1、0子午线轮胎结构设计俞 淇华南理工大学（高分子系）一九八九年十一月1目 录第一章 子午线轮胎结构概述 -51、子午线轮胎的结构与性能特征 -52、子午线轮胎的构造部件 -71 载重子午线轮胎构造 -72 轿车子午线轮胎构造 -7第二章 子午线轮胎负荷计算方法 -81、载重子午线轮胎 -92、轻卡子午线轮胎 -93、轿车子午线轮胎 -9第三章 子午线轮胎断面轮廓设计的主要结构参数选取 -101、子午线轮胎模型断面轮廓外直径与断面宽度的选取 -102、子午线轮胎断面最宽点半径（水平轴）的确定 -113、行驶面弧度与宽度的确定 -114、胎圈间距的选取 -125、断面高与断面宽之比 -12第四章 子
2、午线轮胎断面轮廓曲线的设计方法 -131、平衡轮廓曲线设计法 -131 确定有关设计参数 -152 求出断面上某些点至旋转柚的半径 -153 求出断面上相应点的曲率半径 -164 胎圈部位轮廓曲线的设计 -1725 平衡轮廓曲线与断面外轮廓的绘制 -192、RCOT 理论设计法 -231 RCOT 理论产生的背景 -232 RCOT 理论的轮廓与张力特征 -243 RCOT 理论的轮胎力学分析 -273、TCOT 理论设计方法 -301TCOT 理论产生的背景 -302TCOT 理论的特征 -31a、 带束层张力控制与分析 -31b、胎圈张力控制与分析 -32第五章 子午线轮胎带束设计与计算
3、-331、带束层结构设计 -34（一）载重子午线轮胎 -341 层数、角度、密度 -34a、四层结构 -34b、三层结构 -35c、下三层半结构 -35d、上三层半结构 -352 带束层的宽度和长度 - 373 带束层的排列形式 -374 带束层钢丝帘线 -385 带束层橡胶部件 -383a、 中间胶 -39b、 肩垫胶 -39c、 层间垫胶 -39d、 带束层封口胶 -39（二）轿车子午线轮胎 -401 带束层材料品种 -402 带束层的层数、角度、密度 -403 带束层的排列形式 -41a、 普通叠层式 -41b、 钢丝/纤维混合式 -41c、 折叠式 -41d、包边式 -422、子午线轮
4、胎的箍紧系数 -423、带束层的刚性 -444、带束层帘线应力与安全系数计算 -46第六章 子午线轮胎胎体帘线应力计算 -491、帘线应力的计算公式 -492、安全系数 k 的取值 -50第七章 子午线轮胎胎圈结构设计与钢丝圈应力计算 -511、胎圈结构设计 -511 钢丝加强层胎圈结构 -502 钢丝/尼龙加强层胎圈结构 -5143 纤维载重子午胎胎圈结构 -534 无内胎钢丝载重子午胎胎圈结构 -545 轿车子午胎胎圈结构 -542、钢丝圈断面形状 -551 园形断面 -552 六角形断面 -553 U 形断面 -563、钢丝圈应力计算 -56第八章 子午线轮胎胎面花纹设计要求 -581、
5、胎冠花纹设计 -582、胎肩花纹设计 -593、花纹沟槽分布 -60第九章 子午线轮胎施工设计 -611、成型方法与成型鼓类型的选择 -612、成型鼓宽度计算与假定伸张值 -653、成型鼓上各部件材料的施工 -661 一次法成型施工顺序 - 662 二次法成型施工顺序 -654、二段成型时胎坯定型尺寸的确定 -685、施工表的编写 -695第一章 子午线轮胎结构概述1 子午线轮胎的结构与性能特征子午线轮胎问世以来已有五十多年了，它是汽车工业发展中的一项杰出成就，引起了汽车悬挂系统的大改革。子午线轮胎的投入生产也是轮胎工业中一场真正的技术革命，它为轮胎行业开辟了一条崭新的道路。子午线轮胎结构从胎
