汽車輪胎模具設計製造探討論文

1前言

隨着我國經濟的快速發展，汽車的需求量不斷增大，因此人們對於汽車的質量的要求也在不斷提高。而汽車輪胎作為汽車最主要的消耗品，其模具設計的成功與否直接決定着輪胎的質量［1］。輪胎的花紋由於具有增加輪胎摩擦力，提高汽車安全性而成為目前汽車設計製造研究的重點，同時輪胎花紋也對汽車輪胎的使用性能和安全性能具有重要的作用。本文主要是通過對汽車輪胎花紋的作用及組成、花紋的要求、花紋的類型相關內容進行了分析，並且對輪胎模具設計如何轉化為三維實體和空間轉化進行了研究和探討，以期為以後汽車輪胎花紋模具設計進行探討，併為以後汽車輪胎模具設計提供借鑑和參考。

2輪胎的特徵分析

汽車輪胎主要是由汽車外胎、內胎和墊帶這三部分組成，而由於汽車輪胎對於汽車輪胎的性能及整車性能的重要作用，其模具設計中主要是針對其輪胎外胎中的花紋進行設計，以便於提高汽車的整體性能，即:汽車的速度、反應度、噪聲及剎車性能等［2］。輪胎的花紋一般分為輪胎豎紋和輪胎橫紋，其中工程用汽車輪胎大都採用豎紋，這是因為豎紋具有很強的靈活性、較低的油耗、所需動力小以及摩擦力強等特點。而橫紋輪胎主要是應用在較短距離的運輸上，這主要是因為該類型的輪胎耗油量較低、速度不高且靈活度不夠，適用於該類輪胎的機車一般為拖拉機等農用機械［3］。在實際生活運用過程中，作為運輸工具的汽車一般都需要適應短距離和長距離的運輸需求，且要適應各種路況、靈活度需求和強度需求。因此混合型花紋輪胎也應運而生，其具有豎紋和橫紋強項，具有更好的驅動性，適用於不同硬度的路面，能滿足長途運輸的要求，因此應用較為廣泛，已經成為輪胎花紋的主流。對於有些特殊的環境，也有一些相對應的輪胎花紋:泥雪地花紋的輪胎花紋呈塊狀排列，適用於雪地和泥濘環境中，但是不適用於正常的路面，這種輪胎的季節性較為明顯，只適用於冬季雨雪天氣;越野花紋，專門為了適用複雜的'山路、沙路而設計的花紋輪胎，能夠適應各種複雜的天氣和氣候，因此多用於越野車。越野花紋細分，又分為無向和有向花紋兩種，均適用於崎嶇不平的道路、鬆軟道路和無路地區，但是不適應在良好硬路上長期行駛，會造成輪胎的損壞。

3輪胎花紋的造型

要想對輪胎花紋的三維造型進行設計研究，必須要先有花紋的三維造型，其中花紋的曲線構型是整個設計的核心。本文對輪胎花紋造型設計的理念是將花紋構型的平面曲線投影到輪胎的胎面上，從而得到輪胎的空間曲線。本文主要是利用UG的投影技術，將輪胎的花紋投影到空間上，從而得到所需要的三維空間曲線［5］。本文利用UG中的投影設置，花紋曲線按照一定的方向投影到輪胎的枱面上，從而得到想要的空間投影曲線，且運用特殊的形式來驗證所得的花紋曲線是否是正確的，如果所得到的輪胎三維曲線是不正確的，那麼就要通過一定的方法對其進行修正，才能夠得到想要的曲線。

3．1曲線轉換的關係

對輪胎的花紋進行系統研究和分析後發現，輪胎花紋平面曲線變化成三維曲線的原理為:(1)對輪胎花紋在平面上的點經過計算後，可以得到一套較為準確的計算方法，能夠根據其算出平面曲線相對應的空間曲線。(2)對平面輪胎花紋進行分析後，通過計算轉換為任意空間的曲線。其次，我們可以通過三維圖，依據計算公式來推斷出相應的平面曲線的花紋。以上這兩個花紋的重點就是需要找出一套適合花紋模型化的計算公式或者計算函數，來對其進行相應的轉化和討論。

3．2輪胎花紋空間曲線的實體化

由3．1所示理論分析可得，每一個輪胎二維平面曲線必對應一條三維空間曲線，而其三維曲線的三個方向是由不同的三個矢量所控制的，其中兩個控制方向和寬度，一個控制深度。在掃描的過程中，有以下幾個部分需要特別注意，具體要求如下:(1)掃描時，需要先確定這個面的掃描軌跡，然後再進行線掃描。其軌跡的確定對掃描的成功與否具有重要的作用。(2)從上文中的圖可以看出，輪胎的花紋都是不封閉的，但是由於UG軟件，在進行線掃描時，只能針對閉合空間進行，所以在此處假設所設計的花紋是封閉的圖形，這是在建模過程中對所建模對象進行的合理的簡化過程。(3)由於花紋不同，則生成的花紋的三維模型也是不一樣的，是隨着我們所確定的掃描軌跡和截面形狀而變化的。(4)在進行線掃描時，必須要確定所畫的掃描軌跡的連續性以及所畫截面的閉合性。

4結論

本文通過對輪胎花紋的作用、花紋類型和花紋三維化設計以及三維實體化進行了探討和研究，以期為輪胎花紋模具的設計提供必要的實驗參考和理論依據，並對我國輪胎花紋模具的設計提供助力。

參考文獻:

［1］黃俊明．UG模型設計［M］．北京:中國鐵道出版社，2001．

［2］馬秋成，韓利芬．UG實用教程CAM篇［M］．北京:機械工業出版社，2002．

［3］莊繼德．現代汽車輪胎技術［M］．北京:北京理工大學出版社，2001．

［4］李絡．五軸互聯動高速銑在輪胎活絡模中的應用［J］．模具技術，2002(4):61～63．

［5］周凱，錢琪．輪胎模具加工五座標數控系統［J］．現代製造工程，2002(3):16～18．