1、輪胎設計基礎與增強Pp 1輪胎設計輪胎幾何尺寸基礎 輪胎設計幾何尺寸參數 承受負荷的結構部件 輪胎胎體 輪胎帶束層帶束層設計米其林常用的和新結構倍耐力0帶束層倍耐力0帶束層改進結構設計與增強設計安全系數胎體帶束層鋼絲包布(Pp 3-13)(Pp14-27)(Pp28-31)(Pp32-34)(Pp35-53)(35-41)(42-44)(45-48)(49-53)(Pp54-61)(55)(56-58)(59-60)(61)輪胎設計Pp 2Pp 3輪胎幾何尺寸基礎輪胎設計，因此：Pp 4考慮充氣管的一部分，長度為 l 。在管子的中間平面和管的內表面之間的空氣體積處于平衡輪廓。 管中間平面的界面

2、作用力 F = 2rlP ，方向向上。充氣管的一半的外表面施加在空氣體積向下的力必然等于 F 。因為在空氣管壁一半的總的力必須處于平衡狀態，則管壁單位長度的強力必然等于波意爾壓力管公式）充氣管輪胎設計充氣薄膜ci 和 cii 為 X 的主曲率，則曲率半徑為我們假定薄膜由正交各向異性薄膜組成，這樣以來，方向ii 的力與第一主方向 i 的力比較可以忽略不計。在這種輪胎設計Pp 5充氣薄膜表面上的一個點 X ，充氣壓力為fi 和 fii 為主曲率方向的單位長度的力， 薄膜的通用方程為P。情況下，我們可以假設薄膜平衡輪廓變為： f = P上式相當于充氣管波意爾公式，它們的曲率半徑為恒值，并在一個方向為

3、 r ，而在其正交方向為 0。Pp 6子午線輪胎的基本力學輪胎設計Pp 7基本假設子午線輪胎 由完全子午方向的胎體和通常稱為帶束層的環形部件 組成。我們考慮下述草圖，所示意的子午線輪胎輪胎設計 斷面由兩半部分組成。 右側僅顯示了胎體 Pp 8，更確切地說，如果不考慮帶束層的存在，它描述的是胎體簾線。讓我們考慮所提到的簾線，選擇任意一點 P，它的坐標為 x 和 y，它在點 A 和點 K 之間變化，點 A 的定義為 角為 0。角是平衡輪廓的切線和通過 P 點的水平線之間的夾角。點 K 被認為是 胎圈區域以外 的胎側的第一個點，此處有胎體反包、胎圈填充膠和其他增強材料，此處的剛性可能使胎體簾線處于

4、子午方向排列的增強薄膜充氣平衡輪廓的外邊 。圖上左側部分增加了帶束層 。點 S相應于右側的假設 S 點，是胎側平衡輪廓上鋪設的胎側的最后一個點，即在帶束層影響之外的點。在設計者開始設計一個新項目時，做的第一件事就是確定 在 x-y 平面內的 K 點和 S點的坐標 。平衡輪廓計算，就是基于假設胎體 是一個不伸張的增強簾線排列組成的充氣薄膜，每根簾線都在子午平面內 。同時，也假定， 橫向（垂直于子午增強部件方向）的薄膜的模量是可以忽略的 。充氣壓力被胎體簾線的張力全部平衡。平衡輪廓計算（ 1）我們可以寫出下式 t = P，此處 t （N/m）是胎體單位橫向寬度的特定張力 。（m）是局部曲率半徑 ，

5、P（N m-2）輪胎設計2 y0）是胎體簾線的總根數。Pp 9是 充氣壓力 。我們稱 f0（ m-1）是胎體簾線的頻度 ，即每米內的根數。我們假設，在成型時，胎體鋪設在成型鼓上，它的半徑是以使胎體簾線有一個 半徑為 y0（m）的圓柱形 ，從實際考慮， y0等于成型鼓的半徑 +內襯層厚度 +膠片厚度 +半個胎體本身厚度。近似成型鼓的半徑 +2.5mm；如果使用鼓肩胎圈夾持形式的成型鼓，其半徑相當于圖中Z 點的縱坐標。而如果輪 胎在平式成型鼓設備上成型（如米其林） ，則所說的半徑相當于鋼絲圈的內部半徑 。P 點（ x，y）增強簾線局部的頻率為如果 T（N）為單根簾線的張力，則我們可以寫出，此處 N

6、 = f0（由于在笛卡爾坐標系中，曲率半徑 ，我們可以寫成下面的二次微分方程：平衡輪廓計算（ 2）輪胎設計，它具有低數Pp 10是在胎體斷面上相當于 1 弧度角度內的簾線根數 。它也可以定義為“ 角度密度 ”或角度的胎體頻度。表示為（根數 /弧度）。它對應于 一部分胎體簾布的簾線根數，其長度等于胎體鋪設的半徑常數 K 可以這樣定義，它是 每根簾線伸張力和充氣的比值，乘以胎體的角度密度 。在量綱上 K 表示為（m 2），顯然它對應于微分方程一次根的尺寸，因為 y是一個尺寸， y是（ m-1）。常數可以認為是每個單位充氣壓力在單根簾線上的張力指數，并且 對于直（長的曲率半徑）胎側，它有“直”的高數