6、体帘线排列方向来说，与普通斜交轮胎结构相比有着本质上的区别。一般斜交胎胎体帘线各层间排列彼此交叉，并与胎冠中心线形成一定的角度（约 4050） ，而子午线轮胎的胎体各帘布层间帘线相互平行呈径向排列，与胎冠中心线成 90夹角，胎体通常只需一、二层或层数较少的帘布组成，子午线轮胎的胎冠部分也与斜交轮胎不同，它需用二层以上的多层结构带束层来束缚轮胎的周向变形，决定轮胎形状并承受着主要应力，如载重子午胎带束层承受 60-75%的应力，1而斜交胎主要是胎体承受 80-90%的应力。带束层的材料一般采用刚性大，伸长小，强度高的钢丝或织物帘线作为受应力的主要工作层，帘线排列角度接近周向（约为 1520） 。
7、由于子午线轮胎结构特征带来轮胎性能的优越性。归纳起来有如下的优点：（1）转向性能好，提高操纵稳定性2。这是子午线轮胎最主要是胎体产生侧向移动，这都是由于子午胎的带束层帘线呈周向排列，提高了轮胎的周向刚度，使在同样的侧向力作用下产生较小的偏离角和较高的回正力距，从而提高了车辆的操纵稳定性。（2） 滚动阻力小，降低肥耗，节省燃料，这也是由于子午胎结构特点胎体层数少，带束层刚性高而变形小，使轮胎内部摩擦大大减小。6（3） 耐磨性能好，由于子午胎带束层的刚度大，使胎面的平稳性能得到明显改善，大大减少了轮胎表面和地面接触时的相对运动。另外，子午胎冠部不产生横向纵向收缩，大大减少了花纺块移动和地面之间的摩
8、擦，与斜交胎相比约减少一半的磨损率。（4） 耐疲劳性能好，由于子午胎内摩擦小，行驶中生热低，提高了耐疲劳性能，延长了轮胎的使用寿命，并可进行多次翻新。（5） 高速性能好，由于子午胎结构带束层刚性大，因此出现驻波的临界速度明显高于斜交胎，另外对子午胎具有较高的回正力矩和侧向力，保证了高速行驶下的安全性。（6） 乘坐舒适性好，子午胎胎体帘线为径向排列，呈现出良好的胎侧柔软性，能充分吸收从地面上传递来的振动，发挥充气轮胎的最佳缓冲性。子午胎的侧向刚度和垂直刚度可以相对独立地进行调节。使胎侧与胎冠各自发挥应有的作用，因此非常容易提高行驶稳定性和乘坐舒适性。（7） 提高在干、湿路面上的牵引力和抓着力，由
9、于采用子午线轮胎结构，对接地面的单位压力分布均匀，从而充分地利用接地面积，提高了胎面纵向和横向的附着力。2、子午线轮胎的构造部件子午线轮胎从所采用的帘线来分类，可分为钢丝子午线轮胎和纤维子午线轮胎两种。一般载重胎采用钢丝胎体子午线为多，详细构造分别介绍如下：（1） 载重子午线轮胎构造载重子午线轮胎多数采用单层钢丝帘布构成胎体，亦可为多层纤维帘布组成胎体。如人造丝、尼龙、芳纶等。带束层一般由三至四层钢丝帘布组成，7胎体与带束层之间有中间胶和肩垫胶相隔，胎圈部份由钢丝胶、上下三角胶芯、钢丝包布加强层和子口护胶等部件构成， （见图 1） 。图 1 载 重 子 午 线 轮 胎 断 面图 1 载重子午线
10、轮胎断面1 胎面胶；2 胎面基部胶；3 带束层；4 胎肩垫胶；5 胎体帘布层；6 胎侧胶；7 填充胶；8 上三角胶芯；9 下三角胶芯；10 子口加强层；11 钢丝圈；12 子口护胶；13 胎里内衬胶。（2） 轿车子午线轮胎构造轿车子午线轮胎一般由一至二层纤维帘布组成胎体，而胎冠部份的带束层由二层钢丝帘布层，有时加一至二层尼龙帘布层叫冠带，加有尼龙帘布顶层的带束层结构可提高轿车胎的高速度性能。胎圈部份由钢丝圈、复合硬胶芯和子口护胶等构成（见图 2）8图 2 轿 车 子 午 线 轮 胎 断 面1 胎面胶；2 尼龙帘布带束层；3 钢丝帘线带束层；4 胎体帘布层；5 胎侧胶；6 三角胶芯；7 钢丝圈；
