果客户因特殊需要或其它情况而提出的要求，在设计时应考虑他们的要求。的要求，在设计时应考虑他们的要求。轮胎充气后外缘尺寸轮胎充气后外缘尺寸（D、B、C）的确定）的确定道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通9外轮廓设计道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通102.1 D、C、BD=D/K1 (K1=1.00281.0072) C=C+1/2” (TT）；）； C=C+1” （TL）B=B/K3-(C-C)*K4 (K3=1.00021.0184) (K4=0.480.55) 模型尺寸的确定模型尺寸的确定道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通112.2 d 、H、H1Dd dH=（D-d）/2 H1=H*K5 (K5=0.450.52) 名义直径17.519.5202222.52424.5d442.5 493.5511562569.5613670.5道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定122.3 b、hb=B*K6 (K6=0.720.83) 建议导向轮建议导向轮 K6=0.720.78 驱动轮、通用轮驱动轮、通用轮 K6=0.740.83h=H*K7 (K7=0.0240.036) 建议导向轮建议导向轮 K7=0.0240.03 驱动轮、通用轮驱动轮、通用轮 K7=0.0280.036 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定132.4 胎冠轮廓胎冠轮廓Rn胎冠基本上是由一段圆弧胎冠基本上是由一段圆弧Rn加一段直线加一段直线组成，组成， Rn圆心在断面垂直轴上，其值由圆心在断面垂直轴上，其值由b1和和h1决定。决定。 Rn= b128 h1+ h1 2b1=b*K8 （K8=050.66）h1=h*K9 （K9=0.330.56）道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定142.5 胎肩轮廓胎肩轮廓R0、R1圆胎肩圆胎肩 由由R0、R1两段圆弧组成，两段圆弧组成，R0=（1030）mm，R1过过P1、P2点。点。平胎肩平胎肩 由一段圆弧由一段圆弧R1组成，组成，R1过过P1、P2点。点。道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定152.6 上胎侧轮廓上胎侧轮廓R3一段圆弧一段圆弧R3。两段圆弧两段圆弧R2、R3。一段从一段从P2点开始的切线加圆弧点开始的切线加圆弧R3组成。组成。 （ R3的圆心在断面水平轴上）的圆心在断面水平轴上）道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定162.7 下胎侧轮廓下胎侧轮廓R4、R5R4的圆心在断面水平轴上，并与轮辋在轮的圆心在断面水平轴上，并与轮辋在轮缘宽度缘宽度80%处相交处相交R5与与R4、R6相切，并与轮辋在轮缘宽度相切，并与轮辋在轮缘宽度2/3处相交处相交道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定172.7 胎圈部位轮廓胎圈部位轮廓R6、R7、2.7.1 有内胎有内胎R6较轮辋相应部位半径大较轮辋相应部位半径大0.51.0mmh3较轮辋相应部位尺寸小较轮辋相应部位尺寸小1.01.5mmR7较轮辋相应部位半径小较轮辋相应部位半径小0.51.0mm =2.5道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定182.7.2 无内胎无内胎R6=1214mmR7=8mm=20=25 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通模型尺寸的确定模型尺寸的确定19胎面花纹设计胎面花纹设计胎面花纹设计基本要求胎面花纹设计基本要求花纹类型花纹类型花纹沟深度的确定花纹沟深度的确定花纹沟断面形状的确定花纹沟断面形状的确定其它其它道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通20要与路面纵向和侧向有良好的接着性能要与路面纵向和侧向有良好的接着性能尽可能耐磨，且滚动损失小尽可能耐磨，且滚动损失小使用中生热小、散热快、自洁性能好使用中生热小、散热快、自洁性能好使用中耐刺扎、不裂口、不掉块使用中耐刺扎、不裂口、不掉块在保证以上性能的基础上，还应做到低噪在保证以上性能的基础上，还应做到低噪声和美观声和美观道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