路立萍，朱文龍，齊小彤，劉家銘，徐紫妍

（青島理工大學(xué)，山東 青島 266520）

1 項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目背景

近年來，我國汽車產(chǎn)量以及保有量均在逐年增加，已連續(xù)多年成為全球最大汽車生產(chǎn)國和消費(fèi)市場。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和市場需求的升級，對于輪胎產(chǎn)品的技術(shù)性能和科技含量提出了更高的要求。在新的技術(shù)、新的模式等推動(dòng)下，中國的輪胎產(chǎn)業(yè)也開始進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵期。

針對輪胎行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，不少企業(yè)開始重視輪胎的高性能，對原材料要求嚴(yán)格、生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代、積極研發(fā)技術(shù)創(chuàng)新、延伸產(chǎn)業(yè)鏈布局。針對目前輪胎市場的發(fā)展現(xiàn)狀，亟需研發(fā)一種新型輪胎產(chǎn)品解決目前充氣式輪胎存在的種種問題。

1.2 項(xiàng)目簡介

1.2.1 產(chǎn)品簡介

本新型輪胎設(shè)備旨在解決現(xiàn)有輪胎裝置中存在的突發(fā)性輪胎漏氣或爆胎等技術(shù)問題。同時(shí)該新型產(chǎn)品軸承采用輪轂軸承，它將兩套軸承合為一體，具有組裝性能好、可省略游隙調(diào)整、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、為密封軸承可事先裝入潤滑脂、省略外部輪轂密封及免于維修等優(yōu)點(diǎn)[1]，使非充氣輪胎在一定舒適性條件下應(yīng)力水平降低，承載性和穩(wěn)定性提升[2]。

1.2.2 研發(fā)簡介

與市場上的普通輪胎相比，我們研發(fā)的產(chǎn)品在旨在解決突發(fā)性爆胎和漏氣問題，具有一定的優(yōu)勢地位，而這一問題的解決也將減少此類原因引發(fā)的交通事故，帶來一定的社會(huì)效益。但是目前，我們的產(chǎn)品尚且處于研發(fā)初期，產(chǎn)品的各個(gè)方面可能存在諸多缺點(diǎn)和不足，在后期產(chǎn)品的推廣過程中，我們團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)用戶的使用體驗(yàn)以及他們的建議和意見進(jìn)行產(chǎn)品的改造和升級，以便更好地滿足客戶和市場的需求。

2 產(chǎn)品介紹

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

免充氣式輪胎是一種涉及到輪胎領(lǐng)域的新型輪胎產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括軸承座、第一加強(qiáng)附耳、第二加強(qiáng)附耳、蒙皮、防滑加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。其設(shè)備整體裝置示意圖如圖1所示。

2.1.1 軸承座結(jié)構(gòu)

輪胎的軸承座位于輪胎的中心部分，該軸承采用輪轂軸承。如圖1所示位于內(nèi)環(huán)的軸承座，抽軸承座用于穿設(shè)驅(qū)動(dòng)軸，并支持驅(qū)動(dòng)軸在其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，輪胎為圓形，軸承座故置于內(nèi)環(huán)，用于穿設(shè)驅(qū)動(dòng)軸。

2.1.2 加強(qiáng)附耳

此處的加強(qiáng)附耳包含2個(gè)部分，即第一加強(qiáng)附耳和第二加強(qiáng)附耳。該產(chǎn)品采用負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)，負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)在軸向受壓時(shí)側(cè)向收縮，軸向受拉時(shí)側(cè)向膨脹，在能量吸收、多孔滲透性、抗剪性和抗斷裂性等方面均具有較好的性能[3]，使得輪胎具有較低的碰撞峰值力和較高的比吸能，能夠起到替代充氣的作用，如圖2所示。

2.1.3 防滑加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)由加強(qiáng)連接柱、加強(qiáng)片以及防滑齒構(gòu)成。如圖3所示。

具體地，該防滑加強(qiáng)結(jié)構(gòu)安裝在第一加強(qiáng)附耳和第二加強(qiáng)附耳上，在加強(qiáng)連接柱上連有防滑齒，將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車輪胎上便會(huì)起到很好的防滑作用，由于連接的是負(fù)泊松比柔性材料，故其可以根據(jù)外界環(huán)境自發(fā)的防滑齒的深度，而不需要一個(gè)適應(yīng)外界環(huán)境的過程，由此大大增強(qiáng)了該輪胎的環(huán)境適應(yīng)性。防滑齒為圓柱形，圓柱形可有效增加輪胎與地面的接觸面積，達(dá)到較佳的防滑效果。

2.1.4 蒙皮結(jié)構(gòu)