7、值，對于高曲率（短的曲率半徑） 值。因為上述微分方程是二次微分方程，它的結果寫成 帶有二個參數 C1 和 C2 的一系列的曲線 ；因為參數 K 是一個未知參數，因此我們可以說，一般來講平衡輪廓可以滿足三個不同條件，它依賴于三個參數。平衡輪廓計算（ 3）輪胎設計x 軸方向上可以移動。第一頁的同樣的斷面可以在右部分按預想的移動量移動。一個更大的帶束層斷面，從中心開始加了上去。這就是設計者要做的。通常，首要的兩個條件是：1. 輪廓必須包括 K 點（x = xK，y = yK）2. 輪廓必須包括 S點（x = xS，y = yS）第三個條件通常是 下列三個條件之一 ：B 點的橫坐標 ，最大的輪胎弦的一

8、半，必須等于 xB（輪胎初步設計）S 點的角度 必須等于預先確定的 S 角度的數值（輪胎初步設計）K 和 S 點之間的移動的簾線長度 ，必須等于一個確定的數值 l0（移動的輪胎輪廓計算）由于薄膜平衡輪廓微分方程不包括橫坐標 x 的明顯的參照值，它就很容易表示為，如果 f（x）是一個結果，則 f（x+C）也是一個結果；這就意味著，平衡輪廓的胎側輪廓，在不改變形狀的前提下，在平行于圖中，A 點的橫坐標設定為 0。這樣，設想的無帶束層的子午線輪胎的斷面，可以以右半圖描述。在不改變形狀前提下，當一個低斷面輪胎 需要設計時，點 A 隨著整個平衡輪廓向右移動， 結果，Pp 11輪胎設計Pp 12平衡輪廓形

9、狀平衡輪廓最重要的是， 充氣薄膜形狀僅僅依靠于幾個參數，并且不能由其他方法控制。既使如果子午線輪胎 在一個與平衡輪廓差別很大的形狀的模具內 硫化，而一旦輪胎充氣， 它的形狀變化，直到達到平衡輪廓。變形的膠料的高拉伸應力將引起膠料的早期損壞 ，但是在胎側區域，輪胎斷面形狀不受模具形狀的影響。輪胎設計通常指出，如果Pp 13小的斷面高度看草圖右側，顯然， 如果在胎冠區域不加帶束層結構， 則轎車或載重子午線路輪胎的胎冠弧，就不是預想的那樣。的值小，例如輪胎斷面高度和胎圈半徑比較可以忽略不計，則 平衡輪廓接近比較穩定的曲率半徑曲線。換言之，就是接近一個園形曲線。 自行車輪胎的斷面輪廓 幾乎就是一個園形

10、 。輪胎設計平衡輪廓的數值計算通過數值計算橢圓積分，依據常數 xA，yA，yB，可以計算平衡輪廓方程：曲率半徑 和角度由下式給出：，此處Pp 14輪胎設計輪胎設計幾何尺輪胎設計Pp 15輪胎設計Pp 16輪胎幾何尺寸設計設計依據：斷面寬 輪輞直徑 斷面高 = 斷面寬 高寬比 輪輞寬輪胎幾何尺寸設計設計參數的選擇：胎面寬度 胎冠厚度 （ 胎面 + 帶束層 ） 胎冠曲率 胎圈厚度 模型輪輞寬度輪胎設計Pp 17Pp 18輪胎幾何尺寸設計胎面寬度必須接近帶束層寬度，此參數決定了 S 點的橫坐標 外半徑、胎冠厚度和胎冠曲率，決定了 S 點的縱坐標K 點橫坐標是模型輪輞寬度K 點縱坐標等于輪輞半徑 +

11、15 mm（對于標準 P 輪胎），如果胎圈厚度大于或小于通常值，則此值可大可小B 點橫坐標必須等于 （寬度 /2 ） 胎側厚度輪胎設計行駛面寬度Pp 19這是確定輪胎幾何尺寸的 基本參數 。它不受規格尺寸（ ETRTO 表格）約束，是設計者的選擇。寬 行駛面是大部分適用設計性能 的特例。寬帶束層通常導致大的 角，因此有較大的胎體剛度，大的帶束層邊緣胎體簾線拉力的垂直分量。這也意味著， B 點（輪胎的弦） 橫坐標處于穩定值， 一個減小的胎側輪廓曲率 ，相應每根胎體簾線上總的拉力比較高的數值。寬胎冠的缺點，基本是在崎嶇不平道路上的 乘坐舒適性的一定損失 和增加滾動阻力。寬胎冠 不利于水上漂浮性能

