1948 年，法国米其林轮胎公司试制生产了全世界第一条全钢丝子午线轮胎。
由于子午线轮胎具有耐磨、节油、乘坐舒适、牵引性，操纵稳定性及高速性能好等优点，使其获得了极快的发展。
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，具有许多斜交轮胎不具有的优点。而赋予子
午线轮胎优越性能的根本原因，则在于子午线轮胎与普通斜交轮胎的结构不同。
子午线轮胎的主要结构特点有以下几点。
①胎体帘线各层间相互平行地由一胎圈到另一胎圈成子午线方向（与胎冠中心
线呈90º）排列。轮胎内压对胎体帘线产生的应力比普通斜交轮胎少一半，而且所有帘线按照受力方向排列，每根帘线充分受力，因而子午线轮胎可以减层，一般比斜交轮胎少40～50%，轮胎层数可以为偶数，也可以为奇数。而斜交轮胎胎体帘线
则按48º～50º 交叉排列，胎体承受内压盈利的80～90%，且必须为偶数层。
②子午线轮胎带束层（缓冲层）是主要受力部件，承受轮胎内压总伸张应力的
60～75%，采用70º～75º 大角度，像一个刚性环带沿周向禁箍在子午排列的胎体帘线上，极大的限制了胎体周向变形，故耐磨性、稳定性极好。而斜交轮胎缓冲层只起保护胎体、缓和冲击的作用。因此，子午线轮胎设计主要是带束层设计，使轮胎在力学性能上获得平衡。
③由于胎体帘线子午排列，能最大限度发挥帘线强力作用，但胎体侧部因层数少柔软且刚性不足，法向变形较斜交轮胎增大25～30%，胎侧部位屈挠变形大，不耐刺穿，同时，子午线轮胎的胎圈部位承受内压伸张应力比斜交轮胎高30～40%，胎圈易早期损坏，故胎圈部位设计是子午线轮胎设计中的另一个重点。子午线轮胎构造
轮胎工业的发展应追溯到16 世纪初，在巴西发现天然橡胶后，古人用胶乳制
成原始的胶球、胶鞋及各种橡胶制品。
1833 年有人利用高弹性的橡胶尝试减弱马车行驶时所承受的冲击。
1839 年美国科学家固特异发明了硫化技术，使得橡胶制品广泛应用。
1888 年英国医生约翰•布义的邓禄普发明了充气轮胎。
1889 年美国人巴尔特列取得楔宁轮胎专利权。
1890 年又成功研制出由外胎和内胎组成的力车轮胎，为充气轮胎的发展打下良好基础。
1895 年发明汽车，扩大的充气轮胎的应用范围。
1933 年法国米其林公司首创出钢丝斜交胎后，于1948 年相继生产出钢丝子午线轮胎，震动世界各国，促使子午线轮胎的迅速发展。
1970 年美国费斯通公司试制橡塑并用的浇注轮胎，未获成功。奥地利LIM 公司经过20 多年的研制，于80 年代生产出首批农业浇注轮胎，轮胎浇注工艺的突破，将有可能导致轮胎生产技术上的根本变革。
轮胎工业近年来发展迅速，轮胎产量、质量、品种、设备均有较大的提高与发展，
但与国外先进水平相比，差距仍然很大。
国外比较知名的轮胎企业有：法国的米其林，日本的普利斯通，美国的固特异，德国的大陆，韩国的锦湖，新加坡的佳通等。
我国的橡胶工业起步晚，创始于1915 年，比资本主义国家晚了近100 年，我国的轮胎企业是在建国后才获得了新生。现在已打出品牌的有青岛黄海集团的黄海牌，威海三角集团的三角牌，华南轮胎厂的万力牌，贵州轮胎厂的前进牌，中国台湾的正新等。
一、子午线轮胎的优点
1． 胎面耐磨 胎体帘线角度为0º，带束层帘线角度为15º～24º，角度小、刚
