畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告-24535R19子午線輪胎的工藝設(shè)計(jì)及仿真分析

1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目：245/35r19子午線輪胎的工藝設(shè)計(jì)及仿真分析系部：材料科學(xué)與工程系專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程學(xué)生姓名：班級(jí)學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師職稱(chēng)：2014 年 03 月 21 b洛陽(yáng)鰹工旁浣畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告系（部人 材料科學(xué)與工程系 2014年03月21日（學(xué)生填表）課題名稱(chēng)245/35r19子午線輪胎的工藝設(shè)計(jì)及仿真分析學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)b100111課題類(lèi)型論文指導(dǎo)教師職稱(chēng)講師課題來(lái)源工程1.綜述木課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義輪胎作為乘用工具最重要的零部件之一，在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)中發(fā)揮著 不可替代的作用。它可以保證乘用汽車(chē)行駛的平穩(wěn)

2、性和舒適性，可以為工程機(jī) 械車(chē)輛提供一定的承載性能，可以為富有觀賞性的賽車(chē)提供必要的抓著性和耐 磨性，可以為飛機(jī)著陸提供安全保證。由于輪胎所發(fā)揮的巨大作用，目前世界 各大輪胎公司均在加大力度研發(fā)各種新型高性能輪胎。近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，輪胎工業(yè)作為其不可或缺的相關(guān)產(chǎn)業(yè), 也呈現(xiàn)了迅猛的發(fā)展趨勢(shì)。子午線輪胎是一種新型結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，以高速、耐用、 節(jié)能、安全、舒適等諸多優(yōu)越性能成為輪胎工業(yè)更新?lián)Q代的發(fā)展方向。在美國(guó)、 日本和歐洲等都已實(shí)現(xiàn)了輪胎生產(chǎn)子午化。而我國(guó)雖然輪胎工業(yè)起步較晚，有 近70年的歷史但也占據(jù)了一定的市場(chǎng)。無(wú)論從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)，都累積了豐富的經(jīng) 驗(yàn)，并新建立了多條子午胎生產(chǎn)線，

3、如雙錢(qián)，玲瓏等知名國(guó)內(nèi)企業(yè)。但是，我 國(guó)輪胎產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在新產(chǎn)品的研發(fā)和技術(shù)的革新方而，存在著較大 差距，從而使我國(guó)的輪胎產(chǎn)品從品種到質(zhì)量都無(wú)法與國(guó)外同種產(chǎn)品相抗衡，造 成這種局面的一個(gè)重要原因是設(shè)計(jì)理論上的差距，我國(guó)僅依靠引進(jìn)設(shè)備和部分 技術(shù)，而任何一家國(guó)外公司都不會(huì)提供給我們關(guān)鍵技術(shù)。因此只有掌握先進(jìn)的 設(shè)計(jì)理論和先進(jìn)的分析設(shè)計(jì)技術(shù)，才能開(kāi)發(fā)出高性能、高品質(zhì)的輪胎，有限元 分析技術(shù)正是我們趕超國(guó)外輪胎行業(yè)的第一步。子午線輪胎是胎體簾線按子午線方向排列（與胎冠中心線呈90°或接近90°排列），有簾線周向排列或接近周向排列的緩沖層緊緊箍在胎體上的一種新 型輪胎。它是

4、由胎冠、帶束層、胎肩、胎側(cè)、簾布層和胎圈組成，并以帶束層 箍緊胎體，此種輪胎的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：（1）簾布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致。輪胎的胎體較為柔軟，緩沖 性能較好，具有較好的乘坐舒適性。（2）子午線輪胎做有若干層接近周向排列的帶束層,帶束層具有高強(qiáng)度、不易拉 伸等優(yōu)點(diǎn)，其與子午胎斷而呈70°78° ,承受輪胎60%70%的內(nèi)應(yīng)力， 是子午胎主要的受力部件。子午線輪胎與斜交輪胎相比制造精度高，制造工藝也更加復(fù)雜，具體可概述 如下：制造精度要求高；材料分布均勻性要求高；工藝粘合性要求高，輪胎的 制造工藝主要分為：生膠混煉，胎面、胎側(cè)、胎肩建膠和膠芯制造，胎體、帶 束層