12、。輪胎設計輪胎設計輪胎胎冠弧曲率（ 1）這是輪胎優異轉向性能的 最有意義的 參數之一。胎冠曲率是 控制接地印痕尺寸 的最有力的 參數 ，同時，還有 角值和胎體簾線拉力。它經常規定“ 箭頭標志 ”f ，也就是外直徑圓周帶束層坐標 Y 和有效帶束層寬度邊緣坐標 Y 之間的差值（ mm）。帶束層部件的曲率弧半徑用下式計算：，此處 S 是帶束層寬度的一半，兩個曲率半徑 的胎冠，經常被認為是 低高寬比輪胎的最佳選擇 ，輪胎的中間部分較胎肩區域平坦。Pp 20胎冠弧曲率（ 2）在以下幾個設想條件下， 接地印痕 的形狀是 通過胎冠弧曲率來確定的 ：角數值保持不變 ，即用 B 點橫坐標調整來補償 S 點的橫坐

13、標的變化。帶束層部件的機械特性 也保持不變 ，包括附加膠料的模量、帶束層簾線的模量和密度、帶束層角度、冠帶層特性。在上述提到的條件下，根據子午方向的曲率，設計者可以得到 任何形式的印痕形狀 ：形式 A 是比較高的胎冠弧曲率條件下得到的，形式 B 和 C 是在中等和低的胎冠弧曲率下得到的。Pp 21輪胎設計胎冠弧曲率（ 3）橢圓印痕形狀對改善操縱穩定性和水漂 有幫助。方形印痕是要求滾動阻力和磨耗性能 的主要發展目標。最好的組合通常是 介于 A 和 B 之間的中間狀態。印痕 C 通常稱為“沙漏”，顯然不好。對于非常低的高寬比的斷面輪胎，三種特殊形式顯示在下圖，形式 C 稱為骨形，是不好的！輪胎設計

14、Pp 22對于任何情況下，非常低的斷面高寬比的子午線輪胎的 目標傾向于 B，因為這種輪胎在操縱試驗時，性能是非常好的。而橢圓形式對磨耗不利 ；磨耗是超高性能輪胎的薄弱環節， 它的特點是優異的抓著力和比較不耐磨耗的胎面配方。胎冠弧曲率（ 4）再強調一次，圖中所描述的得到的印痕形狀，可以由相等的胎冠曲率得到，也體現在胎側長度上 。形式 A 是由最短的胎側得到的，即最大的 角數值。一旦輪胎模型制造出來， 就沒有變更胎冠曲率的可能了 。改變印痕的微小的變化就是要做： 如果印痕類似于 C 的特點，制作短的胎側新模型（新的側板費用低于胎面活絡模）。帶束層和冠帶層選用不同材料和幾何參數 （帶束層角度）。Pp

15、 23輪胎設計輪胎寬度（ 1）這個參數從理論上講 ，也不是設計者 選擇的參數 ，因為外部總寬度 在 ETRTO 表中給出了 尺寸。但是， ETRTO 比較大的公差是可以接受的 ，我們稱之為 使用脹大尺寸 。真正的輪胎脹大 表現為尼龍 胎體輪胎，特別是 尼龍 6。輪胎脹大 在現代 Rayon 人造絲和 PET 聚酯胎體 是非常低的， Kevlar 開夫拉和鋼絲簾線胎體實際上為 0。設計者能夠控制 輪胎寬度 在 ETRTO 標準之內的范圍，并且 選擇有效的輪胎寬度 仍然在允許范圍內。輪胎設計 Pp 24明顯的是， 輪胎寬度的小的增量 ，導致角的明顯增加 。角 的有效的改變 ，在先前的篇幅中已敘述。

16、輪胎寬度（ 2）有關輪胎寬度的錯誤 ，通常發生在設計者被迫 使用相同模型活絡塊 ，用于一對新的胎側結構強行限制模具的變化，試圖從現有產品生產出 低斷面輪胎 。讓我們假設我們 不得不用 235/60R16 斷面成型一個新的 235/50R17 規格，現有規格印痕是滿意的 。如果我們決定了必須成型 新的模型的胎側 ，這樣我們要 得到的低角 的新的輪胎寬度與此相同，則印痕將出現沙漏 ”形。Pp 25輪胎設計唯一的出路是 減少新輪胎寬度 5mm，如果減以后寬度在 ETRTO 內，則 一切 OK，不然 就麻煩了 。當設計一個新輪胎時， 我們必須考慮 用相同活絡塊做低高寬比產品的 想法 ：開始時用略微大的

17、輪胎弦和 /或胎冠比較好，這樣低高寬比規格輪胎也 可在公差范圍內 。這個參數也是 設計者 不能選擇的參數 ，因為在 ETRTO 表中給出了輪胎外直徑。要注意的是， 外直徑增加 導致 角的增大。一個比較大的輪胎要好于一個比較小的輪胎 ，但其成本明顯的高了。還要指出，外直徑的增加，將改善操縱穩定性和滾動阻力；從原則上講，增大了角，舒適性有負面影響，然而作用是不明顯的。Pp 26輪胎設計Pp 27模型設計通過追蹤 胎側 平衡輪廓的軌跡 和所需要的帶束層斷面， 確定充氣輪胎斷面 之后，設計者就能夠設計模型輪廓，這時要考慮不同輪胎膠料的厚度。這個階段就產生了 繪制充氣輪胎斷面 。最后設計模型，輪胎在模具