通胎面花纹设计基本要求胎面花纹设计基本要求21花纹的类型花纹的类型导向花纹导向花纹驱动花纹驱动花纹拖车花纹拖车花纹全轮位花纹全轮位花纹道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通导向轮（导向轮（S）驱动轮（驱动轮（D）拖车轮（拖车轮（T）全轮位（全轮位（A）22各花纹特点各花纹特点道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通23根据轮胎规格、花纹类型、胎体强度、车辆行根据轮胎规格、花纹类型、胎体强度、车辆行驶速度以及要求达到的行时里程综合考虑选值驶速度以及要求达到的行时里程综合考虑选值要考虑与其它花纹设计参数的比例关系（如花要考虑与其它花纹设计参数的比例关系（如花纹沟的宽度，花纹块面积，花纹节距数等的关纹沟的宽度，花纹块面积，花纹节距数等的关系）系）道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通花纹沟深度的确定花纹沟深度的确定24花纹沟断面形状的确定花纹沟断面形状的确定4.1 花纹沟宽度花纹沟宽度花纹沟宽度是花纹设计的基本参数，由胎面的耐花纹沟宽度是花纹设计的基本参数，由胎面的耐磨性和抓着力两个因素决定磨性和抓着力两个因素决定花纹沟的分布要均匀，不能使花纹块大小差异过花纹沟的分布要均匀，不能使花纹块大小差异过大（应控制在大（应控制在2050%以内），同时花纹块的宽以内），同时花纹块的宽度不得小于花纹深度的度不得小于花纹深度的2倍倍道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通254.2 花纹沟排列角度花纹沟排列角度一般为一般为2560 ，也可成，也可成0 或或90 ，但至少要，但至少要与胎冠帘线角度相差与胎冠帘线角度相差3 接近胎肩的横向沟槽应向外开放，便于排泥，接近胎肩的横向沟槽应向外开放，便于排泥，避免淤塞避免淤塞道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通花纹沟断面形状的确定花纹沟断面形状的确定264.3 花纹沟断面形状（呈向外开放型）花纹沟断面形状（呈向外开放型） 普通花纹多采用普通花纹多采用a、c、d断面形状断面形状 越野花纹多采用越野花纹多采用b断面形状断面形状道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通花纹沟断面形状的确定花纹沟断面形状的确定274.4 花纹沟壁倾斜角度花纹沟壁倾斜角度纵向花纹：花纹沟较窄，以纵向花纹：花纹沟较窄，以8 10 为宜为宜横向花纹：花纹沟较宽，横向花纹：花纹沟较宽， 应取较大值，应取较大值，20 左右左右越野花纹：窄沟为越野花纹：窄沟为20 左右；宽沟为左右；宽沟为30 左右。而左右。而且两侧倾斜角度不同，先着地的一侧，以且两侧倾斜角度不同，先着地的一侧，以15 左右左右为宜；后着地的一侧，以为宜；后着地的一侧，以25 左右为宜。左右为宜。道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通花纹沟断面形状的确定花纹沟断面形状的确定28防擦线：保护胎侧免受机械损伤。（宽度防擦线：保护胎侧免受机械损伤。（宽度1530mm，厚度，厚度1mm左右）左右）防水线：一可借以观察外胎安装于轮辋位置是防水线：一可借以观察外胎安装于轮辋位置是否准确；又可防止泥沙进入外胎和轮辋之间。否准确；又可防止泥沙进入外胎和轮辋之间。（设防水线（设防水线1 3条，宽度条，宽度25mm，厚度，厚度0. 5 1.5mm ）排气孔和排气线：避免轮胎硫化后花纹块、胎排气孔和排气线：避免轮胎硫化后花纹块、胎侧和胎圈缺胶。侧和胎圈缺胶。胎面磨耗标记：轮胎周向应等距离设置不少胎面磨耗标记：轮胎周向应等距离设置不少4个（能正常观察到）花纹剩余深度的标志个（能正常观察到）花纹剩余深度的标志道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通其它其它29成品各部位胶厚度确定成品各部位胶厚度确定成品帘布反包高度和胎圈包布高度确定成品帘布反包高度和胎圈包布高度确定成品带束层宽度确定成品带束层宽度确定安全倍数计算安全倍数计算 内轮廓设计内轮廓设计道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通30成品各部位胶厚度确定成品各部位胶厚度确定2.1 成品胎冠基部胶厚度成品胎冠基部胶厚度 中间主花纹沟基部胶厚度中间主花纹沟基部胶厚度58mm 边部花纹沟基部胶厚度边部花纹沟基部胶厚度 47mm 2.2 成品胎侧胶厚度成品胎侧胶厚度胎侧胶厚度胎侧胶厚度34mm 2.3 轮辋部位胶厚度轮辋部位胶厚度为胎侧胶厚度的为胎侧胶厚度的1.41.6倍倍2.3 成品内衬层厚度成品内衬层厚度 