性大。带束层中的每根帘线的长度大于胎面接地长度，轮胎滚动时的移动小。当汽车转弯时，扭转方向盘的角度小，可减少轮胎的侧滑。子午线轮胎的滚动周长大于斜交轮胎。它的胎面耐磨性比斜交轮胎高40～120%。
2． 滚动阻力小 因为子午线轮胎胎体角度为0º，滚动时帘线之间无剪切应
力，滞后损失小。
3． 牵引性能好 胎体中带束层的纵向刚性大，刹车距离短，胎面不歪扭，使之
在干温路面上的性能都比较优越。
4． 转弯能力大 子午线轮胎的侧向力比斜交轮胎高。侧向力的大小与带束层的
材料有关，选用钢丝帘线可提高70%，采用纤维帘线可提高50%
5． 舒适性好
6． 生热小、散热快、高速行驶性能好
胎体层数少，胎侧柔软，胎冠变形小，附着性能好。特别是低系列的子午线轮胎，
它的操纵性和稳定性明显的优于斜交轮胎。
7． 耐刺扎（耐机械损伤）
二、子午线轮胎的结构特征
1． 子午线轮胎与斜交轮胎结构的对比
a．断面结构
斜交轮胎：由胎面胶、胎侧胶、胎体帘布层、缓冲层、钢丝圈（包括三角胶芯及包布）、油皮胶、隔离胶及胎圈包布等组成。
子午线轮胎：由胎面胶、胎侧胶、胎体帘布层、带束帘布层、胎肩垫胶、胎束帘布层差及胶、内衬层（油皮胶）、三角胶芯（有时分上下胶芯）、胎圈包布（或加强层）、钢丝圈（包括钢丝圈包布或包胶）以及各种填充胶等。
b．子午线轮胎与斜交轮胎结构特征对比
斜交轮胎 子午线轮胎
1
胎体层+缓冲层
胎体层为主要受力部件，
承担内压应力的80～90%
胎体层+带束层
带束层为主要受力部件，承担内压应力
的60～75%，胎体层所受应力小，因此
胎体层数少
2 胎体强力随轮胎规格增大而增大 带束层的强力随轮胎规格增大而增大
3 胎体层数为偶数
胎体各层帘线呈交叉排列
胎体层数可偶可奇胎体各层帘线平行排列
4胎体帘线，胎冠角度αk=34º～42º（β
k=48º～56º）
缓冲层的角度一般与胎体相同，有时
比胎体层大1º～2º
带束层帘线角度αk=15º～24º
（βk=66º～75º）
胎体帘线胎冠角度 αk=90º
5 钢丝圈个数为1～3 格，使轮胎规格的
大小层数而定，其断面为方形或长方
形一般为单钢丝圈，其断面形状为六角形
或圆形（轿车子午胎，现多用方形或长
方形）
6 胎圈所受应力比子午胎小，钢丝圈中
的钢丝根数较子午线轮胎少
胎圈所受应力比斜交胎大30～40%，钢
丝圈中的钢丝根数比斜交胎多
7 胎侧较厚，变形较小 胎侧薄、变形大，胎侧胶相对比斜交轮
胎厚
2．子午线轮胎与斜交轮胎应力与变形对比
A. 在充气状态下
a .斜交轮胎 胎体各层帘线交叉排列成菱形，缓冲层的角度与胎体层帘线角度
相似。胎体为主要受力部件，承担内压应力的80～90%，决定轮胎的形状
子午线轮胎 胎体帘线相互平行，帘线角度为90º，带束层帘线排列接近周向，
为15º～24º，带束层为主要受力部件，承担内压应力的60～75%，它的结构决定轮胎的形状。
b .斜交轮胎充气时，外直径和断面宽膨胀较大。一般外直径膨胀0.3～1%，断面宽膨胀8～17%。
子午线轮胎充气后，外直径变化很小，或基本不变，断面宽膨胀的大小，随胎体
帘线的类型及高宽比的变化而有不同，但尼龙斜交轮胎小很多。人造革基本不变2%
