曾旭钊：巨型工程车子午线轮胎活络模具结构设计 工业设
在设计活络模具前必须对巨型工程车子午线轮胎
的花纹进行分析，根据其具体尺寸和结构确定活
络模具的结构、花纹分型线位置、等份数和行
程、导向角、定位等。
１．１模具的基本结构选择
目前国内外通常使用的活络模导向机构按结
构形式不同分为“圆锥面导向活络模具”和“斜
平面导向活络模具”。圆锥面导向活络模具结构的
主要优点是：合模对中效果好、结构简单、紧
凑、占用空间小、机械加工工艺性能好、制造比
较容易等 。。斜平面导向活络模具的优点则是滑动
面接触良好，杂物不易侵入，当减摩板磨损后易
于更换 。
１．１．１模具导向结构的选择
目前全球轮胎行业对这两种结构的模具使用
情况基本是：轿车胎和巨型工程车胎模具基本上
采用圆锥面导向结构，卡车胎和中小型工程车轮
胎模具则多数采用斜平面导向结构。这是因为轿
车轮胎精度要求相当高，圆锥面导向结构的模具
在合模过程中具有利用圆锥自动找正对中的特
点，可以保证轮胎硫化后的精度。
虽然巨型工程车轮胎性能要求不在于高速而
在于载重和耐穿刺，因此轮胎的精度相对低很
多，但考虑到模具的重量大而设计成连体结构，
目的是加工简单方便，因此一般采用圆锥面导向
结构。
巨型工程车子午线轮胎活络模具选择圆锥面
导向有以下优点：
（１）降低大型工程车轮胎活络模具因尺寸超
大而带来的加工及装配上精度控制的困难；
（２）保证模具周向定位的精度；
（３）方便花纹块之间间隙的调整；
（４）各花纹块问的对接不因花纹块的周向移
动而起台阶；
（５）配合呈线性接触，使模具的动作更灵活。
１．１．２花纹块结构的选择
通常子午线轮胎活络模具花纹块与滑块基本
上是分块结构，其主要优点是可加工性强、维修
方便以及确保型腔和向心机构的可互换性。这种
结构实用性非常好，应用也非常广泛。但由于巨
型工程车子午线轮胎尺寸巨大，花纹结构变化没 有轿车胎和卡车胎那样频繁，一般一种花纹就使
第ｌ１期 朱振华等．轿车子午线轮胎结构设计有限元分析及方案优选 ６５１
轿车子午线轮胎结构设计有限元分析及方案优选
朱振华 ，李治国 ，王友善 ，房新法
（１＿杭州中策橡胶有限公司，浙江杭州３１０００８；２．哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，黑龙江哈尔滨１５ＯＯ８Ｏ）
摘要：应用哈尔滨工业大学开发的ＴＹＳＹＳ有限元分析软件，对Ｐ２６５／７５Ｒ１６轿车子午线轮胎的４个不同设计方 案进行分析，根据具体评判准则确定最佳设计方案，并通过高速和耐久试验验证分析结果。结果表明，本研究采用的 评判准则是适合的，理论分析与试验结果相吻合。 关键词：轿车子午线轮胎；结构设计；优选；有限元分析 中图分类号：Ｕ４６３．３４１ ．４／．６；Ｏ２４１．８２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—８１７１（２０１０）ＩＩ～０６５１—０６
目前，随着我国汽车工业的飞速发展，轿车已
经进入千家万户，成为普通家庭的代步工具。轮
胎是汽车的一个重要安全部件，直接影响汽车的
使用性能。随着汽车的不断发展以及性能的不断
提高，汽车厂家和用户对轮胎性能的要求越来越
高，轮胎结构设计也面临着新的挑战。
计算机科学技术的飞速发展和广泛应用使有
限元分析技术在各种复杂工程问题中的应用愈来
愈显示出其不可比拟的优越性。轮胎结构的分析
方法也从简化的轮胎模型分析，如网络理论、薄膜
理论、薄壳理论和层合理论＿ｌ 等，向数值模拟方向
发展。有限元分析技术能够定性、定量地分析轮
胎结构设计的优劣、优化产品结构设计及减少产
品开发风险等，目前已在轮胎行业中广泛应用。
唐萌等乜］应用通用有限元分析技术分析了同
一规格３种不同结构设计的轿车子午线轮胎，分
析结果可用于结构设计优选。闫相桥等口棚建立
了一个轮胎结构有限元分析模型，并探讨了这种
轮胎有限元分析模型在轮胎结构优选中的应用。
闰相桥等 采用有限元分析技术对轮胎接地压力
分布、接地面积及接地形状进行计算，数值计算结
