轮胎设计

❶ 轮胎的制造过程

关于轮胎制作工艺流程
工序一：密炼工序
轮胎的原材料
密炼工序就是把碳黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，在密炼机里进行加工，生产出“胶料”的过程。所有的原材料在进入密炼机以前，必须进行测试，被放行以后方可使用。密炼机每锅料的重量大约为250公斤。
轮胎里每一种胶部件所使用的胶料都是特定性能的。胶料的成分取决于轮胎使用性能的要求。同时，胶料成分的变化还取决于配套厂家以及市场的需求，这些需求主要来自于牵引力、驾驶性能、路面情况以及轮胎自身的要求。所有的胶料在进入下一工序—胶部件准备工序之前，都要进行测试，被放行以后方可进入下一工序。
工序二：胶部件准备工序
胶部件准备工序包括6个主要工段。在这个工序里，将准备好组成轮胎的所有半成品胶部件，其中有的胶部件是经过初步组装的。这6个工段分别为：
工段1：挤出
胶料喂进挤出机头，从而挤出不同的半成品胶部件：胎面、胎侧/子口和三角胶条。
工段2：压延
原材料帘线穿过压延机并且帘线的两面都挂上一层较薄的胶料，最后的成品称为“帘布”。原材料帘线主要为尼龙和聚酯两种。
工段3：胎圈成型
胎圈是由许多根钢丝挂胶以后缠绕而成的。用于胎圈的这种胶料是有特殊性能的，当硫化完以后，胶料和钢丝能够紧密的贴合到一起。
工段4：帘布裁断
在这个工序里，帘布将被裁断成适用的宽度并接好接头。帘布的宽度和角度的变化主要取决于轮胎的规格以及轮胎结构设计的要求。
工段5：贴三角胶条
在这个工序里，挤出机挤出的三角胶条将被手工贴合到胎圈上。三角胶条在轮胎的操作性能方面起着重要的作用。
工段6：带束层成型
这个工序是生产带束层的。在锭子间里，许多根钢丝通过穿线板出来，再和胶料同时穿过口型板使钢丝两面挂胶。挂胶后带束层被裁断成规定的角度和宽度。宽度和角度大小取决于轮胎规格以及结构设计的要求。
所有的胶部件都将被运送到“轮胎成型”工序，备轮胎成型使用。
工序三：轮胎成型工序
轮胎成型工序是把所有的半成品在成型机上组装成生胎，这里的生胎是指没经过硫化。生胎经过检查后，运送到硫化工序。
工序四：硫化工序
生胎被装到硫化机上，在模具里经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎。硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观—图案/字体以及胎面花纹。现在，轮胎将被送到最终检验区域了。
工序五：最终检验工序
在这个区域里，轮胎首先要经过目视外观检查，然后是均匀性检测，均匀性检测是通过“均匀性实验机”来完成的。均匀性实验机主要测量径向力，侧向力，锥力以及波动情况的。均匀性检测完之后要做动平衡测试，动平衡测试是在“动平衡实验机”上完成的。最后轮胎要经过X-光检测，然后运送到成品库以备发货
工序六：轮胎测试
在设计新的轮胎规格过程中，大量的轮胎测试就是必须的，这样才能确保轮胎性能达到政府以及配套厂的要求。
当轮胎被正式投入生产之后，我们仍将继续做轮胎测试来监控轮胎的质量，这些测试与放行新胎时所做的测试是相同的。用于测试轮胎的机器是“里程实验”，通常做的实验有高速实验和耐久实验。

❷ 轮胎设计时花纹是如何设计的

在抓地性、排水性、降噪等方面寻求最优的设计。
光面胎触地面积大，可惜无法排回水，在有答积水的路上就会打滑。所以平时使用的是有花纹的轮胎。但轮胎花纹的间隙会减少触地面积，间隙中的空气流动和轮胎四周空气扰动会形成空气噪音，就是恼人的胎噪。

胎块组合其实是利用声学原理精心设计的。胎面花块引起的噪音频率范围从600到4000赫兹都有，而一般人耳能听到的声音频率范围是500到1500赫兹。也就是说，如果声音频率在1500到4000赫兹之间。

那种看上去很整齐的轮胎花纹，恰恰使得引起的振动趋于一致，并且集中在人耳敏感的频率范围内，所以会感觉噪音特别明显。而这种，胎块大小不一，间隙也大小不一，就可以使声音能平均地散向周围广阔的频率范围，避免聚集在人耳易察觉的范围内。那么能听到的声音就少了一大部分，直观的感受就是胎噪大大降低了。