c .在内压作用下，斜交轮胎胎体帘线应力，在胎冠部达到最大，然后由胎冠向胎
圈逐渐减小，胎圈部的内压应力最小。
子午线轮胎胎体帘线内压应力在断面各点上基本相等。因此，胎圈部的内压应
力高于斜交轮胎，通常高30～40%，胎圈必须加强。由于带束层承担大部分内压应力，在断面上各点的连线内压应力又相同，说明子午胎胎体帘线应力比斜交轮胎小，所以胎体帘布层的层数比斜交胎少。
B. 在负荷状态下
a . 在负荷下子午线轮胎的径向变形比斜交轮胎大，一般为14～20%，载重斜交胎为10～12%。使得子午线轮胎的静半径小于斜交轮胎，负荷下的断面宽大于斜交轮胎。但由于胎冠有几乎不变形的钢丝带束层，它的滚动半径比斜交轮胎大。
b .印迹形状
斜交轮胎印迹的中部变窄，同时该部位的花纹沟变窄。
子午线轮胎的印迹形状为矩形，印迹的中部及花纹沟的宽度均不变。
C． 在滚动状态下
斜交轮胎在高速行驶时，由于离心力的作用，其外直径显著增大，相应的断面宽明显缩窄。轮胎很容易损坏。子午线轮胎它的冠部有坚固的钢丝带束层箍紧，在高速滚动时，外直径和断面宽变化都不大，即轮胎的整体形状变化很小。
三、外轮廓设计
1、外直径D 和断面宽B 的确定
轮胎在充气状态下工作，充气时轮胎的外直径和断面宽都会膨胀。由于子午线
轮胎与斜交轮胎结构有很大的差异，充气后的变形远比斜交轮胎小，因此，子午线轮胎的模型外直径和断面宽都比斜交轮胎大。
轿车子午线轮胎
B=1.00 1.06
D=1.001～1.003
载重子午线轮胎
B=1.00 ～1.10
D=1.000～1.005
近年来由于轮胎进一步扁平化，从轮胎的应力分布和工艺需要，现在的轿车子午胎普遍采用加宽轮辋设计。即在标准轮辋宽度的基础上加大其宽度作为设计
轮辋宽度。一般
轿车子午线轮胎加宽0～ 2′′
轻载子午线轮胎加宽0～1′′
设计轮辋加宽后，相应的模型断面宽B 也要做适当调整，才能达到国家的标准
要求。调整的规律与斜交轮胎基本相似。
轮胎的断面高H： H=(D-d)/2
式中： D 模型外直径；
d 模型内直径
2、行驶面宽度b 和弧度高h 的确定
几年来先后剖析了米奇林、普利斯通和固特异等等轮胎公司的产品，从剖析
的数据来看，行驶面的宽度一般等于或大于标准轮辋的宽度，行驶面的弧高也较小。轮胎类型 轮胎规格 厂牌
9.00 R 20 米其林 0.67 0.044
11 R 22.5 米其林 0.70 0.042
载重子午
线轮胎 11 R 22.5 固特异 0.66 0.034
轻型载重 6.5 R 16 普利斯通 0.64 0.049
子午胎 7.00 R 15 米其林 0.67 0.054
205/60 VR 15 米其林 0.774 0.064
195/70 R14 米其林 0.732 ―
轿车子午线轮胎
225/60 R16 米其林 0.763 ―
3、断面水平轴的位置
子午线轮胎与斜交轮胎一样，负荷下变形最大的区域在胎侧。因子午线轮胎胎
圈应力比斜交轮胎大，为了减小胎圈的应力，水平轴的位置应适当上移，即增大
载重子午线轮胎 295/80 R22.5 固特异 1.00
225/75 R 16LT 固特异 1.118
7.00 R 15 米其林 1.005
轻型载重
子午线轮胎
6.50 R 16 普利斯通 1.005
