毕业设计（论文）开题报告-24535R19子午线轮胎的工艺设计及仿真分析

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）开题报告题 目：245/35r19子午线轮胎的工艺设计及仿真分析系部：材料科学与工程系专业：高分子材料与工程学生姓名：班级学号：指导教师姓名：指导教师职称：2014 年 03 月 21 b洛阳鰹工旁浣毕业设计（论文）开题报告系（部人 材料科学与工程系 2014年03月21日（学生填表）课题名称245/35r19子午线轮胎的工艺设计及仿真分析学生姓名专业班级b100111课题类型论文指导教师职称讲师课题来源工程1.综述木课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义轮胎作为乘用工具最重要的零部件之一，在当今高速发展的社会中发挥着 不可替代的作用。它可以保证乘用汽车行驶的平稳

2、性和舒适性，可以为工程机 械车辆提供一定的承载性能，可以为富有观赏性的赛车提供必要的抓着性和耐 磨性，可以为飞机着陆提供安全保证。由于轮胎所发挥的巨大作用，目前世界 各大轮胎公司均在加大力度研发各种新型高性能轮胎。近年来，随着汽车工业的快速发展，轮胎工业作为其不可或缺的相关产业, 也呈现了迅猛的发展趋势。子午线轮胎是一种新型结构的产品，以高速、耐用、 节能、安全、舒适等诸多优越性能成为轮胎工业更新换代的发展方向。在美国、 日本和欧洲等都已实现了轮胎生产子午化。而我国虽然轮胎工业起步较晚，有 近70年的历史但也占据了一定的市场。无论从设计到生产，都累积了丰富的经 验，并新建立了多条子午胎生产线，

3、如双钱，玲珑等知名国内企业。但是，我 国轮胎产业与发达国家相比，在新产品的研发和技术的革新方而，存在着较大 差距，从而使我国的轮胎产品从品种到质量都无法与国外同种产品相抗衡，造 成这种局面的一个重要原因是设计理论上的差距，我国仅依靠引进设备和部分 技术，而任何一家国外公司都不会提供给我们关键技术。因此只有掌握先进的 设计理论和先进的分析设计技术，才能开发出高性能、高品质的轮胎，有限元 分析技术正是我们赶超国外轮胎行业的第一步。子午线轮胎是胎体帘线按子午线方向排列（与胎冠中心线呈90°或接近90°排列），有帘线周向排列或接近周向排列的缓冲层紧紧箍在胎体上的一种新 型轮胎。它是

4、由胎冠、带束层、胎肩、胎侧、帘布层和胎圈组成，并以带束层 箍紧胎体，此种轮胎的结构特点是：（1）帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。轮胎的胎体较为柔软，缓冲 性能较好，具有较好的乘坐舒适性。（2）子午线轮胎做有若干层接近周向排列的带束层,带束层具有高强度、不易拉 伸等优点，其与子午胎断而呈70°78° ,承受轮胎60%70%的内应力， 是子午胎主要的受力部件。子午线轮胎与斜交轮胎相比制造精度高，制造工艺也更加复杂，具体可概述 如下：制造精度要求高；材料分布均匀性要求高；工艺粘合性要求高，轮胎的 制造工艺主要分为：生胶混炼，胎面、胎侧、胎肩建胶和胶芯制造，胎体、带 束层

5、制造，各种型胶部件制造，胎圈制造，外胎成型，外胎硫化，外胎成品的 在线检测等。轮胎的静负荷性能是指在规定的轮網和充气压力条件下，静止轮胎在垂直 负荷作用下，负荷与轮胎变形的关系，它反映轮胎乘受负荷的能力。一般认为 轮胎的负荷由两部分来承担。一部分是气压；另一部分是轮胎本身切。轮胎在承受负荷时不仅发生法向（径所向）变形，同时还产生横向和周向变 形。轮胎的静负荷性能是包括轮胎的法向变形（下沉量或下沉率）、负荷下的断 面宽、接地面积、接地长轴和接地短轴并由此确定的硬度系数和接地系数等。 为了了解充气轮胎的承载能力，必须研究气压与负荷对它们的影响i。有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题然后再求解。它

6、将求解域看成 是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似 解，然后推导求解这个子域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题 的解。这个解不是准确解，而是近似解，由于大多数实际问题难以得到准确解， 而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工 程分析手段国内外轮胎有限元分析的研究现状：国内哈尔滨工业大学的闫相桥、危银涛 等口2旧行开发了三维非线性有限元程序，对子午线轮胎静态及动态接地问题进 行了计算；吉林大学的郭孔辉、刘长国等3利用hypermesh软件和血rc有限元 软件，以全钢载重子午线轮胎11.00r20-18pr为研究对彖，建立有限元