❸ 轮胎可以自己设计吗

轮胎不可能自己设计。
轮胎设计是一门综合学科，涉及配方、结构内、设备及工艺。用一个轮胎容界前辈的话说，设计轮胎并不比设计一架飞机简单；
轮胎中使用多种材料：橡胶、炭黑、助剂、骨架材料。配方优化及与结构结合，需要多轮试验确定；
轮胎需要综合性能，单单提高一种性能好办，综合性能提高则很困难。

❹ 轮胎设计的过程

先根据车型需求，确定下轮胎规格和性能要求，然后选定合适的花纹，首先配合汽车厂回进行性能选项试验。答轮胎规格：承载，速度，尺寸包络应满足要求，然后再评估性能，包括噪声，滚动阻力，舒适性，操控性，制动性，电阻，气密性，低温性能等等。每轮测试评价后，根据汽车厂的要求进行改善，通过配方，结构，材料，花纹模具等调整来达到汽车厂的要求。
最主要的：由车型轮胎的性能作为输入，您的设计方向是为了达到性能要求，最终的设计来满足性能作为输出。

❺ 车轮的设计要求

先根据车型需求，确定下轮胎规格和性能要求，然后选定合适的花纹，首先配合汽车专厂进行性能选项属试验。轮胎规格：承载，速度，尺寸包络应满足要求，然后再评估性能，包括噪声，滚动阻力，舒适性，操控性，制动性，电阻，气密性，低温性能等等。每轮测试评价后，根据汽车厂的要求进行改善，通过配方，结构，材料，花纹模具等调整来达到汽车厂的要求。
最主要的：由车型轮胎的性能作为输入，您的设计方向是为了达到性能要求，最终的设计来满足性能作为输出。

❻ 汽车轮胎设计

第一是为了美观，复还有制看自己喜欢什么样的，你应该知道一模一样的车轮胎的毂数量都不一样，第二是为了安全，你可以仔细观察最少4根，多者很多，你可以注意看看，只要是4根的都非常宽，为什么，就是为了安全问题！！！

❼ 运动型轮胎设计原理

运动型轮胎的特点是重量较轻，扁平率(aspect ratio)很低，胎壁较硬，有较大胶块和较少排水纹的胎纹，版这些特别权设计提升了转向时的准确度和灵敏度，并可加强刹车系统的效能，令车子在行驶时有更好的路感。个中的原理很简单，运动型轮胎在制造时采用了如Kevlar等特殊材料，令胎壳较硬并减低了胎重，先进的胎纹设计使较少的排水纹有和原厂轮胎一样的排水量，而减少排水纹的好处是增加胎面面积和可在排水纹之间形成较大型的胶块，效果是贴路面积加大并减少在转向时胎面的变形现象，加上轻而硬的胎壳和低矮的扁平率，这些都使得驾驶者得到更直接和迅速的路面讯息，在操控车子时更得心应手。

❽ 轮胎是否可以自己设计

轮胎不可以自己设计。
轮胎通常由外胎、内胎、垫带3部分回组成。也有不需要答内胎的，其胎体内层有气密性好的橡胶层，且需配专用的轮辋。世界各国轮胎的结构，都向无内胎、子午线结构、扁平（轮胎断面高与宽的比值小）和轻量化的方向发展。
外胎是由胎体、缓冲层（或称带束层）、胎面、胎侧和胎圈组成。 外胎断面可分成几个单独的区域：胎冠区、胎肩区(胎面斜坡)、屈挠区(胎侧区)、加强区和胎圈区。