蒙皮是輪胎的外部結(jié)構(gòu)，直接與地面接觸，由熱塑性工程塑料聚氨酯、SMP光敏樹脂、PUR聚酰胺、多孔聚合物材料一次性注塑成型。如圖4所示，蒙皮上的孔直接與上述防滑加強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的防滑齒連接，配合完成防滑工作。

該蒙皮具體為負(fù)泊松比柔性材料，多個(gè)加強(qiáng)連接柱沿軸承座的軸向排布，并連接第一平面連接部和第二平面連接部提高了該輪胎的環(huán)境適應(yīng)性較高，其應(yīng)用范圍也相對較廣。

2.2 產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)

軸承采用輪轂軸承，具有組裝性能好、可省略游隙調(diào)整、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、為密封軸承可事先裝入潤滑脂、省略外部輪轂密封及免于維修等優(yōu)點(diǎn)。

負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)具有特殊的力學(xué)性質(zhì)，負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)在軸向受壓時(shí)側(cè)向收縮，軸向受拉時(shí)側(cè)向膨脹，在能量吸收、多孔滲透性、抗剪性和抗斷裂性等方面均具有較好的性能。

該輪胎的突出特點(diǎn)為在第一加強(qiáng)附耳和第二加強(qiáng)附耳上連接了加強(qiáng)連接柱，在加強(qiáng)連接柱上連有防滑齒，蒙皮具體為負(fù)泊松比柔性材料。將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車輪胎上便會(huì)起到很好的防滑作用。

2.3 競爭優(yōu)勢

目前國內(nèi)的免充氣式輪胎技術(shù)還并不成熟，相關(guān)企業(yè)參與免充氣式輪胎的研發(fā)和創(chuàng)新較少，大部分的應(yīng)用在自行車或者小型機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域，其他較大型的交通工具的應(yīng)用較少。所以目前國內(nèi)免充氣式輪胎的競爭性并不強(qiáng)。由此，提高輪胎行業(yè)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)免充氣式輪胎的推廣、實(shí)現(xiàn)裝備制造現(xiàn)代化勢在必行。

3 可行性分析

3.1 技術(shù)可行性

免充氣輪胎的工作原理為位于內(nèi)環(huán)的軸承座；位于所述軸承座外側(cè)并抵接所述軸承座外表面的第一加強(qiáng)附耳；所述第一加強(qiáng)附耳包括多個(gè)第一“V”形部和多個(gè)第一平面連接部，所述第一“V”形部的頂角抵接所述軸承座外表面；多個(gè)所述第一“V”形部通過多個(gè)所述第一平面連接部形成圓環(huán)形；位于所述第一加強(qiáng)附耳外側(cè)并抵接所述第一加強(qiáng)附耳外表面的第二加強(qiáng)附耳；所述第二加強(qiáng)附耳包括多個(gè)第二“V”形部和多個(gè)第二平面連接部，所述第二“V”形部的頂角抵接所述第一“V”形部的底部；多個(gè)所述第二“V”形部通過多個(gè)所述第二平面連接部形成圓環(huán)形；所述第一平面連接部和所述第二平面連接部的通過加強(qiáng)連接柱連接，所述加強(qiáng)連接柱伸出所述第二平面連接部向外側(cè)延伸并連接有防滑齒；所述第二加強(qiáng)附耳外表面覆蓋有蒙皮，所述蒙皮包圍所述防滑齒；所述防滑齒可在所述蒙皮內(nèi)露出或縮進(jìn)。最終達(dá)到免充氣且防滑的目的。

3.2 市場可行性

該產(chǎn)品正是根據(jù)傳統(tǒng)輪胎所存在的一些難點(diǎn)問題進(jìn)行創(chuàng)新，簡化設(shè)計(jì)工作量和使用成本的同時(shí)，便于此款輪胎廣泛生產(chǎn)，零件也便于更換，利用新技術(shù)新科技提高輪胎的環(huán)境適應(yīng)性，拓寬其應(yīng)用范圍。

4 結(jié)論

免充氣式輪胎是一種涉及輪胎領(lǐng)域的新型輪胎產(chǎn)品，可以有效避免防滑通用性差及天氣對輪胎防滑性能的不同要求情況的發(fā)生，該結(jié)構(gòu)簡化了設(shè)計(jì)工作量與使用成本，使產(chǎn)品好推廣，便于該非充氣式輪胎廣泛生產(chǎn)，并且零件也便于更換。由于該輪胎的環(huán)境適應(yīng)性較高，其應(yīng)用范圍擴(kuò)大的同時(shí)也更加創(chuàng)新高效。