无内胎：不小于无内胎：不小于3 3mm mm 有内胎：不小于有内胎：不小于2.52.5mm mm 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通31成品帘布反包高度和成品帘布反包高度和胎圈包布高度确定胎圈包布高度确定2.1 成品帘布反包高度成品帘布反包高度无内胎：为下胎侧高度的无内胎：为下胎侧高度的0.350.40 有内胎：为下胎侧高度的有内胎：为下胎侧高度的 0.400.45 2.2 成品钢丝包布高度成品钢丝包布高度 钢丝包布高度要保证包布与胎体帘布差级钢丝包布高度要保证包布与胎体帘布差级913mm道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通32成品带束层宽度确定成品带束层宽度确定3.1 有内胎型有内胎型 3.1.1 断面宽断面宽8.25及以下规格及以下规格 第二带束层宽度为行驶面宽度的第二带束层宽度为行驶面宽度的0.770.79 第一带束层宽度为第二带束层宽度第一带束层宽度为第二带束层宽度-22mm 第三带束层宽度为第二带束层宽度的第三带束层宽度为第二带束层宽度的0.35左右左右 0带束层总宽度为第一带束层宽度带束层总宽度为第一带束层宽度+5mm 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通333.1.2 断面宽断面宽9.00及以上规格及以上规格 第二带束层宽度为行驶面宽度的第二带束层宽度为行驶面宽度的0.790.81 第一带束层宽度为第二带束层宽度第一带束层宽度为第二带束层宽度-22mm 第三带束层宽度为第二带束层宽度的第三带束层宽度为第二带束层宽度的0.45左右左右 0带束层总宽度为第一带束层宽度带束层总宽度为第一带束层宽度+5mm道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通成品带束层宽度确定成品带束层宽度确定343.2 无内胎型无内胎型第二带束层宽度为行驶面宽度的第二带束层宽度为行驶面宽度的0.85左右左右 第一带束层宽度为第二带束层宽度第一带束层宽度为第二带束层宽度-18mm 第三带束层宽度为第二带束层宽度的第三带束层宽度为第二带束层宽度的0.56左右左右 0带束层总宽度为第一带束层宽度带束层总宽度为第一带束层宽度接近接近 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通成品带束层宽度确定成品带束层宽度确定35安全倍数计算安全倍数计算4.1 胎体胎体安全倍数（必须大于安全倍数（必须大于6）Sc=2TmRd/（P（Rk2-Rm2）其中：其中：T： 帘线破断力，帘线破断力，kg m： 帘布密度，帘布密度， 根根/100mm Rd： 成型鼓半径，成型鼓半径，mm P： 充气压力，充气压力，kg/cm2 Rk： 胎里半径，胎里半径，mm Rm： 断面水平轴半径，断面水平轴半径，mm 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通364.2 带束层带束层安全倍数（安全倍数（按下式计算各层带束层强按下式计算各层带束层强度度安全倍数并安全倍数并相加，结果相加，结果必须大于必须大于5）Sc=TmCOS/（rdP）其中：其中：T： 帘线破断力，帘线破断力，kg m： 帘布密度，帘布密度， 根根/100mm ： 帘线排列角度，帘线排列角度， P： 充气压力，充气压力，kg/cm2 d： 带束层半径，带束层半径，mm 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通安全倍数计算安全倍数计算374.3 钢圈钢圈安全倍数（安全倍数（钢圈钢圈安全倍数安全倍数：有内胎：有内胎：必须大于必须大于5；无内胎：外直径小于无内胎：外直径小于1000mm的必须大于的必须大于5，外直径大于，外直径大于1000mm的必须大的必须大于于10 ） Sc=2Tm/（Psin（Rm2-Rc2） 其中：其中：T： 钢丝破断力，钢丝破断力，kg m： 钢丝根数钢丝根数 P： 充气压力，充气压力，kg/cm2 Rm：断面水平轴半径，：断面水平轴半径，mm Rc：轮辋点半径，：轮辋点半径，mm 道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通安全倍数计算安全倍数计算38各部位厚度确定各部位厚度确定胎冠总厚（花纹深度、基部胶厚度、带束层厚胎冠总厚（花纹深度、基部胶厚度、带束层厚度、胎体厚度、内衬层厚度）度、胎体厚度、内衬层厚度）胎侧总厚（胎侧胶厚度、胎体厚度、内衬层厚胎侧总厚（胎侧胶厚度、胎体厚度、内衬层厚度）度）胎圈宽度（钢圈宽度、胎体厚度、子口布厚度、胎圈宽度（钢圈宽度、胎体厚度、子口布厚度、耐磨胶厚度）耐磨胶厚度）道道 行行 千千 里里 步步 步步 佳佳 通通39