❾ 绿色轮胎的设计方法

从理论上讲，降低汽车油耗的途径有轻量化、减小轮胎滚动阻力及采用稀混合气发动机等。实际上，只有减小轮胎滚动阻力才是最切实可行的绿色轮胎设计途径，研究结果表明，轮胎的模具、花纹设计和轮胎结构和材料均对轮胎滚动阻力有影响。克服轮胎滚动阻力消耗的燃油占汽车总油耗的14.4%，而仅由胎面产生的滚动阻力就占轮胎滚动阻力的49%，其他部件的影响比例分别为：胎侧14%、胎体11%、胎圈11%、带束层8%、其余部件7%。由胎面直接造成的油耗约占7.1%。降低胎面的滚动阻力并保证抗湿滑性能良好将是绿色轮胎最基本的要求。
绿色轮胎技术主要从选择合适的胶种和配合剂，改进胎面胶料配方入手，再辅以减薄胎体、优化轮胎轮廓等结构设计手段，来达到降低轮胎滚动阻力的目的。可以预料，计算机辅助设计技术的介入和聚合物分子定向设计成果的推出，无疑将加速绿色轮胎开发进程。 子午化、无内胎化和扁平化是轮胎结构设计发展的方向, 也是绿色轮胎的首选。
绿色轮胎胎面一般由胎面胶和胎面基部胶两部分组成, 胎面胶的动态模量大于胎面基部胶, 胎面基部胶厚度与胎面胶厚度之比为0. 25~ 0. 70。通过用有限元法分析轮胎的水滑现象, 可以设计出能够明显改善水滑现象的胎面花纹, 如固特异公司的A quat red、米其林公司的Catamaran、普利司通公司的F170C 和倍耐力公司的P5000Dr ag o 等轮胎。 轮胎结构 大体可分为两种，即子午线结构和斜交结构。子午线结构与斜交结构的根本区别在于胎体。胎体是轮胎的基础，它是由帘线组成的层状结构。胎体层上部有帘线为周向排列的带束层，这种结构使帘线强度能够得到充分利用，故子午胎的帘布层数比斜交轮胎少40%-50%。
从设计上讲，斜交轮胎有很多局限性，由于斜交轮胎交叉排列的帘线强烈摩擦，使胎体容易生热，而且加速胎面花纹磨耗，其帘线布局也不能很好地提供优良的操纵性能和乘坐舒适性；而子午线轮胎的钢丝带束层则有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲击，且经久耐用。它的帘布层结构还意味着在行驶中有小得多的摩擦，从而获得较长的胎面寿命和较好的燃油经济性。
子午线轮胎本身的优点使轮胎无内胎化成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点，当轮胎被扎破后，不是像有内胎的轮胎(普通的斜交胎是有内胎的)那样爆裂，而是在一段时间内保持气压，从而提高了安全性。
由于子午线轮胎胎体的特殊结构，使得在行驶中轮胎的路面抓力大、效果好，装有子午线轮胎的汽车与装有斜交轮胎的汽车相比，其耐磨性可提高50%-100%，滚动阻力降低20%-30%，可以节约油耗约6%-8%。也正因为这样，同样车型选用子午线轮胎比选用斜交轮胎操纵性好，有较好的驾驶舒适性。
轮胎断面宽度增大时，滚动阻力呈下降趋势。这是因为轮胎断面宽增加而使胎侧部刚性减小，而对滚动阻力影响较小的侧部的变形增加，对滚动阻力影响较大的胎面部的变形减小所致。另外，随着轮胎断面宽度的加宽，胎面、带束层等主要部位的能量损失减小。因此加大轮胎断面宽度对降低滚动阻力有利。
如果胎圈部的填充胶条高度增高，则滚动阻力亦增加。因为随着填充胶条高度增高，产生滞后损失的物质体积增加，胎侧下部的能量损失亦增加。另外，填充胶条高度增加会因胎侧的刚性增加而使胎侧部变形减小，而对滚动阻力影响较大的胎面部的变形相对增大，这会导致滚动阻力增加。目前，胎体结构设计是向低断面方向发展。 胎面半径增大时，可降低轮胎的滚动阻力。这是因为胎面半径增大时轮胎产生平面接地屈挠变形，使因轮胎断面方向的屈挠变形所产生的应变能变小的缘故。也就是说，滚动阻力随着胎面半径的增大而减小，这主要得益于胎冠部和带束层能量损失减小。今后绿色轮胎胎面结构应朝如下方向发展：
(1)双层胎面
双层胎面轮胎具有高速、稳定、耐磨及生热低等优点，一般是由胎面和胎面基部两部分构成，其胎面与胎面基部胶具有不同的动态模量和tanδ。有关文献指出，胎面动态模量大于胎面基部动态模量(≥8.5 MPa)，tanδ大于0.12，胎面基部厚度与胎面厚度之比为0.25-0.70。
(2)发泡胎面
发泡胎面是由发泡橡胶制成的，除胎面胶的一般组分外，还含有结晶型间同立构1，2-聚丁二烯(粉末状，平均粒径为60 nm)，再配合发泡剂、抗氧剂等其他助剂。试验表明，使用发泡胎面制备的轮胎在干、湿路面上特别是在冰面上具有良好的制动和牵引性能，即使在炎热的夏季也完全能够保持驾驶稳定性、耐久性和低油耗，因此是绿色轮胎胎面胶的发展方向。
在进行轮胎结构设计时必须能够在不降低与滚动阻力相互矛盾的其他特性(湿滑性、安全性、振动性等)的前提下降低滚动阻力。作为具体的降低滚动阻力方案，必须综合考虑轮胎形状和橡胶配置，特别是要考虑对由复合材料构成的带束层、胎体帘布层滚动阻力的影响。作为轮胎结构研究，不能仅凭过去的直觉和经验，还要用模拟技术来加速低滚动阻力轮胎的开发。
有限元法采用橡胶材料的能量结构方程式已有数十年的历史，已从线性弹性方程式过渡到Mooney-Rivlin方程式，最近还在大变形领域引入了非线性结构方程式。作为以轮胎为代表的许多工业橡胶材料使用的填充橡胶，在0-100%的应变领域中的储能模量、损耗模量、tan8这些黏弹特性使应变具有非线性，一般被理解为佩因效应(弗莱彻-金特效应)。考虑这一点的非线性结构方程式近几年也被提出来了。在正常车轮转动状态下，应变在轮胎变形中也占大部分，控制该应变领域的黏弹性对控制轮胎滚动阻力也尤为重要。实际上，通过将表示填充橡胶在0-100%的应变领域的储能模量、损耗模量、tanδ这些黏弹特性的非线性黏弹性结构方程式应用于FEA（有限元分析），可使轮胎滚动阻力的预测精度较传统预测有大幅度的提高。这样一来，降低轮胎滚动阻力的轮胎结构设计、新材料开发和配方设计的精度和效率就相应地得到提高。目前已经开发出通过用有限元法模拟轮胎滚动阻力，进而进行绿色轮胎设计的方法。 通常，降低轮胎滚动阻力有如下两种基本方法：
（1）减小轮胎质量
减小轮胎质量是降低轮胎滚动阻力最快速、最有效的方法。为了保证轮胎质量小，在确保轮胎使用性能的前提下，必须采用最小的部件厚度。轮胎生产厂必须严格控制工艺，以保证部件达到最小厚度，绝不允许工厂采取擅自加大部件厚度的办法来解决生产问题。采用轻质材料制造各轮胎部件也是减小轮胎质量的一种有效方法，采用芳纶带束层替代钢丝带束层就是一个明显的例子。
（2）减小材料能效
降低轮胎滚动阻力的第二种方法是减小轮胎材料的能量损失(滞后损失)。聚酯帘线的滞后损失较大，但经过合适的改良后，有可能推出较小滞后损失的品种。