5、制造，各種型膠部件制造，胎圈制造，外胎成型，外胎硫化，外胎成品的 在線檢測(cè)等。輪胎的靜負(fù)荷性能是指在規(guī)定的輪網(wǎng)和充氣壓力條件下，靜止輪胎在垂直 負(fù)荷作用下，負(fù)荷與輪胎變形的關(guān)系，它反映輪胎乘受負(fù)荷的能力。一般認(rèn)為 輪胎的負(fù)荷由兩部分來(lái)承擔(dān)。一部分是氣壓；另一部分是輪胎本身切。輪胎在承受負(fù)荷時(shí)不僅發(fā)生法向（徑所向）變形，同時(shí)還產(chǎn)生橫向和周向變 形。輪胎的靜負(fù)荷性能是包括輪胎的法向變形（下沉量或下沉率）、負(fù)荷下的斷 面寬、接地面積、接地長(zhǎng)軸和接地短軸并由此確定的硬度系數(shù)和接地系數(shù)等。 為了了解充氣輪胎的承載能力，必須研究氣壓與負(fù)荷對(duì)它們的影響i。有限元分析是用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題然后再求解。它

6、將求解域看成 是由許多稱(chēng)為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的近似 解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)子域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題 的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解， 而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工 程分析手段國(guó)內(nèi)外輪胎有限元分析的研究現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的閆相橋、危銀濤 等口2舊行開(kāi)發(fā)了三維非線性有限元程序，對(duì)子午線輪胎靜態(tài)及動(dòng)態(tài)接地問(wèn)題進(jìn) 行了計(jì)算；吉林大學(xué)的郭孔輝、劉長(zhǎng)國(guó)等3利用hypermesh軟件和血rc有限元 軟件，以全鋼載重子午線輪胎11.00r20-18pr為研究對(duì)彖，建立有限元

7、模型。 上海輪胎橡膠公司的唐萌、張冀、余美娟等i應(yīng)用msc. marc軟件建立了 1/4輪 胎模型，計(jì)算了輪胎靜態(tài)接地問(wèn)題，對(duì)輪胎接地部分下沉前后情況、帶束層變 形前后情況、接地區(qū)域胎體變形情況、胎圈與輪倘接觸應(yīng)力分布以及鋼絲圈主 應(yīng)力分布進(jìn)行了分析；國(guó)外h. kaga, k. okamato等卩5利用三角形常應(yīng)變單元分 析了垂直負(fù)荷下輪胎的應(yīng)力狀況，所得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值十分接近。faria 等i采用犬應(yīng)變粘彈性材料的有限元模型，假設(shè)接地印痕前后左右雙對(duì)稱(chēng)，分 析了 p195/814輪胎接地印痕區(qū)的壓力分布。ridha等口用有限元法預(yù)測(cè)了均勻 輪胎在不同下沉量下的接地卬痕形狀和法向壓力分布

8、情況由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和有限元技術(shù)的不斷完善，有限元分析法逐漸 成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一種重要方法，理論與實(shí)踐證明了其正確性和可行性。 有限元在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越受到關(guān)注i。它的發(fā)展大大推動(dòng)了我國(guó)汽車(chē)設(shè)計(jì) 進(jìn)程，為研究提供了理論的依據(jù)。汽車(chē)生產(chǎn)廠家可以參照輪胎的有限元分析結(jié) 果，分析輪胎對(duì)整車(chē)性能的影響，評(píng)定整車(chē)與輪胎的匹配性好壞；也可以利用 有限元技術(shù)來(lái)研究汽車(chē)的其它零部件對(duì)汽車(chē)性能的影響。總之，有限元技術(shù)在 汽車(chē)和其它領(lǐng)域中的地位會(huì)變得更加重要，對(duì)改進(jìn)輪胎設(shè)計(jì)降低新產(chǎn)品的研發(fā) 成本縮短研發(fā)時(shí)間具有重要的意義2. 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題研究的基本內(nèi)容：(1) 子午線輪胎的結(jié)構(gòu)

9、設(shè)計(jì)特點(diǎn)(2) 子午線輪胎的工藝概況：子午線輪胎的生產(chǎn)工藝流程主要包括六段工序：密煉工序、膠部件準(zhǔn)備工 序、輪胎成型工序、硫化工序、最終檢驗(yàn)工序、輪胎測(cè)試。(3) 245/35r19規(guī)格概述及設(shè)計(jì)特征介紹；245/35r19規(guī)格輪胎的主要設(shè)計(jì)特征是低斷面、高性能、高速度、低生熱。(4) 245/35r19規(guī)格輪胎的靜負(fù)荷有限元仿真模型及分析；輪胎的靜負(fù)荷是輪胎靜止時(shí)，模擬整車(chē)路面行駛狀態(tài)加一定負(fù)載，輪胎變 形產(chǎn)生的下沉量。子午線輪胎成型有限元仿真是一種大位移、大轉(zhuǎn)動(dòng)及大應(yīng)變的非線性有限 元分析過(guò)程，需要充分考慮由輪胎部件大變形引起的幾何非線性、材料性能非 線性和各部件之間接觸非線性等難點(diǎn)。(5

