計算機輔助輪胎結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng)WTireCAD在子午線輪胎結(jié)構(gòu)設計中的應用_圖文

1、產(chǎn)品應用計算機輔助輪胎結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng) W TireCAD 在子午線輪胎結(jié)構(gòu)設計中的應用張安強 , 丁劍平(華南理工大學材料科學與工程學院 , 廣州 510641 華南理工大學曾相繼于 1992和 1995年獨立 開發(fā)了基于 DOS 系統(tǒng)的計算機輔助汽車輪胎結(jié) 構(gòu)設計系統(tǒng) (TCAD 系統(tǒng) 和計算機輔助摩托車 輪胎結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng) (M TCAD 系統(tǒng) , 后來又于 1997年推出了在 Windows95下運行的 M TCAD 系統(tǒng) 。 然而后一版本并沒有改變原有程序的本 性 , 仍然受到 DOS 系統(tǒng)局限性和 DOS 2 dows 兼容性的限制 ,dows 化” 的輪胎 DOS 開發(fā)的系統(tǒng)在穩(wěn)定性局

2、限性 , 無法利用和實現(xiàn) Windows 下的許多功能 和優(yōu)點 。 隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展 , 我們深刻 地感受到原有的輪胎 CAD 系統(tǒng)已難以適應新的 要求 , 必須重新開發(fā)完全基于 Windows 系統(tǒng)和具 有尺寸驅(qū)動功能的輪胎 CAD 系統(tǒng) , 于是便產(chǎn)生 了 W TireCAD 系統(tǒng) 。W TireCAD 系統(tǒng)包含多個子系統(tǒng) :斜交輪胎 子系統(tǒng) (TireCAD for Bias Tires ,B TCAD 、 乘用 子午線輪胎子系統(tǒng) (TireCAD for Passenger Ra 2 dial Tires , PR TCAD 、 載重子午線輪胎子系統(tǒng) (TireCAD for

3、Truck Radial Tires , TR TCAD 以 及摩托車輪胎子系統(tǒng) (TireCAD for Motor Tires , M TCAD , 根據(jù)所設計輪胎類型的不同 , 分別應 用不同的子系統(tǒng)進行設計 。本文以設計 225/50R16規(guī)格乘用子午線輪 胎為例 , 說明采用乘用子午線輪胎子系統(tǒng) (PR T 2 CAD 進行輪胎結(jié)構(gòu)設計的基本過程 。2設計環(huán)節(jié)介紹輪胎結(jié)構(gòu)設計一般包含下列設計環(huán)節(jié) , 如確 定充氣外緣尺寸與輪輞 、 計算負荷 , 確定模型外緣 尺寸 , 計算外緣的曲線半徑 , 胎圈部位設計 , 防水 線 、 防擦線設計 , 胎體 、 胎圈半成品的材料分布 , 內(nèi) 輪廓

4、 、 花紋溝底曲線設計 ,算 , , , 二 , 。 PR TCAD 中 , 子午, 可以通過點擊設計界面上的進度條 , 在各 個設計環(huán)節(jié)中自由跳轉(zhuǎn) ,PR TCAD 系統(tǒng)將根據(jù)設 計數(shù)據(jù)的變化自動刷新 、 變更相關(guān)數(shù)據(jù) 。3設計步驟介紹3. 1負荷計算與輪輞選擇在這一環(huán)節(jié)中 , 根據(jù)相關(guān)標準 , 選擇輪胎的系 列 、 規(guī)格 、 輪輞規(guī)格 , 根據(jù)所設計的充氣斷面寬 B 和充氣氣壓 , 計算單胎負荷 。3. 2外緣尺寸設計確定外胎的外緣尺寸 , 如外直徑 D 、 斷面寬 B 、 著合直徑 Dr 、 水平軸位置 H1/H2、 行駛面寬度 b 、 行駛面高度 h 、 著合寬度 C 等 。3. 3外