205/60 VR15 米其林 1.28
225/60 R16 固特异 1.187
轿车子午线轮胎
205/55 R15 固特异 1.290
4、胎肩形状
胎肩是子午线轮胎薄弱环节之一，最易出现质量缺陷，如肩空爆破等。在设计
胎肩形状时，应设法减小胎肩应力，避免应力集中。
为了避免带束层边缘产生脱空等质量问题，应将变形区移至下胎肩和上胎侧之
间。因为子午胎胎冠十分坚硬，胎侧又十分柔软，如果像斜交轮胎一样用切线向胎侧过渡，势必使胎肩应力增大，最好选用适应其变形的各种弧线过渡。另外在确定内轮廓曲线时，要适当减小下胎肩的厚度。在高速轿车子午线轮胎设计时，有时还采用胎肩向胎侧突然过渡的方法，将胎冠和胎侧的作用分开，达到避免应力集中保护带束层端点的目的。
四、胎圈结构特点
轮胎的胎圈承受着内压应力、制动力矩、离心力以及与轮辋过盈配合时的过盈
力等。胎圈承受的应力比斜交轮胎大，是子午线轮胎的又一薄弱环节。因此，设计时必须采取措施加强胎圈，提高胎圈的刚性和强度。
1． 加大三角胶芯，提高三角胶芯胶料的硬度，或采用复合胶芯，在必要时增设补强帘布和胶条。
2． 保证胎圈从较硬的胎圈向柔软的胎侧均匀过渡，避免应力集中。
3． 改进钢丝圈结构，提高钢丝圈的强度。现在轿车子午线轮胎仍采用19＃钢丝，
与斜交轮胎相同：轻型载重和载重子午线轮胎一般都采用强度较高的钢丝，并要求具备高延伸性。
a. 胎圈钢丝规格
钢丝直径 标准强度 高强度 标准强度 高强度
(mm) 扯断强力，kg 扯断强力；kg
钢丝直径
（mm） 扯断强力，
kg
扯断强力；kg
0.89 122.4 135 1.42 286 327
0.96 133.0 156 1.62 347 393
1.00 143.0 168 1.82 408 469
1.30 245.0 286 2.00 429 500
b. 钢丝圈的断面形状
钢丝圈的断面形状以圆形较为合理，断面轮廓尺寸最小，强力利用率最高。
用同样钢丝根数，它的爆破强力较高。其次为六角形，方形或矩形的强力利用率最
低，但制造方便。
五、带束层结构特点
1.带束层的结构
a.载重子午线轮胎
一般载重子午胎的带束层由三层半或四层钢丝帘布组成。第一层靠近胎体为过渡
层，第二、三层为基本层即主要受力层，第四层为保护层。
b. 轻型载重子午胎 当采用三层结构时，一般第一层为过渡层，第二、三层
为基本层即主要受力层。
c.轿车子午线轮胎
s 级或s 级以上高速度等级的轿车子午线轮胎加尼龙冠带层0-2 层。冠带层为普通尼龙帘布或低捻尼龙帘布。
2．带束层帘线排列方向和角度
带束层帘线的排列方向与轮胎的角度效应性能有非常密切的关系。我国汽车规
定靠右行驶。因此要求轮胎的角度效应为“+”，这样汽车转弯时比较安全。在同一汽车上不允许装用“+”值和“-”值两种角度效应的轮胎。不管是左右还是前后混装，都会影响汽车的操纵性能。
带束层的角度，过渡层一般为50º～65º，基本层角度为15º～24º，保护层的
角度与基本层大致相同，冠带层的角度为0º，下表为剖析国外胎的数据
厂牌 轮胎规格 带束层角度 带束层密度，根/cm
米其林 9.00R20 61.5º;15.5º;17º;17.5º 4.0;6.8;3.5
固特异 235/85R16 21º;17º 6.9