11、8 子口护胶；9 胎里内衬胶。 第二章 子午线轮胎负荷计算方法 子午线轮胎从承受负荷能力来说，应比同规格、同层级斜交轮胎的负荷能力稍大些，但目前在轮胎国标或美国 TRA 手册中使用负荷 无论是双胎负荷还是单胎负荷，同规格、同层级轮胎标准负荷是相同的，而其相应的气压子午线轮胎要比斜交胎高。例如斜交胎 9.00-20-12PR 单胎负荷为 2340kg，气压为670kpa（6.7kp/cm 2）而子午胎 9.00R20 单胎负荷相同，气压为700kpa（7.00kg/cm 2）比斜交胎相应气压高 30kpa（0.3kg/cm 2） ，所以子午线轮胎负荷计算方法与斜交胎相同，只是在计算负荷后有时需增
12、加一些气压，另外负荷系数 k 值可能略有不同。列举美国 TRA 手册中应用负荷计算公式（英制）1 载重子午线轮胎 3Q=K0.425P0.585B1.39(dr+B)Q=0.15510-2K0.425P0.585B1.39(dr+B) 9式中 Q轮胎负荷（Lb） ；K负荷系数；P充气内压（Lb/in 2） ；kpad轮辋名义直径；cmB当 C/B 为 62.5%理论辋上的轮胎断面宽度（in）cmC轮辋宽度 cmB 按下列公式计算： B =B625.03.14)/(sin8BCB =0.96xB -0.637d70.dB =B70. 6.135)/(sin8BCB实际使用充气轮胎断面宽度（in）
13、;C实际使用轮辋宽度（in）;d=0.96 B -H70.H实际使用充气轮胎断面高度轿子午胎不同系列的负荷系数“K”系列 50 60 70 78 82“K”系列1655 1655 1655 1743 1743现以 185/70SR14 为例计算 B=7.32 in,D=24.56 in;d =14 in; c=5 in; p=30Ib/inr 2B =7.32 =7.3970. 6.1357/sin810H= =5.2821456.d=0.96 7.39-5.28=1.81B =0.96 7.39-0.637 1.81=5.94dQ=1.655 0.425 30 5.94 (14+5.94)5
14、8.039.1=1220.60Ib=549.27Kg第三章 子午线轮胎断面轮廓设计的主要结构参数选取1 子午线轮胎模型断面轮廓外直径与断面宽度的选取轮胎是在充气状态下进行工作，汽车对轮胎规格的要求是按各类标准或手册上提供的充气轮胎尺寸来选用的，而生产制造轮胎需要按模型尺寸，由于轮胎采用不同的骨架材料和不同断面轮廓形状，因此模型尺寸是不相同的，但必须达到充气轮胎统一标准尺寸的要求。只能根据经验考虑不同骨架材料的伸张性能和轮胎与模型的断面宽和外直径膨胀等影响来选择充气轮胎与模型的断面宽和外直径膨胀比。以下列举载重和轻卡充气断面宽 B和模型断面宽 B 对不同骨架材料的断面宽膨胀比取值范围见表 1。表
15、 1 不同骨架材料的断面宽膨胀比值帘线类别 B/B 的比值钢丝帘线 1.011.02人造丝帘线 1.021.04聚酯帘线 1.051.07尼龙帘线 1.061.1011子午线轮胎的外直径膨胀率要比斜交胎小得多,是因为子午线轮胎冠部有周向不易伸张的带束层箍着胎体,因此充气后轮胎的外直径变化很小,一般增大12mm.故模型断面外直径一般取与标准定的新胎外直径相等或稍小的尺寸.2 子午线轮胎断面最宽点半径(水平轴)的确定子午线轮胎断面最宽点半径的位置要比斜交胎高.使轮胎的变形区域在水平轴以上带束层端点以下的上胎侧.减少下胎侧的应力和胎圈的应力.一般H1/H2 的比值为 1.01.2,载重子午胎 H1/