10、) 外文資料的翻譯。擬解決的問(wèn)題(1) 245/35r19輪胎的設(shè)計(jì)特征(2) 輪胎有限元模型的建立(3) 繪制245/35r19輪胎的廠區(qū)分布圖、材料分布圖、外輪廓圖、輪輜圖、型 膠圖、冷喂料擠出機(jī)(4) 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3. 研究步驟、方法及措施研究程序:(1) 收集資料，了解課題背景 (2)子午線輪胎的發(fā)展?fàn)顩r(3) 子午線輪胎的工藝概況(4) 245/35r19規(guī)格概述及設(shè)計(jì)特征(5) 245/35r19規(guī)格輪胎的靜負(fù)有限元仿真模型及分析4 研究工作進(jìn)度(1) 3. 18-4. 06：借資料、查資料；(2) 4.074. 10:子午線輪胎的工藝概述；(3) 4. 114. 15： 245

11、/35r19規(guī)格概述及設(shè)計(jì)特征介紹；(4) 4. 164. 29:繪制245/35r19產(chǎn)品圖及核心部件詳圖；(5) 5. 015. 10： 245/35r19規(guī)格輪胎的靜負(fù)荷有限元仿真模型及分析；(6) 5.195.21：編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；(7) 6.01:畢業(yè)答辯準(zhǔn)備5.主要參考文獻(xiàn)1 李苑菁輪胎制品工藝m北京:化學(xué)工業(yè)岀版社,1995:4.2 何曉玫等，低斷面轎車(chē)子午線輪胎優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，輪胎工業(yè)，1995, 15(12) :707-710.3 于清溪.輪胎產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)(上)j橡塑技術(shù)與裝備，2008, 34(5)： 8-154 張西振，子午線輪胎的結(jié)構(gòu)性能及使用，中國(guó)汽車(chē)保修設(shè)備，1

12、992, 9: 26-27 俞淇，丁劍平，張安強(qiáng)等子午線輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)m晾：化學(xué)工業(yè)出版社，2006： 103.6 鄭正仁，王洪士，毛壽昌.子午線輪胎技術(shù)與應(yīng)用.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)犬學(xué) 出版社，1994.7 王登祥，tim fry,輪胎有限元研究(fea)進(jìn)展及應(yīng)用成果，輪胎工業(yè)， 199& 18 (7) : 395-402.8 劉張萍我國(guó)航空輪胎領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)地位經(jīng)濟(jì)狀態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)j橡膠科技市 場(chǎng),2005, 3(5) : 1-27.9 唐萌等，有限元分析應(yīng)用于轎車(chē)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)選，輪胎工業(yè)，1999,4.10 陳芳,王國(guó)林，高先進(jìn)等載重子午線輪胎簾線受力有限元分析j橡膠工 業(yè)，2

13、00& 55 (2) : 80-84.11 蔣豐璘子午線輪胎三維有限元分析d 上海東華大學(xué),2010.12 閆相橋，危銀濤等.輪胎有限元分析技術(shù)及其在輪胎結(jié)構(gòu)優(yōu)選中的應(yīng)用. 固體力學(xué)學(xué)報(bào).2001, 22(2) : 150163.13 郭孔輝，劉長(zhǎng)國(guó)全鋼載重子午線輪胎穩(wěn)態(tài)力學(xué)特性有限元分析d.博士 學(xué)位論文長(zhǎng)春:吉林大學(xué)，2004.14 唐萌，張冀，余美娟等子午線輪胎接地問(wèn)題的三維非線性有限元分析研究j 輪胎工業(yè)，2001, 21(11) : 662-669.15 kaga h,okamoto k and tozawa y. stress analysis of a tire under vertical load by a finite element method, tire science and technology, 1977;5(2):102-l 18.16 r. a. ridha. computation of stress, strain and deformation of tire. rubber chemistry and technology980,53(4):849902.17 l. o. faria, j. t. oden and