沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章 轮胎外缘尺寸设计
面接触面积小；平均单位压力增大，极易早期磨损。一般设计行驶面宽度b值，以不超过下胎侧弧度曲线和轮辋曲线交点的间距为准。b、h值确定应根据轮胎断面高，用h/H值控制其二者范围。h值过大即胎冠曲率过大，胎面与路面接触面积小，耐磨性能差；b值过小时，虽然耐磨性能和附着性能得以提高，但胎肩过厚，影响散热。
3.1.6 着合宽度C与着合直径d的确定
该尺寸位于胎圈部位，与轮辋接触，因此，要求其与轮辋有良好的配合与接着，当然，还要考虑装胎的方便与否。
目前一般有两种方法确定C值:一是传统的按标准轮辋宽度(Rm)确定C值,即C=Rm;二是按照新的“预应力设计法”进行设计,即C-Rm=12.7～50.8 mm(0.5～2.0英寸)。预应力设计法尤为适用于子午线轮胎的C值设计,特别是无内胎子午线轮胎。按照传统方法设计时,由于轮胎硫化后的收缩,两胎圈间距变窄,装配轮辋后充气时不能很好地紧贴轮辋边缘而导致漏气,但按预应力法设计时,情况就有明显的改善,轮胎两胎圈边缘可以紧贴轮辋,充气时轮胎很快就能达到标准气压。因此,按照预应力设计法,本次设计295/80R22.5花纹N轮胎的C值放大25.4 mm,即C=254 mm(花纹O轮胎的C值为228.6 mm)。
着合宽度C= W1+25.4=228.6+25.40=254 mm
d的取值应满足轮胎装卸方便和着合紧密的要求。胎圈与轮辋装配过盈量过大时，轮胎装卸困难，且影响胎圈安全性能；过盈量过小时，轮胎不能与轮辋紧密配合，造成无内胎轮胎漏气。根据轮胎及轮辋的使用情况，确定d比轮辋直径小1～2 mm，轮辋直径为571.5 mm，d取570 mm。
着合直径d=22.5×25.4-2.5=571.5-1.5=570 mm
对于无内胎轮胎，要求轮辋结合部有良好的气密性，因此，轮胎着合直径较轮辋直径小2～3 mm，并且胎趾部位的器械角度较轮辋相应部位大2°～3°。各种轮辋与轮胎的配合图见图3-3。
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图 3-3 轮胎胎圈设计示意图
（a）平底轮辋载重轮胎 （b）5°斜底轮辋载重轮胎 （c）深槽轮辋轿车轮胎 （d）深槽轮辋无内胎轿车轮胎 （e）深槽轮辋无内胎载重轮胎 3.2 外胎断面各连接弧半径确定及绘图方法
轮胎外轮廓由多段弧线连接而成，作图和取值是有一定的规则和方法的，可分为
胎冠部弧度曲线、胎侧弧度曲线、胎圈部弧度曲线。
3.2.1 胎冠部弧度曲线
冠部曲线形状对轮胎的耐磨性能、附着性能、胎体生热、高速性能等有较大影响。设计时可分为一段弧设计，弧度半径为Rn，弧的圆心在轮胎断面图的中心线上。
公式：Rn=b2/8h+h/2
S=0.01745Rnα
a=2arcsin{(b/2)/ Rn}
式中：α—行驶面弧度的夹角； 0.01745—常数，即为π/180；
Rn —胎冠弧度半径，mm； S —行驶面弧长，mm。
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带入数据得：Rn=b2/8h+h/2=2312/（8×12）+12/2=562 mm
a=2arcsin{(b/2)/ Rn}=2×arcsin{(231/2)/562}=23.72° S=0.01745Rnα=0.01745×562×23.72=232 mm
本次设计采用一段弧设计，弧半径Rn圆心在断面中心上。
3.2.2 胎侧部弧度曲线
外轮廓胎侧部一般由上胎侧弧R1、下胎侧弧R2和下胎侧连接弧R3组成，以水平轴为分界线，作图时圆心均在水平轴上，如图3-4，3-5所示。 上胎侧弧度半径R1和下胎侧弧度半径R2的确定