16、H2 的最高比值可达 1.4.美国专利介绍H2 的确定公式为（H-FH ）0.59=H2.式中 H 为轮胎断面高,FH 为轮辋的轮缘高,H2 为轮胎断面的上胎侧高.3 行驶面弧度与宽度的确定行驶面弧度的选取,主要取决于带束层的刚性,此外,行驶面弧度半径与行驶面宽度、行驶面弧度高与断面高、行驶面宽度与断面宽、带束层宽与行驶面宽的比值以及胎体胎体帘线类型，也有相当大的影响。带束层刚性对行驶面宽度内花纹磨耗的均匀性有很大关糸。两层带束层的行驶面边部直径增大要比四层带束层的大得多，因此对多层钢丝带束层轮胎可采用较小的行驶面弧度。因为行驶面弧度大会缩小接地面积，从而对胎面耐磨性和磨耗均匀性以及抓着性都会
17、有不良影响。为保证轮胎与路面在行驶面宽度与断面高之比值,一般宜取 h/H为 0.030.05,行驶面宽 (b)与断面宽（B）之比值 b/B 为 0.70.85.行驶面弧度半径( )与行驶面宽(b) 和带束层宽(BW) 与行驶面宽(b)之比值.n对轮胎耐久性都有较大的影响.为了兼顾两者的性能,BW/b 的比值为 0.941.05范围为宜, /b 的比值轿车胎为 2.12.5 左右 ,而载重胎约在 1.31.8 左右.nhbn82124 胎圈间距的选取胎圈间距 C 一般选用与轮辋宽相等,或选用小于轮辋宽度,但不超过1525mm.据文献介绍 C 小于轮辋宽度可提高轮胎耐磨性 ,并增大侧向刚性,胎圈间
18、距 C 与断面宽 B 之比 C/B 轿车胎为 0.70.8,载重胎为 0.70.75.5 断面高与断面宽之比作为轮胎设计重要参数之一 H/B,对子午线轮胎可不直接选取,这是由于子午线轮胎外直径变化很小,断面高 H 也就为定值.断面宽 B 主要受胎体骨架材料性能影响较大， （以上已介绍其膨胀比）由此 H/B 比值就成为定值。据资料介绍载重子午胎 H/B 值为 0.961.05，对低断面和轿车子午胎来说,它们都以系列分类,故 H/B 比值是与其系列相应的.第四章 子午线轮胎断面轮廓曲线的设计方法目前广泛应用于充气轮胎平衡轮廓设计方法的基本原理是采用薄膜-网络理论.子午线轮胎由于结构的特殊性,应有与
19、斜交胎不同的设计方法,但就结构设计的原理来说,还是普遍采用薄膜理论,在具体设计方法上却涌现出了许多创新的思路.世界各大轮胎公司七十年代末提出有名声的 NCT 产品,同时推荐了采用自然平衡轮廓的设计方法,使充气轮胎各部位受力均匀,以达到提高轮胎的性能要求.随之各种新型产品的涌现,逐步改进设计方法由传统的自然平衡轮廓演变到非自然平衡轮廓的应用即要有一定的边界条件来满足,使设计的断面轮廓更符合实际受力的要求.近十多年来轮胎结构设计者开始以轮胎工作使用状态的形状作原始设计的断面轮廓形状。这是由于计算机的广泛使用，特别是有限元分析法引入轮胎结构设计中的应用，使研究人员可以真实13地模拟轮胎工作状态的任意
20、断面形状，并分析其应力应变分布的合理性，从中优化最佳轮廓形状来设计轮胎。目前比较成熟和系统的新设计方法有日本石桥公司在职 1984 年首次发表的 RCOT 理论设计法7 ，适用于轿车子午胎。1987 年又提出了适用于载重车和公共汽车子午胎的设计方法 TCOT 理论8，接着 1988 年日本横滨公司提出了 STEM 理论设计方法9 ，主要适用于载重子午胎，相继日本东洋公司又推出新的理论叫 DSOC（最佳化轮廓）10，并研制出新型载重轮胎获得优异的性能。1 平衡轮廓曲线设计法1112迄今为止常规的子午胎设计方法仍是采用“平衡轮廓理论”为依据。这种平衡轮廓的计算方法是以薄膜网络理论为基础，最初是用于