米其林 6.50R16 69º;21º;15.5º 7.9;5.2
固特异 195/70R14 21.5º;21º 10.4;9.7
固特异 225/75R16LT 19.5º;18º 9.3
固特异 295/80R22.5 53º;21º;18º 6.5;4.6;5.0;3.4
3. 带束层的长度和宽度
带束层的长度关系到带束层对胎体的箍紧程度，带束层过短，将使带束层帘线
应力明显增大，已产生脱层爆破等质量问题，而胎体帘线的应力会相应减小。因此，带束层的长度应尽可能与成品的长度相似。由于现在轮胎的硫化仍多用两半模，因此两者的长度不可能相等，它的长度以保证胎坯能顺利的装模硫化。
带束层的宽度，载重子午胎一般小于行驶面宽度，约为行驶面宽度的95%左右。
轿车子午胎随轮胎高宽比的大小而变化，过宽比小的轮胎，如60 系列的轿车子午胎、带束层的宽度应稍大于行驶面的宽度。
4．带束层的强度计算
应用公式： N=Pρ/nw cos2α K=S/N
式中 N 带束层帘线所受应力，kg/根；
P 内压，kg/cm2；
ρ 带束层平均直径，cm；
n 带束层层数；
w 带束层密度，根/cm；
α 带束层胶度；
K 安全倍数（轿车子午胎9-12 倍轻载子午胎一般在6.5 倍以上）；
S 单根帘线强力，kg/根
六、花纹
1、花纹深度
子午线轮胎胎面耐磨性比斜交轮胎高50—100%，它的花纹深度可比斜交轮胎
浅一些。
2、表内花纹深度适于载重轮胎。
轿车子午胎的行驶速度高，它的花纹深度不宜太深，一般为6.5～9.0mm ,花
纹的深度与轮胎的使用条件，速度等级有关，下表为几种国外SR 级轿车的花纹深度。
厂牌 花纹深度，mm
米其林 ZX 6.8
皮列里 P8 6.9
登录普 SP4 7.4
固特异 G800 7.7
费尔斯通 P1 7.4
尤尼劳埃尔 P180 7.3
2、花纹的设计特点
A、花纹沟的设计
（1）载重子午线轮胎
a、曲折花纹沟加刀槽花纹沟或细沟分割花纹条。
B、用周向直沟加辅助花纹沟，用刀槽花纹分割花纹条。
（2）轿车子午线轮胎
a、块状花纹（曲折花纹沟用横向花纹沟分割花纹条）。
b、周向直沟加横向花纹沟
c、中间为周向直沟，两侧为放射状花纹沟
第二节 子午线轮胎制造工艺
一、子午线轮胎生产工艺流程
生胶及原材料加工贮存 自动或半自动称量，投料
密炼机塑、混炼 数百根钢丝帘线从锭子架引至压延机
压片、冷却、下料 钢丝帘线在压延机上覆胶
胎圈压出卷成 钢丝圈成型 胎圈存放
胶料切割成条 小部件冷喂料压出或压型 半成品存放
胶料热炼 胎面、胎侧挤出，定长切割及胶片压延 半成品存放
大卷钢丝帘布存放 钢丝帘布裁断 小卷帘布存放
外胎成型 胎坯检查，喷涂隔离剂 胎坯烘干 硫化 成品检验
分级入库 配套包装
二、子午线轮胎混炼胶制备
1．原材料准备
（1）钢丝帘线准备 钢丝帘线是子午线轮胎的主要原材料之一，钢丝帘线在使
用前要密封贮存，防止水汽侵蚀，防止生锈，要逐批对钢丝帘线进行平直度，残余扭转，破断力，扯断伸长率，粘着力及镀铜成分的测定，不及格的钢丝不能投入使用。
（2）不溶性硫磺的准备 为增加子午线轮胎半成品部件的粘着性，提高成型操作