18、中的輪輞寬度，即 兩個胎圈鋼絲圈的距離 ，要大于 輪胎中的同樣的距離。為了避免在關鍵區域產生更大的疲勞變形，模型中的 S點和 K 點的簾布層線的切線， 必須平行于充氣斷面的同一輪胎設計條切線。保證 K 點簾布層線角度的要求， 對“園斷面”鋼絲圈 （米西林） 是不必需的 。模型中的胎側簾線長就 必須與充氣輪胎的相同長度相匹配 。當然，模型中的簾布層線必然 與平衡輪廓有些差別 。然而，在部件無明顯強迫局部變形情況下，它必須適應充氣輪胎的形狀。適當的軟件 開發出來，可以 使設計者不必太麻煩的 繪出“類平衡輪廓”。用戶要求汽車制造廠 還沒有很好地意識到 ，隨著遠遠高于 ETRTO 國際標準 要求的精度

19、水平的提高 ，現在的輪胎生產者能夠控制輪胎的幾何尺寸特性。他們中的許多人認為，為了使輪胎 更好地符合他們親身設計的車輛的設計目標 ，輪胎尺寸才是輪胎的特性 。最普遍的要求，是得到 一個比較大的輪胎 ，即輪胎尺寸公差范圍更大；顯然，這就是有“ 更大”或“ 更好特性的要求。但是，問題并不僅僅是這樣，例如，由于項目技術特性 要求某個輪胎規格 ，而使設計者陷于麻煩。而且，他發現，在懸掛系統式車身，甚至在卡車存放備用胎處， 沒有足夠的空間 。Pp 28輪胎設計相同。Pp 29同時，又產生了這樣的情況，制造廠 A 想要大的輪胎，而制造廠 B 想要小的輪胎！而寫在胎側的輪胎規格又必須這又迫使輪胎生產者制造

20、相同規格的不同尺寸的輪胎 ；于是對一個單一車輛制造者的特定尺寸，給予 特殊標志 ，小的星號，小的圓周，小方塊等等。這種結果 導致了不必要的生產工廠的麻煩 ，增加成本和發貨難度。此外，從 最終使用者 的觀點，在替換胎市場，他不買這樣的輪胎，甚至沒意識到，這種設計是為他的車輛設計的，這才是最糟糕的 。承受負荷的結構部件輪胎設計Pp 30胎體和帶束層的承載負荷分布當負荷施加到充氣輪胎的時候，會發生什么情況呢？帶束層在接地印痕變為平坦 ，圓周和子午方向的曲率設定為 0。胎體在帶束層邊緣 0 角低于無負荷狀態 ，并且施加在胎體簾線上的力的垂直分量就減少。 這意味著，所說的向車輪中心的簾線拉力減小。輪胎設

21、計因為帶束層本身的總長度幾乎不伸張，即比較穩定，并且印痕以外的帶束層部分，隨著車輪中心向前移動。在與印痕位置相對的胎冠的帶束層張力將增加，接近這個位置的胎體簾線曲率將減少，并且0角也增加。最終的結果是，在印痕內的輪輞上胎體簾線的張力低，而在高于位置上對應的點就高。結果，輪輞被拉向前 ，這樣就達到了負荷平衡。很顯然， 輪輞上的力僅僅由胎體簾線提供（胎體剛性） ，這也顯示出， 從印痕向整個輪胎結構傳遞周向力來看（帶束層剛性），帶束層各層有著非常重要作用。一個子午線輪胎結構，某些方面類似于自行車輪胎，子午線輪胎胎體簾線是輪輻，帶束層是輪輞。保持充氣壓力通常，胎體要求 有適當高的安全倍數 ，纖維胎體的

22、甚至達到 10： 1。過高的充氣壓力，輪胎總是在胎圈鋼絲造成損壞 ，如果胎體不損壞。通常，在被路邊石條式石頭沖擊， 造成胎體簾線 1 根或多根短裂時 ，就會發生胎體損傷（特別在轎車輪胎） ；沖擊斷了的 1根或多條簾線并且在 充氣后 ，在胎側膠和胎體之間產生的 鼓包（空氣鼓），則輪胎將在短時間內損壞。當“ 胎體強度系數 ”過高，內襯層的 鹵化膠料可能在胎里被擠壓，在輪胎防擦線區域進入胎體簾線 ，此處正是有 輪胎設計Pp 31效密度較低處；如果這種情況的輪胎沒有被質量控制人員挑揀出來，則胎體最終就會在相鄰的未損傷簾線之間產生特殊的徑向裂口而破裂。兩層胎體層做的輪胎，本質上是安全的 。因為用兩層簾布