21、斜交胎，后来也用于子午胎的轮廓设计。这种理论认为充气压力是唯一作用应力，而且应力仅仅作用于薄膜壁上，对剪切和曲挠力可视为忽略不计。当轮胎充气时，胎体所受应力是均匀分布的，如图 3 所示。这样的轮廓曲线称为“自然平衡轮廓” 。从静态力学平衡方程中得出充气轮胎平衡轮廓曲率半径公式（1） ，由于子午线轮胎的胎体帘线角度为 90，其曲率半径公式可简化为公式（2）斜交胎= )1(cos()cos(2in)2221akrmakrk14图 3 自然平衡轮廓式中 rk-胎冠半径；rm-断面最宽点半径；k-胎冠点帘线角r-任意点半径子午胎(2)rmk2从公式（2）中看出只需确定胎冠点半径 rk 和断面最宽点半径
22、 rm 后，即可求得轮廓上任意一点的曲率半径 ，根据各点不同的曲率半径作出平衡轮廓曲线。由于轮胎胎体具有一定厚度，故应以胎体层的中线来计算平衡轮廓曲线 i较为合理。（1） 确定有关设计参数R-轮胎外半径；B-轮胎断面宽；C-轮辋宽度（或轮胎胎圈间距） ；Rt胎圈着合半径；1轮胎行驶面曲率半径；m胎面到帘布层中线的厚度；15n胎侧到帘布层中线的厚度；r 轮辋边缘半径（轮辋边缘到旋转的距离）f（2）求出断面上某些点至旋转轴的半径从理论上来讲，平衡轮廓曲线上各点的曲率半径均不相同，但从实际上为了方便计算和合理制造成品模型，不必搞得很复杂，而只需寻求几个相应点位置，求出曲率半径和曲率节点位置，如胎冠、
23、断面最宽点等见图表所示。求出相应点到旋转轴的半径：a、 胎冠点半径 r =R-mKb、 断面最宽点半径 r = (R+r )或按上述第三节确定m21tc、 下胎侧 j 点半径 r =r -jj(3)求出断面上相应点的曲率半径胎冠点曲率半径= -m21断面最宽点胎侧曲率半径=smKr2胎肩曲率半径 =4kmr2下胎侧（j）点曲率半径fmkr25根据上述求得的曲率半径进行轮廓曲线的绘制。 （见图 5）图 416图 5曲率半径园心 和 分别在纵、横轴上， 与 以内切园几何作图法找同23 23园心。（4）胎圈部位轮廓曲线的设计由于轮胎胎圈厚度大大超过胎体层的厚度，所以平衡轮廓的中线应设在胎17圈的中央
24、部位。要先确定钢丝圈中心点 E 的座标，可根据胎圈结构和钢丝圈的排列来确定 S 和 q 值，即可定下 E 点的位置（见图 6 所示） ，然后以 为半5径，通过 E 点向下胎侧的弧线作外公切园，这样就可得到胎圈部位的轮廓曲线。 （作图方法详见图 7）图 6 胎圈中线和 E 点座标图 7 胎圈弧线的绘制图（5）平衡轮廓曲线与断面外轮廓的绘制根据上述的步骤，将已知参数和计算参数编成表格（见表 2） ，通过计算得18出各部位的曲率半径，即可进行平衡轮廓的绘制。先将已知的轮胎外缘尺寸绘成轮胎断面框图，然后按计算或选取的 在断面中心线上画出轮胎行驶面弧，1接着用 减去帘布层中线厚度 m 的 画出胎冠曲率弧
25、，在已确定好的最宽点12半径轴线上用 绘出胎侧曲率弧，再用计算出的 曲率半径作内公切园找出3 4园心 O 将胎冠与胎侧两个弧连接起来。再在选好的 K 点位置上用 曲率半径4 5找出园心 作出下胎侧弧。胎圈部位的轮廓曲线，先按确定的 S 与 q 值找出5E 点，然后借用 作从 E 点到下胎侧曲率弧的外公切园，最后绘制成以中线为5基准的平衡轮廓曲线。 （见图）在平衡轮廓中线基础上配制各部位的厚度 、 、 和曲率半径 、 以1t23t78及胎圈宽度 j 等参数即可绘制出轮胎断面的外轮廓。 （见图 9 所示）表 2 平衡轮廓曲线计算表轮 胎 规 格 日 期原 始 参 数R= B= r =f r =t