5、緣曲線設計根據(jù)胎冠 (單弧 、 雙弧等 、 胎側(cè)設計形式 , 確 定胎冠 、 胎側(cè)的曲線參數(shù) 。 其中 , 系統(tǒng)可根據(jù)設計 形式自動計算出部分參數(shù) , 如胎冠弧 R1、 上胎側(cè) 弧 R4、 下胎側(cè)弧 R5等 。3. 4胎圈部位設計根據(jù)輪輞的配合尺寸 , 確定胎圈部位的曲線 參數(shù)以及鋼絲圈 、 三角膠的部分參數(shù) 。3. 5各部位材料厚度設計根據(jù)簾布在各部位的壓縮率 、 鋼絲圈設計參 數(shù) 、 胎體簾布 、 帶束層 、 冠帶層 、 氣密層 、 胎側(cè)膠等 7 12006年第 4期 橡 膠 科 技 市 場 部件的厚度 , 計算各部位的總厚度與鋼絲圈的安 全倍數(shù)等 。3. 6帶束層設計根據(jù)帶束層簾布角度

6、、 帶束貼合鼓直徑 、 成型 伸張值等參數(shù)計算各層帶束和冠帶層的成品寬度 與半成品寬度 , 確定肩墊膠的尺寸 , 計算帶束簾線 的安全倍數(shù) 。3. 7內(nèi)輪廓以及花紋溝底曲線設計系統(tǒng)根據(jù)外緣尺寸和各部件的材料厚度 , 計 算出中線平衡輪廓 , 供設計者在設計內(nèi)輪廓曲線 時參考 。 在此基礎上 , 設計花紋溝底曲線 (系統(tǒng)提 供了兩種典型形式的花紋溝底曲線形式 。 3. 8防水防擦線設計根據(jù)常用的 4種防水線 、 防擦線設計形式 , 確 定防擦線 、 防水線的設計參數(shù) 。3. 9胎體簾線以及一段成型機頭設計根據(jù)胎體簾線的參數(shù) , 計算胎體簾線強度與 安全倍數(shù) ; , 機頭寬度 Bs 。3. 10,

7、 確定半成品的尺 寸 , 自動計算半成品長度與體積 。3. 11花紋溝的體積計算通過計算胎面膠的實心體積和花紋溝體積計 算胎冠膠 、 胎側(cè)膠和胎肩膠等的半成品體積 。 3. 12施工表參數(shù)設計按照施工表中的相關(guān)參數(shù)與成型參數(shù) , 填寫 與施工表相關(guān)的數(shù)據(jù) 。3. 13PR TCAD 系統(tǒng)輸出的文檔3. 13. 1外胎內(nèi)外輪廓圖 、 成品材料和一段 、 二段 材料分布圖根據(jù)上述設計參數(shù) , 系統(tǒng)可在 AutoCAD 中 自動繪制出外胎的內(nèi)外輪廓曲線 、 成品材料 、 半成 品一段 、 半成品二段材料分布圖 , 并標注相關(guān)尺 寸 , 其中 , 內(nèi)外輪廓 、 材料分布 、 半成品一段材料 、 二段材

8、料 、 標注 、 輪輞輪廓曲線等在不同的圖層顯 示 , 如圖 1和圖 2所示 。圖中虛線為計算得到的 中線平衡輪廓曲線 。3. 13. 2外胎設計說明書與施工表外胎施工表是輪胎各個部件施工的依據(jù) , 是 整個輪胎設計的一個 “總結(jié)” 。一個正確明了 、 便 于修 改 的 施 工 表 對 于 輪 胎 生 產(chǎn) 尤 其 重 要 。 W TireCAD 系統(tǒng)在完成技術(shù)設計和施工設計后 , 可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的設計數(shù)據(jù)自動生成外胎施工 表 。 系統(tǒng) 生 成 的 外 胎 施 工 表 是 Execl 文 檔 或 Word 文檔 , 便于修改 、 保存和打印 。在此基礎 上 , 系統(tǒng)根據(jù)設計數(shù)據(jù)庫生成相應的外胎

9、設計說 明書 (Word 文檔 。 如圖 3和圖 4所示 。圖 1圖 2 外胎成品材料和一段 、 二段材料分布圖圖 3外胎設計說明書圖 4外胎施工表(下轉(zhuǎn)第 22頁 81 橡 膠 科 技 市 場 2006 年第 4期時等 , 經(jīng)濟效益非常可觀 。2. 3水力旋流器內(nèi)襯銅陵有色集團公司橡膠廠于 2002年 4月 20日生產(chǎn) 26B 水力旋流器排砂閥一只 , 于 2002年 5月 12日送到江西銅業(yè)公司永平銅礦 。該礦使用 條件為 :礦石主要是磁鐵礦 、 磁黃鐵礦 、 黃鐵礦等 , 含 Cu0. 448%, 礦漿含泥 10%, 真比重 3. 5, 假比 重 2. 1, 硬度 814度 , 磨礦細度

