最新午线轮胎结构设计方法概述课件PPT.ppt 140页

'午线轮胎结构设计方法概述 子午线轮胎的胎体帘线呈子午向排列，采用具有抗屈挠刚性的带束缓冲结构。带束层决定了子午线轮胎的形状和轮胎构件中由内压引起的初始应力。可以认为：带束层是子午线轮胎中的主要受力部件。由于轮胎几何形状复杂、组件构成不均匀以及大变形的特点，要准确描述内压应力是相当困难的。尽管在斜交轮胎中应用薄膜理论和网格分析取得了一定的成功，但对子午线轮胎而言，这些方法在带束区域是不正确的。因为不同帘布层里的帘线之间的负荷分布难以确定，这种结构是超静定的，大多数经典板壳理论不能直接应用于轮胎分析。 有限元分析虽然是一种比较有效的工具，但作为一种数值计算方法只能作为分析的辅助工具。在计算子午线轮胎内压应力时最好能有一套比较适用的解析或半解析的分析方法来刻画出轮胎的力学本质。 先将本文中涉及的一些数值和符号加以说明，见图1。 其中：rk：胎里半径rc：轮辋点半径a：椭圆内轮廓曲线径向半径b：椭圆内轮廓曲线横向半径c：轮辋半宽rm：零点半径R：轮辋点以上椭圆弓形面积形心点半径RD：支撑带束层的胎体宽度边缘点半径 bd：支撑带束层的胎体轴向半宽m：m=rk-rcn：椭圆底部到轮辋点的距离p：充气内压g(s)：带束层内压分担率N：胎体帘线总根数Tb：带束层周向内压总应力TB：钢丝圈周向内压总应力TC：胎体单根帘线张力 第三节受力分析1.总体分析轮胎充气平衡时，内压P垂直作用于胎腔内壁，轮辋点C´受到几何约束固定不动;胎冠区有效支撑宽度的范围内的胎体受到带束层箍紧力的约束。视接触压力为主动力，则子午线轮胎充气平衡时所受主动力作用如图2所示。 假设胎冠中心处产生一个虚位移dm(图3)，胎腔体积发生变化dV，变化过程中内压恒定垂直于胎腔内表面，所以胎腔储能增加。由于体积变化较小，可以认为内压P基本不变，PdV就是内压所做的虚功。 带束层对应的区域(轴向坐标为X)上,接触压力f(x)的方向与作用点的位移dλ(x)的方向可以认为近似相反,所做的虚功为:根据虚功原理有：进一步引入简化假设，即： 以F表示胎冠断面周长单位长度所对应带束末端之总接触压力，即则有:求出带束周向总应力为：根据F.富朗克的结论，内压分担率g(s)的分布曲线比抛物线更接近梯形，所以这里近似假设：g(s)是常数， 则接触压力：内压分担率为：2.胎体帘线的受力分析将轮胎沿胎冠中心周向切开，且沿断面零点半径rm处周向剖开，用外力平衡条件取代内力平衡，图4和图5分别是断面和剖面示意图。 内压P在带束部位变成P-Pb，即(1-g)P。设单根帘线张力为TC，则轴向力平衡条件为：此式与F.波姆导出的帘线张力计算公式相同，物理意义相当明确。 3.钢丝圈受力分析在本文阐述的问题中，由于橡胶材料的受力忽略不计，所以可以假定：假设4：子午线轮胎胎体帘线的张力连续，而且处处相等。假设5：轮辋仅提供轴向约束，径向约束则完全由钢丝圈提供。假设5的含义即：胎体帘线经过轮辋凸缘后于径向将其张力完全传递给钢丝圈。因此，钢丝圈受到的径向力之周向线密度为:(式中rB为钢丝圈半径) 相应的，根据图6所示的力平衡关系，钢丝圈周向应力为： 第四节.计算公式推导如图7，以椭圆弧为充气子午线内腔断面平衡轮廓，以中心为原点，水平轴为X轴建立直角标架，椭圆的长轴和短轴分别是b和a，C´是轮辋点。 椭圆方程为：将C´的坐标代入椭圆方程,得到:则由几何关系有： 代入整理得:当发生虚位移dm时,a、b、n都随之变化，c保持不变。将(1)式两端微分，整理后得到：帘线长度是轮胎力学研究的一个重要参数，由于本文中使用了椭圆假设，导致求长时遭遇椭圆积分。为此，我们用一个在轮胎适用范围内具有准2次精度的近似式来求解，设椭圆半周长为L0，轮辋点以下椭圆弓形的半弧长为L1，使用近似式(3)来代替L0： 根据表1中数据的比较可知，该近似式具有较高的精度，即便对于高宽比0.5左右的超低断面轮胎，依然可以达到万分之二的精度。 对于L1，采用下式近似，该式的几何意义是采用圆弧长度代替椭圆弧长。其精度在表2中显示。这里补充一点说明：根据轮胎设计的实际情况，比值c/a一般处于0.65到0.85之间；高宽比为便于比较，取值和表1相同，为：1.0到0.5。