23、時，上面提到的缺陷實際上不能發生。不過為了改善滾動阻力，降低重量和成本，輪胎制造廠 已經轉向生產單層胎體 。卡車輪胎鋼絲胎體的損壞更頻繁；大多數嚴重損傷是 拉鏈爆破 ；就是與胎體簾線垂直方向直接切斷；原因是 1 根或多根簾線的腐蝕破壞 ，引起相鄰簾線超過應力，最后他們都損壞了；單絲的損壞形式（非腐蝕）極易擴展為杯形式或錐形損壞 ，這種情況發生在超負荷極限；腐蝕的發生，是由于內襯層損壞，濕度滲入到胎體簾線，這種損壞在無內胎輪胎安裝在輪輞上時發生的 。輪胎結構部件子午線輪胎有 4 種結構部件組成：1 個胎體2 個鋼絲圈1 個帶束層 ：帶束層通常有兩層斜交帶束層；摩托車輪胎帶束層是單根纏繞的金屬或芳

24、綸簾線。 輪胎設計Pp 32大部分輪胎還有：冠帶層某些輪胎還包括：胎圈增強包布卡車輪胎包括：一層穩定帶束層 或作為選擇的，在帶束層邊部的 纏繞的兩層 0鋼絲簾線一層帶束層保護層輪胎設計Pp 33胎體的主要功能：保持充氣壓力輪胎胎體輪胎胎體傳遞從胎圈到胎冠輪胎結構（帶束層）的力輪胎設計Pp 34Pp 35胎體增強材料的要求：強度低的應力順從性（高模量）在硫化過程中低的熱收縮低蠕變對橡膠過渡層很好的粘合，或更精確的說，對粘合鍍層很好的粘合 增強簾線的耐壓縮疲勞必須足夠，以避免在簾布層反包外或附近造成疲勞損壞，要有足夠高的扭轉水平。膠料配方要求：低滯后損失“合適”的模量好的粘合半成品強度從胎圈到胎冠

25、結構的力的傳遞因為 輪輞是懸掛于圓周排列的胎體簾線上 ，所以輪胎要能夠承受負荷。胎圈上所有胎體簾線的結果總力， 必須等于并相反于通過車輛施加在輪輞上 的垂直力、周向力和側向的 總力 。輪胎設計垂直力和側向力 導致胎體斷面在子午平面內變化 ，一直延伸到印痕面積內。制動和加速的縱向力引起的圓周應力，被依賴于胎體和胎側膠料動態模量的胎側結構的剪切剛度所抵消。增強材料的剛性的作用，在決定輪胎圓周抗扭曲剛性方面，不是很有意義的。帶束層在接觸地面變為平坦時，由于 幾乎不延伸 ，所以接地印痕的帶束層部分的長度趨于保持穩定；隨著整個胎側結構的剪切變形，這樣就引起在導向和拖動的接地印痕的邊緣的胎體簾線，從子午面

26、內偏離；這就是胎體部件和胎側膠料能量損失的重要原因。輪胎設計Pp 36輪胎帶束層帶束層（1）帶束層功能輪胎設計Pp 37Pp 38沒有帶束層的子午線輪胎， 有一個完全圓胎冠輪廓（ y = 常數）；而帶束層外延剛度使它幾乎成平坦的 。此外，帶束層還有一個作用，就是 提供印痕面積平面內所有需要的剪切剛度 。如果這個剛度不足，輪胎的轉彎剛度也是不足的。帶束層部件還具有 某些彎曲剛度 的特性，在輪胎的急轉彎試驗中證明， 應力水平和 UHP 高性能轎車輪胎胎面膠生熱的負作用的影響。 因為接地印痕的長和面積相反作用 ，所說的彎曲剛度 應該是盡可能的小 。帶束層（ 2）帶束層的外延負荷輪胎設計0，我們可以寫

27、成：f = r (P + Pc) = r(P + m 2 rc)此處： f 是單位長度的拉力（ N/m ）P 是充氣壓力（ Pa）Pc 對應于離心力的平衡氣壓（ Pa）m 是胎冠單位帶束層面積的特定質量（kg/m2)是車輪角速度（ rad/s）rc 是胎冠單位部件的離心半徑（ m）帶束層（ 3）帶束層外延負荷輪胎設計Pp 39獲得外延剛度環形結構部件的最好的方式，依靠 0帶束層鋪設的單根纏繞。如果我們假定，所說的部件是足夠寬大，以致可以忽略邊部的作用，這樣，它的子午方向曲率為矩形斷面環帶 的近似離心半徑為：Pp 40此處，i 和 o是環帶內部和外部半徑， 如果比率 o / i 接近 1，則上面

28、的數值 接近算術平均值（ o + i）/2 。如果 T 是作用在單根纏繞線繩上的負荷，并且 n是單位寬度的線繩數目（表示為 m-1），它的數值如下：帶束層（ 4）外延負荷輪胎設計如果一個轎車輪胎的 外直徑 0.7 m，帶束層半徑接近 0.684 m，胎冠離心力半徑假設近似等于 0.690 m，由于在內殼層，胎冠單元質量稍大，我們可以假設進位到 1.5 g/cm2或 15.0 kg/m2。如果速度為 300 km/h ，假設輪胎滾動周長為 0.73.02m=2.114m。車輪 轉動頻率為（ 300/3.6）/2.114=38.42 Hz，并且它的角速度為 38.42 2 =247.68 rad/