10、 200目占 60%, 濃度 35%,p H 7。排砂閥于 2002年 5月 31日 開始在選礦廠磨浮工段使用 , 一直到 2003年 5月 28日才換下 , 連續(xù)使用時間為 200天 , 壽命顯著 延長 , 極大地減少了更換工作量 、 金屬流失損失 等 。 而我廠生產(chǎn)的普通膠 (NR/BR 產(chǎn)品壽命約 25天 。 耐納特產(chǎn)品壽命是普通膠產(chǎn)品的 8倍 。 該礦接著向我廠訂購了 26B 水力旋流器排砂閥 36只 , 26B 水 力 旋 流 器 中 錐 體 18只 , 創(chuàng) 收 入 49140元 , 取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益 。3結(jié)束語使用耐納特橡膠制作橡膠篩網(wǎng) 、 渣漿泵葉輪 護套 、 水力旋流

11、器內(nèi)襯等橡膠制品 , 已在生產(chǎn)現(xiàn)場 獲得非常成功的應用 , 并取得了極好的經(jīng)濟和社 會效益 。 耐納特橡膠具有獨特的物理特性 、 杰出 的彈性 、 抗切割撕扯和耐磨等性能 , 產(chǎn)品使用壽命 顯著延長 , 綜合成本急劇降低 , 具有抗磨損 、 防腐 蝕 、 防結(jié)垢 、 減震降噪等功效 , 已在國外礦山 、 冶 金 、 化工等行業(yè)獲得普遍推廣和成功應用 , 非常值 得在國內(nèi)推廣使用 。(上接第 18頁 通過上述的設計步驟 , 設計者利用 W TireC 2 AD T 2 CAD 完成了 225/50R16胎的結(jié)構(gòu)設計 , , 。4輪胎輪輞標準的編輯與添加PR TCAD 系統(tǒng)允許用戶自行添加各種規(guī)格

12、 的輪胎 、 輪輞標準參數(shù) , 便于設計各種特殊規(guī)格的 輪胎 。 5結(jié)論W TireCAD 的乘用子午線 PR TCAD 進行結(jié)構(gòu)設計的 流程和 PR TCAD 具有的基本功能 。實踐表明 , 該系統(tǒng)可方便地實現(xiàn)子午線輪胎的參數(shù)化設計和 輸出 , 可大大提高設計精度和設計速度 , 減少繁瑣 的計算過程和文檔編輯 , 從而實現(xiàn)將設計者從簡 單重復勞動中解放出來 , 把更多的精力投入到優(yōu) 化設計中的目的 。經(jīng)過多家輪胎生產(chǎn)廠家的使 用 , 該系統(tǒng)已經(jīng)日臻完善 , 是一個名副其實的輪胎 結(jié)構(gòu)設計工具 。S t a n k i e w i c z 公 司 擴 大 汽 車 配 件 產(chǎn) 能近日 , 大 陸

13、 技 術(shù) 公 司 的 美 國 分 公 司 Stankiewicz 公司計劃投資 1000萬美元 , 擴建位 于美國 Spartanburg 的工廠 , 將原有的 7. 0632萬 平方英尺廠房擴大到 14. 8萬平方英尺 , 員工人數(shù) 由 192人增加到了 300人 。幾個月前 , 該公司被戴姆勒克萊斯勒公司選 中 , 成為 Mercedes M 系 、 R 系豪華運動型多功能 車 (SUV 的零部件供應商 , 為在亞拉巴馬廠生產(chǎn) 的兩款新型梅塞德斯 -奔馳汽車提供配套件 , 所 以需要擴建廠房 。 目前 Spartanburg 廠已經(jīng)在生產(chǎn)供 M 系 、 R 系短軸距 SUV 以及 R 系長軸距SUV 配套的橡塑制品 。戴姆勒克萊斯勒公司制 造的短軸距 SUV 將銷 往歐洲 市場 , 其長 軸距 SUV 則被指定供應美國 。Stankiewicz 公司現(xiàn)在生產(chǎn)的汽車配件有 100多個品種 , 其中有多種配件是供應 M 系、 R 系汽車 的。 產(chǎn)品有發(fā)動機室的前壁隔熱板和隔音材料、 駕 駛室地板、 客廂地板、 行李廂襯里、 側(cè)壁和底盤的吸 收層以及橫杠、 擋風玻璃等。 汽車廠