❿ 轮胎为什么设计成圆形

轮胎设计成圆形主要有两个原因，省力和平稳。车轮的使用，是人类文明史的一个重大进步。
车轮可以省力，因为圆形可以减少摩擦阻力，加快速度。

提高效率，就是车轮的重大优点：以滚动来代替人类和畜力的体力负重。物体在运动中，重心保持不变，不会因为重心的起伏消耗动力（人力或畜力）。

圆心到圆周上任意一点的距离都是相等的，这个相等的距离，叫做半径。也就是说：“在同一圆中，所有的半径都是相等的。”因此，人们把车轮做成圆形的，并使车轴通过圆心，当车轮在地面上滚动时，车轴离开地面的距离就总是等于车轮半径那么长。这样行驶起来才会平稳。

(10)轮胎设计扩展阅读：

最早的轮胎是由木头或铁制造的，这从中国古代的战车上和国外的绅士马车上都能看出。后来，当探险家哥伦布，在1493-1496年第二次探索新大陆到达西印度群岛中的海地岛时，发现了当地小孩所玩的橡胶硬块，这使他大吃一惊。

若干年以后，橡胶得到了广泛的应用，车轮也逐渐由木制变成了硬橡胶制造。但这时的橡胶轮胎却还是实心的，走起来还很不舒服，而且噪声也很大。

限制蒸汽车的发展，汽车的速度在市区被限定为时速2mile(约3.2km)，郊区为4mile(约6.4km)。这样，汤姆生的发明便没有了市场，因此，慢慢地也就被人们遗忘了。也就是说，汤姆生的第一次轮胎革命，并未给人类带来太阳一样的光明，因为人类所应经受的黑暗似乎还没有到头。