29、s。與離心力的平衡壓力為： Pc =15.0247.6820.690/2 Pa = 317462 Pa = 0.317462 MPa = 3.175 BarPp 41如果充氣壓力為 2.5 Bar（250000 Pa），每單位寬度帶束層負荷為：f =( 0.684/2)( 250000+317462)MN/m = 194072 N/m = 19407.2 N/dm如果帶束層是 100 根/dm 單根纏繞，則單根簾線負荷 T = 194.072 N離心力 承擔總負荷的 56%。帶束層（ 5）在交叉帶束層上的負荷輪胎設計如果纏繞 0帶束層 代之以兩層角度 -和角，則單根簾線的負荷為：此處， n 是

30、兩層中每一層的寬度 ，如果 等于 0，要考慮兩層 0是結構部分的事實，從而計算每根簾線的負荷。必須指出， 這是帶束層簾線負荷的粗略計算 ，因為計算時未考慮 邊部作用 ，帶束層邊部的 胎體拉力 和帶束層 的子午線的曲率 。只有精確的 FEA 有限元分析，才能夠提供帶束層增強簾線的拉力和帶束層附加膠料的剪切力的可信評估。Pp 42顯然， 帶束層拉力在最大外圓周處是最大值 ，在帶束層邊緣處為 0。另一方面，膠料的剪切力 在最大圓周區域為 0，在接近帶束層邊緣達到最大值 ；如果 右半帶束層為正值 ，則 左半帶束層為負值 。帶束層（ 6）為什么不使用 0帶束層輪胎設計0帶束層 不能夠提供車輛轉彎剛度需要

31、的足夠的剪切剛度 ，這是 對摩托車輪胎的標準答案 。在此，它轉彎時的側向力 由傾角，而不是由側偏角 提供的。必須還有其他結構部件來提供。如果這個元件是 兩個交叉帶束層，可以選擇的角度是 +45和 -45。轎車子午線輪胎，通常由 1830范圍的 +和-角鋪設的鋼絲簾線組成。通常結構， 事實上選擇的角度為 45和 0之間 。Pp 43使用 單純的 0纏繞的想法，是為了承受外延的負荷 。另外增加一個抗剪切環形部件，這是結構上的說法 ，而實際在商用轎車輪胎還沒有使用。上述原則的第一個商業應用，應該是 米西林超級單胎卡車胎 。帶束層（ 7）米西林 XOne 超級單胎輪胎設計帶束層（ 8）輪胎設計Pp 4

32、4Pp 45米西林 XOne米西林的 XOne 是一種超級單胎 ，即載重卡車驅動軸安裝配置的 雙胎，由一個輪胎代替 。它的結構 從根本上區別與卡車胎標準帶束層 ，這些卡車胎帶束層有一個穩定層、二個承載負荷的交叉層、一個保護層，平行于最后的工作層。米西林 XOne 特點是一個穩定層，以 90鋪設（綠色），第一工作層，顯然鋪設 45（紫色），負荷幾乎全部由繞的 0承擔（灰色），在米西林稱為無限圈繞， 第二個工作層 45（橙色） 和平行與最后工作層的標準保護層（蘭色） 組成完整的帶束層。無限圈繞由包括有一定數目的鋼絲簾線的窄條纏繞而成； 445/50R22.5 規格，簾線結構為 30.32+630.

33、28。中心的 3個 0.32mm單絲的股繩，大于包圍它的股繩，這是為了改善橡膠對內部簾線的滲透。米西林的小冊子資料，要求改善了的印痕（更長） ，并且減少輪胎脹大，這是因為充氣壓力和離心力的原因。為事實上不伸張的 0層和柔韌的 45交叉的結構特點，期望一個優異的剪切剛度。帶束層（ 9）輪胎設計卡車胎帶束層的標準結構依賴于第一個大角度（ 50-60）的 穩定層 和兩個小角度 （20-30）交叉承擔負荷層 。顯然，交叉的兩層的第一層和穩定層的方向相反。子午線輪胎增強部件： 帶束層 過渡層 胎面下層 子午方向胎體層 鋼絲包布 鋼絲圈123456上述講過的結構，加上一層保護層 ，它平行于最末的工作曾并且

34、正常用高伸長鋼絲簾線。其結果它具有了除了保護功能以外的其他功能。這種結構性保護帶束層的功能，防止由于夾在胎面花紋溝內的石頭引起的意外損傷。米西林總是應用具有 穩定層（ 1a和 1b）的斯普利特 專利技術的結構。輪胎設計Pp 46Pp 47帶束層（ 10）倍耐力的 0卡車輪胎倍耐力介紹一種特殊的結構， 兩條交叉承擔負荷層 ；在交叉帶束層邊上，鋪設兩層 25mm 寬的 HE 高伸長鋼絲簾線 的結構（兩周搭頭 60-80mm），一層保護層加在兩個肩部纏繞層中間。他的優點如下：降低重量和成本 更好地控制接地印痕的形狀 減少了高速和離心力下的肩部脹大 改善了低高寬比輪胎的均勻磨耗結構上的主要問題是 0搭