图 3-4 上胎侧半径R1计算参考图
上胎侧弧：R1={(H2-h)2+1/4(B-b)2-L2}/(B-b)
3-5 下胎侧弧度半径R2计算参考图
式中：L —胎肩切线长度（L在轮胎断面中心轴的投影长度约为H2的50%）将L= H2/2代入上式即可计算出值。
代入数据得：R1={(H2-h)2+1/4(B-b)2-L2}/(B-b)
= {(112-12)+1/4(289-231)-56}/(289-231) = 133 mm
2
2
2
下胎侧弧： R2={1/4(B-W1-2a)2+（H1-HR）2}/(B-W1-2a)
式中：HR —当a等于轮辋边缘宽A的2/3～3/4时对应的轮辋上的高度，本次设计取8.8mm，如图 5-7所示；
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图 3-6 15°深槽轮辋名义宽度9.75及其以下的轮廓
（用于直径代号17.5，19.5，22.5,24.5） a —下胎侧弧度曲线与轮缘曲线交点至轮辋轮缘垂线间距离（2/3～
3/4），本设计取12.7mm；
A —轮辋轮缘宽度，本次设计相应标准为36mm；
W1 —轮辋宽度，mm； B —轮胎断面宽度，mm； H1 —轮胎下端面高，mm。
表3-1 22.5×9.00 15°深槽轮辋轮廓尺寸 轮辋轮廓 22.5×9.00
A±3.5 228.5
Hmin 30.0
hmin 10.0
Lmin 28.0
Mman 10.0
Pmin 36.0
轮胎拆装时，轮辋槽底廓形的最小尺寸和槽底位置的极限尺寸 代入数据得：R2={1/4(B-W1-2a)2+（H1-HR）2}/(B-W1-2a)
={1/4(289-228.6-2×12.7)2+（124- 8.8）2}/(289- 228.6-2×12.7)
=388 mm
下胎侧连接弧R3是来连接下胎侧弧R2和胎圈弧R4之间的圆弧，该弧分别与R2
内切与R4外切，其值一般为R2的2 5%～35%，有时R3取值较小，以增加下胎侧向胎圈过渡处的厚度，起到加强胎圈的目的，所以本次设计取25% R2，即R3=97mm。不同类型轮胎有差异，其值对轮胎的硫化质量和使用性能都有一定的影响。
3.2.3 胎圈弧度曲线
轮胎胎圈圆弧与轮辋边缘及底部保证有较好的吻合，胎踵弧度半径R5比轮辋相应部位弧度半径大0.5～1.0mm，本次设计取12mm。胎圈弧度半径R4比轮辋轮缘相应部
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位小0.5～1.0mm，本次设计取20mm，其半径圆心点较轮辋轮缘半径圆心点位置略低1～1.5mm，使轮胎紧贴于轮辋上。
3.2.4 胎肩轮廓曲线
胎冠与上胎侧之间需要胎肩曲线进行连接，该曲线的行驶根据不同的类型、使用条件可选不同的形式。如图3-7所示，降低生热载重胎通常选用胎肩反弧形式（a）；为提高胎侧及胎肩的挺性可采用阶梯型（b）；圆弧形胎肩通常被中、小型载重轮胎采用（c）；切线型胎肩（d）；是用直线与胎侧弧度半径R1弧相切而成，是广泛应用的一种胎肩设计方法。考虑到轮胎适用车辆类型和行驶路面，本次设计采用切线型胎肩。
（b） （c） （d）
图3-7 常用胎肩轮廓设计示意图
（a）
3.2.5 外胎轮廓绘图步骤
①画出中心线和水平轴；
②由断面宽B和上下高H1、H2确定外轮廓曲线的左侧点、右侧点、上端点及下端点；③根据b、h和C确定胎面宽及胎圈宽共四点； ④绘出胎冠圆弧Rn，其中心在纵轴上； ⑤绘出上胎侧圆弧R1，其中心在水平轴上； ⑥画出胎肩切线L； ⑦画过渡弧Rn； ⑧绘出下胎侧圆弧R2；
⑨绘出胎圈弧R5、R4并进行过渡连接； ⑩绘出R3。
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