26、C=1m= n= S= q=计 算 参 数r =R-m=k r =m2tRm12J=r -R =Kr =r +q=bt r =j23mr= =3mKr2=4K=5fmr220图 8 平衡轮廓曲线图 9 轮胎断面轮廓21七十年代末,日本赤坂隆(TAkasaka)发表子午轮胎结构力学综述文章 (13)(14),对子午胎断面轮廓设计与计算进行了介绍.他叙述了 F.Bohm 和 F.Frank 根据网络理论来研究子午胎的断面轮廓.径向断面轮廓线的主曲率半径 r1是以旋转距离半径 r、径向夹角 、带束层角度 、轮体帘线角 、胎侧屈挠点GkC（断面最宽点）半径 r、以及带束层承担充气接触压力分配率 g（等
27、项为参数，以 A=f（r）为函数表达式， （见图 10、图 11）并对此函数关系式进行数值积分即可获得子午胎断面轮廓曲线。22图 10 子午胎断面形状和几何参数 图 11 带束层和帘布层内压分配率根据 FRANK 的计算结果，认为充气接触压力分配率函数 g(s)的曲线形状是梯形比抛物线更为接近,因此可近似地假设 g(s)沿着带束层宽度方向的数值为常数.引入上述假定后,子午胎断面轮廓就可按下述积分公式求取.(1)胎侧曲线 r rr （从轮辋点 B 到带束层端点 D）BDZ=Z - -r ）（r -r ）+ -r -(r -r ) drc(2c2Cr(A22C21(2)胎冠曲线区域 r r r (
28、从带束层端点 D 到胎冠点 A)BDZ=Z - -r ）（r -r ）+ -r /（r -r ）+cr(2c2Cr(22D2Cr(-r -(r -r )+ -r dr（4）A2D2D2C(2D21式中 =1-g根据这种理论所得的断面轮廓曲线，进行计算曲线与实测曲线对比，在胎圈和带束层端部多少有点偏离如图 12 所示。15 Z175SR14 测 量- 计 算2310cm50 15 20 25 30 35r cm图 12 子午胎断面轮廓曲线测量与计算对比2 RCOT 理论设计方法日本石桥公司在 1984 年的月刊夕他杂志上介绍了轮胎最佳理论即Rolling Contour optimizat Th
29、eory 简写为 RCOT 理论。这种新理论的设计思想是让轮胎的胎面轮廓符合于滚动状态下的形状，打破以往采用静态自然平衡轮廓的传统设计方法，由于原来的自然平衡轮廓理论是使充气轮胎在静态时具有均匀的胎体帘线应力，但并不是轮胎行驶时滚状态下的最佳形状，因此必须探索滚动时轮胎的最佳轮廓，这就导致产生 RCOT 理论的原因。（1） RCOT 理论产生的背景为了探索轮胎行驶时滚动状态下的断面轮廓，用来解决轿车产生偏离时引起胎面与路面接触不充分而发生一种“雏曲”现象这种“雏曲”现象会使胎面表面部分从路面浮起，而导致轮胎接地性能显著恶化，使行驶性能下降。抑制“雏曲”现象的措施有两种：一是提高带束层和胎面的刚
30、度；二是增大带束层的张力，前者通过增加补强材料会导致轮胎重量的增加不宜采用；后者若通过提高内压来增加带束层张力，会使轮胎变硬、接地面积减小，带来操纵稳定性、振动及乘坐舒适性等不良影响，因此探索用改变轮胎断面轮24廓的方法来满足提高带束层张力的要求，这就引起产生 RCOT 理论设计方法的基本出发点。（2） RCOT 理论的轮廓与张力特征充气轮胎基本上被认为是一个轴对称的薄壳体，由于胎侧刚度比较低，从而可适用薄膜理论。轴骊称薄壳结构是意味着法向力至表面产生的平衡方程式为：+ =P （5）1RN2式中：N -径向薄膜力N -周向薄膜力R -径向主曲率半径1R -周向主曲率半径2P-充气压力对子午胎胎