该式精度不如周长近似式，但仍可满足工程精度的要求。显然：上面的公式基于帘线长度不变的假设，即L是常数。 在近似函数的选取上同时也要考虑1阶导数在定义域上的充分逼近，所以对上式微分得：将(3)式微分并整理得：将(4)式微分并整理得：(c为常数)将(2)、(6)、(7)式代入(5)式并整理得到: 其中：根据(8)式，令：则有：因为：根据(2)和(9)式对(10)式微分得： 令:则有：以上得到了a,b,n三个未知量用m表示的关系式。 根据第二章的推导，带束周向应力为：由此可见，只要求出dV/dm，则Tb确定。以下来计算dV/dm。如图8所示，S是轮辋点直线和内轮廓所围的弓形面积，VA是图8中阴影部分的体积，根据轮辋点的定义，VA是不变量，R是S的形心半径。 所以有对于S，成立经过简单的积分计算得到：对(14)式微分并将(11)式代入整理得： 其中：形心半径R通过下式计算：经过计算得到：对(16)式微分并将(11)、(15)式代入整理得： 其中：现在将(13)式对m求导，并将(15)、(17)式代入整理得到：将(18)式代入(12)式就得到最终的计算公式： 第五节.简易计算方法第四节所展示的算法是基于理论推导的方法，但计算步骤较为烦琐，对于实际使用，如果能找到一种较为简化的计算方法，无疑可以提高工作效率。接下来换个角度进行考察，取轮胎的1/4圆周进行力学分析。 如图9，x方向的力平衡方程：其中i是x方向的单位向量。容易知道：S0就是图10中的阴影部分的面积。所以得到： 根据图10有，第二章曾经导出了内压分担率和钢丝圈周向应力的方程：将(20)、(21)和(22)式联立解得： 这组方程中，只有RD和bD是未知数，如果能够获得RD和bD，则问题解决。经过研究，我们发现，如果令：则计算出的数据和(19)式得到的数据很好的吻合，见表3的验证。从结果对比来看，该简易公式具有相当的可信度。 二、子午胎箍紧系数的计算原理和方法第一节.概论帘线冠角是影响斜交轮胎形状和各种力学性能的最重要参数；带束层则是决定子午线轮胎几何形状和轮胎构件中内压初始应力分布以及轮胎的各种力学特性的最重要的部件。带束层对子午线轮胎的这种影响一般采用所谓箍紧系数来描述。箍紧系数定义如下，H----无带束层充气轮胎断面高度(按胎体第一层帘布计)；H´----有带束层充气轮胎断面高度。 子午胎箍紧系数K的研究内容涉及到以下几个方面：1、K与子午胎断面几何参数(断面宽B、高宽比H´/B、冠部胎体曲率1/ρ、支撑带束层的胎体宽度bk)的关系；2、K与子午胎的力学参数(胎体帘线应力、带束层帘线应力、轮胎径向刚性)的关系；3、K与结构设计工艺参数(带束层宽度)的关系；4、K与轮胎使用性能(胎面磨耗、充气压力标准)的关系。由此可见，箍紧系数K是子午线轮胎的一项重要的几何参数和力学参数。 本文在简要地阐明K值理论计算的困难所在和实际测定K值的局限性之后，从力学平衡条件分析出发，揭示出无带束子午线轮胎应具有的一个几何特性：为了简化计算过程，考虑到椭圆与薄膜理论平衡轮廓具有实际上足够的近似精度，故借助椭圆来进行计算，但对轮辋点坐标则需采用回归拟合校正。从已知初始数据出发，加上(2)式和帘线长度不变的条件，迭代求解，只需迭代四至五次便可求得足够精确的解，从而计算出子午胎的箍紧系数。 第二节.K值计算的困难与实测之局限从箍紧系数K的定义式(1)可知，欲求K值，关键在于求得H值。因此，首先应求解无带束子午胎的充气断面形状。以薄膜理论为基础结合余弦法则和网格分析所得到的斜交胎充气平衡轮廓的数学解析式已为人们所熟知：其中αk为帘线与周向所构成的冠角，当上式外推至αk=90°时有： 为了确认外推而得的(3)式就是无带束层子午胎充气平衡轮廓，同时也为了便于看清应用(3)式来计算K值的困难，不妨在此从另一个角度来进行推导。考虑到平衡时为能量稳定态，即定断面周长与r=rc之间所包围的面积绕Z轴旋转一周所得之容积最大(见图1)。即， 在(l为轮辋点间帘线周长之半)的条件下，求解Z=Z(r)，使取极大值。