的精度，防止半成品部件喷霜，子午线轮胎很多部件都需使用不溶性硫磺，如胎体帘布胶，带束层胶料，胶芯胶料和胎肩垫胶等。但不溶性硫磺在贮存过程中易发生晶型转变，特别是温度较高或湿度较大，更易由不溶性结构转变为可溶性的普通结构。所以要定期检查，一般控制不溶性硫磺的贮存时间不超过半年。
加工性能影响较大，应定期检查，严格控制他们的含水率，要求不小于1%。
2．子午线轮胎混炼工艺
（1）子午线轮胎胶料特点 与普通斜交轮胎胶料相比，子午线轮胎胶料有三个
特点。 定伸应力高，含硫量高，胶料粘性大。
（2）子午线轮胎混炼特点 子午线轮胎胶料的混炼工艺与普通斜交轮胎相似，
但一般来说，绝大多数厂家早已用密炼机代替开炼机，混炼系统实现炭黑自动输送、称量及投料，油料采用管道输送，用能量控制或温度控制胶料的混炼周期，整个过程基本实现自动化操作。由于子午线轮胎胶料性能与普通斜交轮胎完全不同，在混炼工艺中要注意以下几点。
①称量准确 应对不同配合剂用不同季度范围和称量范围的衡器来衡量。
②严格控制加硫温度 子午线轮胎胶料中多使用不溶性硫磺，在85º 以上温度
时，不溶性硫磺很易晶型转化，成为可溶性硫磺，造成胶料喷霜，降低胶料粘着性。
③多段混炼 钢丝帘布胶可采用两段或三段混炼，三角胶芯要用三段或四段
混炼才能保证混炼胶质量。
④混炼胶检查 胶料要进行常规的物理机械性能检查，如可塑度、密度、硬度、
拉伸强苏、定伸应力，扯断伸长率，永久变形和焦烧性能等，对钢丝帘布胶还要进行粘合性能试验，严格把好质量关。
三. 胶料压出
子午线轮胎工艺特点之一是半成品部件多，不同部件要用不同的工艺方法，其
中胎面胶、胎肩垫胶、上下三角胶芯、内衬层胶等均由压出工艺方法来制备。
1. 胎面压出
子午线轮胎胎面半成品由于成型工艺要求，胎面和胎侧胶必须分开。胎面和胎侧的压出与普通斜交轮胎基本相同，但其尺寸的准确性和稳定性要求更为严格。
子午线轮胎胎面压出可采用热喂料或冷喂料挤出机来制造。
（1）热喂料胎面复合挤出 采用两台热喂料挤出机，用机头复合或机外复合的方
法制备胎面。工艺方面要注意以下几点。
①严格控制混炼胶质量
②供胶均匀，出胶量与供胶量基本平衡，还要保证所供胶料的温度和可塑度均匀一致，防止挤出温度和挤出膨胀的变化。
③挤出温度控制，挤出温度对半成品尺寸稳定性有很大的影响。一般要求供胶温度为85～90º，挤出机各部位温度要分段控制，进料处为常温，机身为35～50º，
机头为75～85º，口型板温度不能超过100º。
（2）冷喂料胎面复合挤出 冷喂料复合挤出有很多优点，如尺寸稳定性好，
工艺简化，减少能耗等，所以广泛用于子午线轮胎的胎面挤出。但冷喂料挤出机因直接使用密炼机排下的混炼胶，混炼工序的设备要做相应的改变，如在密炼机排料下设置挤出机，通过挤出机压出一定宽度和厚度的胶条，并进行冷却及涂隔离剂，放到锌盘上，待下工序直接供冷喂料挤出机使用。
2．钢丝圈的钢丝覆胶及制造
子午线轮胎由于钢丝圈所受应力比普通斜交轮胎大30～40%，为提高强度，大多采用圆型或六角形钢丝圈。子午线轮胎胎体帘布层数少，只能采用单钢圈。
制备钢丝圈一般先使钢丝通过挤出机，并采用特殊的T 型机头使钢丝包覆橡
胶，然后用专门设计的钢丝圈卷成装置来保证得到所需的断面形状。
钢丝覆胶所用挤出机可用热喂料或冷喂料挤出机。
胎圈成型是将钢丝圈、胶芯和胎圈包胶或包布组成一体的过程。
3.