31、体帘线径向呈径向排列，可假定胎侧部位的周向薄膜力N =0（6）因此胎侧部位径向薄膜力为N =r .P (7)1根据薄膜理论带束层所受的总张力与轮胎断面轮廓参数的关系式如下（见图 13 所示） 。T =1/2AP(B -2r sin) （8）0w1式中: T -带束层总张力； P-充气压力；0a- 带束层直径； r -径向主曲率半径；125B -带束层宽度；-胎体与带束层线间的夹角； Wa-带束层直径 B轮胎断面宽 Bw带束层宽度 T =0)2(1rBapwC轮辋宽 N = d轮辋直径 径向主曲率半径pr1 1rp压力 带束层张力 N 径向薄膜力0 图 13 轮胎断面轮廓与张力方程式（7）说明了
32、胎体的径向薄膜力 N 与断面轮廓的主曲率半径 r 成正比。 1同时，方程式（8）也表明轮胎的轮廓直接影响带束层的受力，对于在选定的带束层直径“a“和宽度” B “情况下，则胎体轮廓曲率半径 r 和夹角 增W 1大时，带束层的总张力会减小，因此提高带束层张力（T ） ，只要采用减小胎0侧部位断面曲率半径 r 和夹角 办法。若对自然平衡轮廓来说，当轮辋直径、1轮辋宽度和轮胎宽度不变的情况下胎体的轮廓曲线也就确定了，所以曲率半径r 和夹角 不可能再有什么改变。因此必须打破自然平衡轮廓的框框，考虑1其它状态的最佳轮廓形状，首先想到将轮胎滚动时的形状作为轮胎断面的原始轮廓，恰好这种形状是要求轮胎断面轮廓
33、的上胎侧部位曲率半径减小，胎圈部26位的曲率半径增大（见图 14） ，这种轮廓从上述带束层张力基本关系式来逢，可起到增大带束层张力的作用，人南昌达到抑制接地面中的“雏曲”现象。图 14 RCOT 轮廓与传统轮廓对比从张力平衡的观点来看，RCOT 轮廓与自然平衡不同之处，是将原来均匀分布的胎侧张力分散到带束层和胎圈部位（见图 16） 。从而使带束层和胎圈部位的张力增大，上胎侧的张力下降。这样就可提高轮胎的接地性能并抑制“雏曲”现象。图 15 表示了以 185/70SR14 为例的轮胎采用 RCOT 轮廓和传统法轮廓的对比，带束层的周向力与胎体径向力的分布是不相同的，RCOT 轮廓在带束层与胎圈部
34、位的张力都大于传统法轮廓，而上胎侧问好位的张力RCOT 轮廓小于传统法轮廓。带束层与胎体张力分布是采用“有限元法（FEM）分析获得。27图 15 RCOT 理论的轮胎力学分析(3)RCOT 理论的轮胎力学分析采用 RCOT 理论设计轮胎能有效地防止“雏曲“产生，这是于它在充气、滚动以及转弯时其带束层张力均比传统法的增高，而抑制“雏曲”现象。以下列举两种轮胎在各种状态下带束层张分布的情况。图 16 表明了以 175/70SR13 为例的轿车胎在充气状态下束层的张力分布情况，带束层的中心区域大于两侧边缘部位，采用 RCOT 理论设计的轮廓与传统法相比在同一气压下提高了带束层的应力。在自由滚动状态下
35、带束层张力的分布状况见图 17 所示，其应力最大值中心区转移到边缘部位，采用 RCOT 理论设计的轮胎其带束层张力仍然是大于传统法的，由于带束层张力的增加不能抑制地面中的“雏曲”现象，从而提高轮胎的接地性能。28175/70SR13 2/7.1cmKg图 16 RCOT 与传统法轮廓充气时带束层张力的对比175/70SR13 2/7.1cmKgKgQ70图 17 自由滚动时 RCOT 与传统法轮廓的带束层张力对比图 18 示出 RCOT 与传统法轮胎在侧向力 F 等于轮胎法向负荷的 40%时，在Y转弯情况下带束层张力分布图。从图 18 年到带束层的最大张力值增加了。张力峰值由带束层中心向边缘移动，RCOT 轮胎的带束层张力仍然高于传统法轮胎，这意味着 RCOT 轮胎不通过增加材料就可减小带束层“雏曲”的产生。29带束层张力（ )/mKg