35、接產生的問題 ，搭接在帶束層部件上不連續的 ，并且本身引起了不均勻磨耗；另外，搭 接處增加了厚度（搭接處為 3 層），在再刻和翻胎上也有問題。最好的解決辦法， 是用單根纏繞簾線代替 25mm寬的帶，或可能的話， 2根或 3根簾線的窄帶纏繞。輪胎設計倍耐力技術發展保證性能包括：簾線尺寸 /簾線膠料 推進結構完善Pp 48最新的倍耐力 0帶束層卡車胎新的 13R22.5規格，為公路、碼頭、工地而設計， 在各種條件先使用，保證了極完善和很高的翻新性。13R22.5規格輪胎在公路 /非公路和非公路使用， 有著更好的胎面耐磨性、耐撕裂和耐裂口。輪胎設計蜂巢結構胎圈 容易安裝的高曲撓性零度結構 高的使用壽

36、命保證了翻 胎性13R22.5 獲得的倍耐力 0帶束層卡車胎優越性0帶束層結構有著非常好的使用效果，特別是低高寬比輪胎，如超單胎。傳統結構（ 1層過渡層+2 層工作層+1層保護層）在帶束層邊緣保持充氣壓力，有比較差的效果。在交叉帶束層里，承擔最臨界負荷的部件，是兩層交叉增強部件之間的橡膠層 。傳統的結構需要一種具有優異的抗疲勞性能的，相當剛性的附加膠料，更精確的說，具有非常低的裂口增長率的膠料。這就是常說的眾所周知的米西林的簾線附膠 。帶有鈷松香烯烴的高硫磺含量配方，帶有粘合力增強劑，交聯密度增強劑，需要密煉機的高投入價格，和所有工藝的很高水平控制。0帶束層結構使得鋼絲簾線的張力 ，能夠更好的

37、利用 ，并且減輕附膠膠料的應力。 可能使用更便宜的膠料而且這種膠料的工藝也更容易。由于用三層帶束層帶替代四層帶束層，所以 成本更便宜，重量更輕 。Pp 49輪胎設計倍耐力 0帶束層卡車輪胎的不足老式的 0帶束層結構的缺點，實際上沒有介紹 0增強結構部件的承擔負荷的概念。另一方面，它們提到了上述部件的結構方法是帶有搭頭的纏繞兩層復膠條。這種工藝不受歡迎的根源是：0部件搭頭處的厚度增加 ，引起了 輪胎翻新 時產生問題，胎面打磨時，經常碰到搭頭處的簾線。搭頭點增加了剛度的不平坦點 。這對新輪胎的均勻性不利。這也引起了輪胎肩部的花紋磨耗不均勻。制作肩部增強材料使用帶子，也 意味著平式成型鼓上的沉積 ，

38、這也伴隨著帶束層部件在子午弧半徑，以及印痕上壓力分布的不連續。這也不利于均勻磨耗。即使在0帶束層使用 HE 高伸長簾線減輕了上述因素 ，上述的作用 仍然應引起關注 。Pp 50輪胎設計帶束層條內部邊緣有些伸張。Pp 51倍耐力 0卡車輪胎帶束層（老式）在子午弧半徑上的不連續如上圖：第一承受負荷層： 第二承受負荷層：0帶束層條：保護帶束層： 實際的不連續并不真的如圖示那樣糟糕，因為在硫化輪胎里，高伸長 HE 簾線在 0盡管這樣，還是不能忽視的。輪胎設計Pp 52倍耐力卡車輪胎 0帶束層（老式）在 0帶束層的搭接處如左 側肩部，由于增加了厚度，翻胎時就有了問題。第一承受負荷層： 第二承受負荷層：0

39、帶束層：保護帶束層： 右邊和左邊肩部的搭接，不在胎冠的同位置 ，這是為了減少徑向力變化的不利影響。輪胎設計簾線結構的選擇，并不限于 HE 高伸長形式 。無搭接保證了容易翻新。輪胎設計Pp 53倍耐力卡車輪胎 0帶束層（簾線纏繞）綠色條是由單獨復膠簾線或兩根簾線復膠條纏繞而成。纏繞操作可以在螺旋管狀表面的成型鼓上輕易完成。子午弧半徑沒有任何的不連續。第一承受負荷層： 第二承受負荷層：0帶束層：保護帶束層：簾線結構的選擇，并不限于 HE 高伸長簾線 。輪胎設計綠色條是由單獨復膠簾線或兩根復膠簾線條纏繞而成。纏繞操作可以在螺旋管狀表面的成型鼓上輕易完成。子午弧 半徑沒有任何的不連續性。單層纏繞的采用