7、模型。 上海轮胎橡胶公司的唐萌、张冀、余美娟等i应用msc. marc软件建立了 1/4轮 胎模型，计算了轮胎静态接地问题，对轮胎接地部分下沉前后情况、带束层变 形前后情况、接地区域胎体变形情况、胎圈与轮倘接触应力分布以及钢丝圈主 应力分布进行了分析；国外h. kaga, k. okamato等卩5利用三角形常应变单元分 析了垂直负荷下轮胎的应力状况，所得到的计算结果与实测值十分接近。faria 等i采用犬应变粘弹性材料的有限元模型，假设接地印痕前后左右双对称，分 析了 p195/814轮胎接地印痕区的压力分布。ridha等口用有限元法预测了均匀 轮胎在不同下沉量下的接地卬痕形状和法向压力分布

8、情况由于计算机技术的不断发展和有限元技术的不断完善，有限元分析法逐渐 成为现代工程设计领域的一种重要方法，理论与实践证明了其正确性和可行性。 有限元在国内的应用也越来越受到关注i。它的发展大大推动了我国汽车设计 进程，为研究提供了理论的依据。汽车生产厂家可以参照轮胎的有限元分析结 果，分析轮胎对整车性能的影响，评定整车与轮胎的匹配性好坏；也可以利用 有限元技术来研究汽车的其它零部件对汽车性能的影响。总之，有限元技术在 汽车和其它领域中的地位会变得更加重要，对改进轮胎设计降低新产品的研发 成本缩短研发时间具有重要的意义2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题研究的基本内容：(1) 子午线轮胎的结构

9、设计特点(2) 子午线轮胎的工艺概况：子午线轮胎的生产工艺流程主要包括六段工序：密炼工序、胶部件准备工 序、轮胎成型工序、硫化工序、最终检验工序、轮胎测试。(3) 245/35r19规格概述及设计特征介绍；245/35r19规格轮胎的主要设计特征是低断面、高性能、高速度、低生热。(4) 245/35r19规格轮胎的静负荷有限元仿真模型及分析；轮胎的静负荷是轮胎静止时，模拟整车路面行驶状态加一定负载，轮胎变 形产生的下沉量。子午线轮胎成型有限元仿真是一种大位移、大转动及大应变的非线性有限 元分析过程，需要充分考虑由轮胎部件大变形引起的几何非线性、材料性能非 线性和各部件之间接触非线性等难点。(5

10、) 外文资料的翻译。拟解决的问题(1) 245/35r19轮胎的设计特征(2) 轮胎有限元模型的建立(3) 绘制245/35r19轮胎的厂区分布图、材料分布图、外轮廓图、轮辎图、型 胶图、冷喂料挤出机(4) 撰写设计说明书3. 研究步骤、方法及措施研究程序:(1) 收集资料，了解课题背景 (2)子午线轮胎的发展状况(3) 子午线轮胎的工艺概况(4) 245/35r19规格概述及设计特征(5) 245/35r19规格轮胎的静负有限元仿真模型及分析4 研究工作进度(1) 3. 18-4. 06：借资料、查资料；(2) 4.074. 10:子午线轮胎的工艺概述；(3) 4. 114. 15： 245

11、/35r19规格概述及设计特征介绍；(4) 4. 164. 29:绘制245/35r19产品图及核心部件详图；(5) 5. 015. 10： 245/35r19规格轮胎的静负荷有限元仿真模型及分析；(6) 5.195.21：编制设计说明书；(7) 6.01:毕业答辩准备5.主要参考文献1 李苑菁轮胎制品工艺m北京:化学工业岀版社,1995:4.2 何晓玫等，低断面轿车子午线轮胎优化设计方法，轮胎工业，1995, 15(12) :707-710.3 于清溪.轮胎产品发展现状及趋势(上)j橡塑技术与装备，2008, 34(5)： 8-154 张西振，子午线轮胎的结构性能及使用，中国汽车保修设备，1

12、992, 9: 26-27 俞淇，丁剑平，张安强等子午线轮胎结构设计与制造技术m晾：化学工业出版社，2006： 103.6 郑正仁，王洪士，毛寿昌.子午线轮胎技术与应用.合肥:中国科学技术犬学 出版社，1994.7 王登祥，tim fry,轮胎有限元研究(fea)进展及应用成果，轮胎工业， 199& 18 (7) : 395-402.8 刘张萍我国航空轮胎领域产业地位经济状态与发展趋势j橡胶科技市 场,2005, 3(5) : 1-27.9 唐萌等，有限元分析应用于轿车轮胎结构设计优选，轮胎工业，1999,4.10 陈芳,王国林，高先进等载重子午线轮胎帘线受力有限元分析j橡胶工 业，2

13、00& 55 (2) : 80-84.11 蒋丰璘子午线轮胎三维有限元分析d 上海东华大学,2010.12 闫相桥，危银涛等.轮胎有限元分析技术及其在轮胎结构优选中的应用. 固体力学学报.2001, 22(2) : 150163.13 郭孔辉，刘长国全钢载重子午线轮胎稳态力学特性有限元分析d.博士 学位论文长春:吉林大学，2004.14 唐萌，张冀，余美娟等子午线轮胎接地问题的三维非线性有限元分析研究j 轮胎工业，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