摘要：子午线轮胎与普通抖交轮胎相比具有很多优越性，但使用不当会降低使用寿命，影响运输效率。重点阐述了子午线轮胎的性能特点和使用注意事项，提高人们对子午线轮胎的认识。
子午线轮胎的帘线与轮胎的中心线成直角径向半圆形排列，就像地球的子午线，故称子午线轮胎。子午线轮胎与普通斜交轮胎相比弹性大、耐磨性好，可使轮胎寿命提高30％～50%；滚动阻力小，可降低油耗8％左右；附着性能、缓冲性能好、承载能力大。子午线轮胎的使用范围越来越广，在农用拖拉机上也有广泛应用。全国轮胎总产量为5.65亿条，其中子午线轮胎产量5.15亿条，斜交胎产量0.5亿条，子午线轮胎占有率达91%。但子午线轮胎也有其弱点，使用尤其要注意。正确使用对于延长子午线轮胎使用寿命和提高运输效率均有重要的意义。
1 子午线轮胎的性能特点
（1）缓冲性能好（车辆行驶的平稳性好）。子午线轮胎的设计使帘线的刚度得到充分的释放。通常子午线轮胎只需斜交胎一半的帘线层就可获得同样的刚度。而轮胎的帘线层越少车辆行驶的平稳性就越好。子午线轮胎的帘线不仅少而且不交叉，无切面应力，胎冠较软，胎侧薄，气压低，能很好地吸收和缓冲不平路面的冲击，保证车辆行驶的平稳性。
（2）安全性好。子午线轮胎接地面积大，附着性好，胎面滑移小，对路面单位压力小，滚动阻力小，使用寿命长。子午线轮胎的胎压低，没有内胎，没有内外胎的摩擦，行驶中轮胎的温度低于斜交胎，爆胎的概率明显低于斜交胎。斜交胎一旦被扎破，轮胎就会很快泄气，驾驶员处理不当，很容易翻车。子午线轮胎内壁上有一层没有硫化的橡胶（白黏层），若扎了钉子，白黏层会粘住钉子，使放气的速度明显降低，驾驶员有充足的时间进行处理。
（3）附着性好。子午线轮胎的扁平率小，胎冠较宽，增加了与路面的接触面积，改善了路面的附着力，保证了车辆的抗侧滑能力，减少了胎面与路面的摩擦损失，降低了滚动阻力，使轮胎的使用寿命延长。车辆行驶阻力60％来自空气阻力；25％来自轮胎与路面的阻力；15％来自车辆零部件内部摩擦。使用胎冠较宽的子午线轮胎可有效地减少胎面与路面的摩擦阻力，达到节油的目的。
全 钢 丝 载 重 子 午 线 轮 胎 生 产 技 术
第1页 共42页 第一章 全钢子午胎简介
第一节 什么是全钢丝子午线轮胎
ｌ、子午线
人们为了确定各自在地球上的位置，科学家们以地球的南极和北极为中心，把地球分成360等分，地球表面从北极到南极通过英国伦敦格林威治天文台的那条径线叫做（0º径线。同时，以赤道线为基准，把地球分成南北各９０条与赤道相平行的等分线圈叫纬线。通过格林威治天文台的这条０º径线叫本初子午线，其它径线通称子午线。
２、子午线轮胎
子午线轮胎的胎体帘线排列方向象地球子午线一样，以轮轴为中心，从一个胎圈到另一个胎圈，径向排列。带束层帘线虽然是斜向交叉排列，但与胎冠中心线呈很小的角度。胎体帘线按子午线方向排列内胎冠中心线呈９０º；并有帘线排列几乎接近圆周方向的带束层束箍紧胎体的这类轮胎叫做子午线轮胎；这是子午胎与斜交胎的根本区别。
子午线轮胎在国外和台湾等地称之为“辐射轮胎（RADIAL TYRE）”，意思是胎体帘布像轮辋的辐条一样向四周辐射，这一名称更贴近子午线轮胎的内在结构。
子午线轮胎结构的设想是一个英国人在1913年提出并取得专利的，但因当时的骨架材料和制造设备不能满足子午线轮胎的技术要求，因而未能在当时实现生产。在三十多年以后由法国米其林公司研制成功了子午线轮胎。1948年米其林公司首先在市场上推出了子午线轮胎。
３、全钢丝子午线轮胎
轮胎的骨架材料-胎体和带束层全部采用钢丝帘线的子午线轮胎叫做全钢丝子午线轮胎。
第二节 全钢子午胎的基本结构
全钢子午胎分有内胎和无内胎两种形式。有内胎全钢子午胎除外胎以外，还配有内胎和垫带，而无内胎轮胎不需要配装内胎和垫带而直接和轮辋装配。两者外胎除子口区域和内衬层结构不同外，其他区域基本相同。
1． 全钢子午胎断面及各部位名称
1． 1有内胎全钢子午胎
全 钢 丝 载 重 子 午 线 轮 胎 生 产 技 术
第2页 共42页 1．2 无内胎全钢胎