采用变分法求解，拟合欧拉函数：则有： 断面上r处曲线曲率1/ρ为：由(4)解得：设水平轴半径为rm，则z′(rm)=0,代入(6)得： 在冠顶点rk处，要求z′(rk)=∞，即代(9)入(5)得曲率半径：代(8)、(9)入(7)得： (3)式与(11)式完全相同，故(3)对于无带束子午胎是成立的。从(11)式的推导可见，只有已知rk和rm时才能唯一地确定一条平衡轮廓曲线，而在我们要研究的问题中，rk、rm均为未知，在这种情况下要作出一条无带束子午胎平衡轮廓曲线，使它不仅通过给定的轮辋点，而且轮辋点间的弧线长度要等于给定的长度l0,换句话说，从(3)式出发来解决这一问题无异于一个四维点的搜索问题。即使我们采用相似性处理，即令rk长度为一个单位长度，把四维点的搜索降为三维点搜索问题，这种搜索计算量仍是相当可观的，特别是每一步搜索部包含着椭圆积分值——轮辋点宽和弧长，因而相当困难。 如果从另一个角度考虑，即把问题视为一端固定在轮辋点上，一端沿r轴z=0上移动的可动边界变分问题，由于被积函数中含有椭圆积分式，斜截条件丝毫也未降低求解问题的难度，最终仍是无法求解。正是由于理论计算存在上述困难，至今尚未见有关箍紧系数理论计算方法的文献报道，一般是通过试验进行实际测量。H值实测法简述如下：1、无带束子午胎的制备，当欲测定某规格子午胎的K值时，需要特制一条无带束子午胎，即原带束层部件采用几何尺寸完全相同的低定伸胶料代替，其它各部件尺寸保持不变； 2、H值的测定：硫化好的无带束子午胎停放24小时后按该层级单胎内压标准充气。停放一段时间后检查内压并进行补气，停放24小时后轮胎的外径和断面宽趋于稳定，不再变化，此时测定该胎的充气尺寸，扣除材料厚度后即可得到子午胎无带束平衡内轮廓的断面高度H值、断面宽度值等，但水平轴半径很难进行准确地测量。按完全相同的条件测出有带束胎的充气平衡内轮廓断面高度H´，此后按(1)式即计算得到了该规格轮胎的箍紧系数K值。上述试验本身虽然还存在一些问题(诸如怎样才能保证有带束和无带束胎的轮辋点坐标位置完全相同和轮辋点间帘线长度完全相等等严格的工艺问题)会影响到该规格K值精确度，但此处不拟深入讨论。这里仅指出实测方法的局限性及其缺陷。 由于有带束胎的充气平衡形状与模型极接近，而无带束胎的充气平衡形状与模型差异甚大，轮胎上各橡胶部件均产生相对较大的应变，这种应变力对平衡轮廓的实际形状有影响，这种影响应予剔除，但不大容易做到。即使做到了，这种测定方法的应用也存在着极大的局限性，即，此法不能分析外厂牌子午胎，同时，即使对于子午胎生产厂家而言，箍紧系数值也是在试制轮胎阶段测得，而不是在设计阶段就能知道的，不能预先进行选取控制。综上所述，箍紧系数的理论计算困难重重，实际测定又并非良法，不得不另辟蹊径。 第三节.无带束子午胎平衡轮廓的一个几何特征在分析子午胎的内压应力时，曾依据带束层的实际内压分担率g(s)的分布，胎体对带束层的支撑宽度bD边缘点D的径向坐标RD建立起轴向力平衡条件：其中：N——胎体帘线总根数；Tc——单根胎体帘线张力；rm——水平轴半径；rk——平衡内轮廓胎冠处半径；P——充气内压 周向力平衡条件：其中：Tb——带束层周向力；TB——钢丝圈周向力；S0——面积(见图2)又对于无带束子午胎：bD=0,Tb=0,RD=rk,代入(12)式得： 上式代入(14)式得：将Tb=0代入(13)式得：上式代入(15)式得：上式即(2)式。通过无带束子午胎的充气平衡条件的力学分析，导出了(2)式，首次揭示出无带束子午胎充气平衡轮廓曲线具有的一个重要几何特征。这一特征的发现，使得从理论上求解箍紧系数有了新的理论依据。 事实上，由图2有:至此，我们可以肯定，(2)式是严格成立的，无带束子午胎平衡轮廓的这一几何特征可以作为计算子午胎箍紧系数的基本原理，它的作用在于将原来的三维问题降至二维。 第四节.椭圆曲线与薄膜平衡轮廓曲线的比较国外早就有人把椭圆当作充气轮胎的平衡轮廓来进行力学分析。是否可利用椭圆代替薄膜平衡曲线来简化计算呢？为此通过大量的计算来比较两者的近似程度。表1表5中列举了面积比较，断面形状的比较和弧长的比较数据，并绘制了图3图4。这里的比较是在两种曲线模式具有相同的rk/rm值和相同的断面宽b的情况下进行的。 