对于轮胎设计工作来说,可以大体分为模型设计、轮廓设计和配方设计,其中轮廓设计尤其是内轮廓的设计对轮胎的性能产生非常重大的影响,它直接影响到轮胎的受力、操控性能和滚动阻力等等,因此如何保证轮胎在充气后达到一个合理的充气轮廓是十分重要的。然而传统的子午线轮廓设计大都从设计者自身的经验出发,很难保证设计结果的合理性和稳定性;而作为目前研究热点的有限元分析方法只能针对某个性能对现有的轮廓做出局部的优化,或者对多个轮廓进行择优筛选,而不能从设计工作的一开始就有一个相对高的起点,另外,现今的设计理论大都是在充气状态下对轮廓做出的优化,而轮胎设计轮廓和充气轮廓之间的对应关系又没有严格的规律可循。因此,找到一种新的更加完善合理的轮胎轮廓设计方法是非常必要的。
由于带束层分担率是影响充气轮廓的关键要素之一,因此本文首先对子午线轮胎的带束层分担率做了深入的探讨,以此为基础,参考前人的理论研究结果并做出一定的合理修正,得到了子午线轮胎充气平衡内轮廓的积分方程,并通过程序语言实现了方程的迭代解法。在此基础上,探讨了轮廓及结构的关键参数对于内轮廓的影响规律。
以程序求解出的充气内轮廓作为设计工作的目标轮廓,本文接着找到了一种合理的方法,利用充气内轮廓求出了与之相对应的设计内轮廓,并以轮胎企业实用的轮廓模型为参照,对上述充气内轮廓和设计内轮廓的求解方法进行了合理性和稳定性验证。除此之外,本文还以得到的设计内轮廓为基准,设计出完整的轮胎材料分布图,并反复求解其分担率及充气内轮廓并和目标进行比对,直到分担率和充气内轮廓都较为接近,此时认为该材料分布图即为所求的设计模型,它能够满足优化的充气内轮廓和优良的带束层分担率。
本文从合理的带束层分担率入手,得到优化的充气内轮廓—对应的设计内轮廓—材料分布图,形成了一套完整合理的轮胎轮廓设计思路,具有较高的理论价值和实际应用价值。
