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轮胎直压硫化内模的设计方法及软件开发

轮胎直压硫化内模的设计方法及软件开发

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作者：史文忠北京化工大学

学位级别：硕士

硫化作为轮胎制造的最后一个环节,对轮胎性能有决定性的影响。针对传统胶囊硫化的硫化均匀性差、能耗高等缺点,轮胎电磁感应加热直压硫化技术应运而生。为更好的满足各种尺寸型号轮胎的成型要求,在已有的单阶同步驱动直压硫化内模与双... 详细信息

硫化作为轮胎制造的最后一个环节,对轮胎性能有决定性的影响。针对传统胶囊硫化的硫化均匀性差、能耗高等缺点,轮胎电磁感应加热直压硫化技术应运而生。为更好的满足各种尺寸型号轮胎的成型要求,在已有的单阶同步驱动直压硫化内模与双阶异步驱动直压硫化内模的基础上,创新性地提出了单阶异步驱动直压硫化内模结构。本课题系统地研究了三种型号直压硫化内模的结构以及运行原理,得到了直压硫化内模设计方法的判定公式;建立了轮胎直压硫化内模通用设计流程,借助MATLAB和Solid Works软件的二次开发功能,实现了直压硫化内模的自动设计和自动建模。本文具体研究内容和结论如下:（1）创新性地提出了新型单阶异步驱动直压硫化内模结构,完成了265/35R22型号轮胎直压硫化内模的设计与校核。基于前期工作中所建立的直压硫化内模设计方法,通过解析求解计算得到了单阶异步驱动直压硫化内模的结构参数、零部件模型和装配体模型,并对模型关键零部件进行了有限元结构强度分析。通过对有限元计算结果分析表明,在极限载荷条件下,各零部件所承受的极限应力均小于对应材料的许用应力;通过分析内模轴向以及径向变形位移云图可知,轴向最大位移量为0.191mm,径向最大位移量为0.1972mm,对于超弹性橡胶的成型尺寸的影响可以忽略不计。（2）系统研究了三种轮胎直压硫化内模的结构以及运行原理,建立了内模鼓瓦干涉物理模型图以及干涉数学模型,得到了三种不同结构轮胎直压硫化内模适用胀缩比范围。根据直压硫化内模的结构、功能以及适用胀缩比范围,总结得到了不同结构轮胎直压硫化内模统一设计方法的判定公式,即当轮胎最小胀缩比1驱动结构内模;当轮胎最小胀缩比1.25≤λ0异步驱动结构内模;当轮胎最小胀缩比1.32≤λ0异步驱动结构内模;当轮胎最小胀缩比0λ≥1.48时,该轮胎型号不适用于轮胎直压硫化技术。（3）系统分析了三种轮胎直压硫化内模的设计过程,建立了轮胎直压硫化内模通用设计流程。根据直压硫化内模结构参数设计过程,借助MATLAB软件设计了轮胎直压硫化内模结构参数自动设计软件,并通过265/35R22以及255/40R18两种不同型号轮胎验证了软件内模结构参数设计的准确性;根据内模三维模型设计流程,借助visual studio软件对Solid Works二次开发,开发了轮胎直压硫化内模三维模型自动设计软件,通过255/30R22型号轮胎验证了软件内模三维模型设计的合理性与高效性。轮胎直压硫化内模三维模型自动设计软件不仅可以提高模具设计效率以及准确率,还提高直压硫化内模设计的自动化程度,为直压硫化技术的智能化发展奠定了基础。

关键词：轮胎直压硫化异步驱动内模干涉数学模型 SolidWorks二次开发自动化设计

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