40、，降低了來自帶束層的平面剛度。第一承受負荷層： 第二承受負荷層：0帶束層：保護帶束層：無搭接保證了容易翻新，減少纏繞的 0帶束層厚度較老式的更好。Pp 54Pp 55倍耐力卡車輪胎 0帶束層（簾線纏繞）綠色條是由單根復膠簾線或兩根復膠簾線條纏繞而成。纏繞操作可以在螺旋管狀表面的成型鼓上輕易完成。子午弧 半徑沒有任何的不連續。上層可延伸保護層和纏繞 0的使用，進一步提高輪胎翻新性。第一負荷層： 第二負荷層：0帶束層：保護帶束層：輪胎設計簾線結構的選擇，并不限于高伸長簾線 。結構設計和增強輪胎設計Pp 56低于或等于 5 倍的安全倍數Pp 57設計安全倍數輪胎各部件初步設計的基本公式，在前面的敘述

41、中已給出。允許設計者 對充氣壓力和在最高速度下的角速度， 作一個粗略的計算 。確定某種材料是否適應于給定的，我們必須確定的 合理的安全系數 。胎圈鋼絲總是比較薄弱的輪胎結構部件 。由于它是由大直徑鋼絲制造的，以及輪輞的特殊保護作用，即使它雖受意外沖擊，使用具有延伸性的回火鋼絲，這樣， 具有 4 倍的安全倍數是足夠的 。胎體更多的承受意外損傷 ：因此對轎車和摩托車輪胎，通常有 大于 10 倍的安全倍數 ；胎體的外延剛性對改善操縱試驗是有好處的。至于 鋼絲胎體載重卡車胎 ，通常認為 5 倍左右是足夠的 。轎車輪胎的 帶束層一般設計為比較高的安全倍數 ，這是為了給合理的駕駛性能提供足夠剛性的材料。通

42、常要保證高于 10倍的安全系數 。然而，對于低斷面 UHP 超高性能轎車輪胎不是這樣；即使使用比較薄弱的鋼絲簾線，非常寬的 帶束層剪切剛度也是足夠大的。此外，輪胎的最大變形必然被輪輞的尺寸限定。這樣以來， 被認為是可以接受的。 UHP高性能摩托車輪胎，考慮到有意義的離心力張力，被認為安全倍數不高于 5 倍。同樣的系數 對于卡車胎，也是適宜的 ，因為工作層帶束層還被保護層保護。輪胎設計輪胎設計車輪胎胎體增強靜態負荷和伸長變形 由胎側長度嚴格限定。動態變形的最大點在 B 點，相應于輪胎的最大弦。胎體的最劇烈的疲勞，絕大多數發生在接近 B。多數胎圈區域的疲勞發生在膠料層 ，更準確的說，發生在不同膠料

43、間的界面，例如胎圈填充膠和胎體反包；胎圈疲勞壽命通過避免壓出表面的氧化而獲得很大的改善，所以要要求低的擠出強度，半制品膠料防紫外線。另外的疲勞 發生在反包和鋼絲包布端點處 ，胎圈斷面尺寸的精心設計是改善輪胎疲勞壽命的途徑。胎圈鋼絲圈的形式 也對決定胎圈疲勞壽命是非常重要的?？ㄜ囂ヌンw簾線是完全同向捻 ，在相互磨擦方面，單絲之間 線接觸遠遠優于點接觸 。標準的高質量的胎體簾線，過去是 740.175LL 。為了獲得高曲撓性能簾線 和避免胎胚反包端點開裂，小直徑簾線是必需的。工藝質量改進，更好的膠料粘合性能，更少的胎胚存放時間，使用大直徑單絲 0.20和 0.22簾線成為可能。永遠不要將胎胚置于硫

44、化區的熱環境中。然而，值得記住的是低直徑簾線的 疲勞性能是更好的 。Pp 58增強材料的變化：鋼絲簾線市場趨勢卡車輪胎胎體：前景趨勢是乘用“緊密型簾線”0.20+180.175或 0.22+180.20，這一點指出來是有益的。 1+18這個方案，是用新的生產機械制造的，在幾何尺寸和機械性能方面，與 1+6+12 等同的。不過，工業加工成本顯著的降低。緊密型簾線 實際上有其薄弱性：中心單絲不是螺旋形成型 ；并且比周圍單絲有更大的應力，它經常形成第一個疲勞點。米西林仍然經常把緊密型簾線用于 22.5英寸胎體時，而繼續依靠于 3+9+150.22W用于 20寸有內胎輪胎。米西林制造商買入大量的 3+

45、90.175，非常高的密度，用于 19.5 和 17.5 英寸的產品，用于大型運輸車。Pp 59Pp 60輪胎設計簾線密度和固定間距鋼絲簾線：確定鋼絲簾線最大和最小密度的固定間距的 重要原則 ，是固定間距的構成是否在 0.4mm 和 1.5mm 之間。另外一個可接受的原則 是，固定間距必須在 30% 和 60% 之間，這個標準與前面的規定絕大部分相符。 如果簾線直徑為 1mm ，固定間距 0.4mm，相應比例為 28.5714%，固定間距 1.5mm，相應比例為 60.00% 。最大簾線密度不能超過上述規定 ，避免簾線之間 沒有足夠固定間距 。成型時，胎體要 有足夠的膠料，有效地填充簾線之間間隙 。如果這個要求不能實現，則 保證不了簾線有均勻