通过对计算数据的仔细分析和作图观察，可以认为：1、两种不同的数学模式几乎有相同的面积S0和弧长l0,其间的微小差异不致影响到实际需要的计算精度；2、断面形状在水平轴以上二者极为接近，只是在水平轴以下靠近轮辋点附近才有较明显的差异ΔZ，特别是对于无带束子午胎的断面形状，二者在轮辋点附近差异较大。为了不致影响到精度，当用椭圆代替薄膜平衡轮廓时，水平轴以下的断面形状需作适当校正。为了消除ΔZ，从椭圆曲线回复到薄膜平衡轮廓曲线，用最小二乘法，采用F检验拟合的回归校正式如下： a)A0=90度时：y=-0.002609034+0.0280236x2-2.236683x1x3+0.5090701x22-1.075544x2x3+2.7063x32(16)此时置信度为99%，相关系数为0.9999331。b)A0=3644时：(Z1-Z2=yxRk)y=-0.0032292-0.5641067x1+0.111752x2+0.4166261x3-3.597923x12+1.96383x1x2+7.061253x1x3-2.424237x2x3-2.904175x32(17)这里置信度为99%，相关系数为0.9839018。在(16)和(17)式中，x1=b/rk;x2=1-r/rk;x3=c/rky=ΔZ/rk (16)和(17)式相比较，(17)式适用于有带束平衡轮廓校正,由于(17)式y值极小,不进行校正亦可达到工程精度。(16)式更为重要些。如果在无带束平衡轮廓时应用(16)式进行轮辋点校正之后，用椭圆代替薄膜平衡轮廓来进行计算便已能满足实用的精确程度。另外，为了进一步简化椭圆弧长的计算，采用第二章得到的近似式： 第五节箍紧系数K的计算方法1.充气子午胎基本尺寸的测取。根据充气子午胎的平衡轮廓外形尺寸和实际材料分布确定出下列各值：轮辋点的座标c，rc断面宽度之半b胎里半径rk轮辋点间的帘线长度L 2.基本计算公式的推导：根据第二章的公式推导我们得到一组微分方程式，如果m变化了m，依上式近似地有：a=Emb=DEma´=a+a=a+Em(18)b´=b+b=b+DEm(19)m´=m+m(20) 将(18)、(19)、(20)代入(2)式得：展开整理后令：则有： 将(26)(28)代入(16)求解y，则得到：上述推导应用到椭圆固有的几何性质、椭圆弧长近似式、过二定点(轮辋点)的椭圆弧长在形变为新的椭圆弧(m变为m+dm)时保持弧长不变的微分关系式。 利用无带束充气平衡轮廓几何特征(2)求解m变化初值m，利用(16)式将薄膜平衡轮廓上的轮辋点移到具有相同rk、rm、rc和断面宽b的椭圆上去的(25)-(30)式。换言之，上述过程系在满足(2)条件下对弧长不变且使薄膜平衡轮廓通过给定轮辋点座标的初次搜索。此时，一组原始数据c、rc、b、rk变为c´、rc´、b´、rk´，(rk´=rk+m)，称为零级近似，记为：b0=b´；c0=c´；rk0=rk´而rc在整个搜索过程中将保持不变。 由于充气子午胎轮辋点间帘线长度L不解剖出断面很难进行测量，即使测量也很难测得非常准确，因而，一般可从原始数据进行计算，并通过弧长近似公式计算L值。当从零级近似数据出发计算出l0的零级近似值时，显然由于c变化c´引起了l0的变化，同时，由于m并非一个微量，(18)、(19)式又带来了较大的误差，引起l0有较大的变化，为此必须对l0值进行下述调整：其中：Ha和Hb的计算参考第一章的公式。 则再由近似式计算新的l0值，如果此时dl并非足够小，比如，dl大于0.1mm，则把a0´、b0´看作a0、b0，再重复(32)(34)的过程，如此反复进行，一般进行四次便可使dl0.1mm，此时的a0´、b0´、m0´即为满足弧长不变条件下求得的一组新值。 上述调整必然又使(2)式不能成立，因此，把c、rc、b0´、rk0´看成一组新的原始数据，重复(18)(30)的上述过程，即再次调整m、C，计算出新的b´、c´、rk´,称为一级近似，记为b1、c1、rk1。上述过程每重复一次，便可得到高一级的近似解，即得到b2、c2、rk2；b3、c3、rk3；；bn、cn、rkn。在整个过程中，rc始终保持不变。由于上述迭代过程收敛速度较快，一般五级近似已经足够精确。上述二维搜索采用椭圆近似迭代逼近，用人工计算当然显得过于繁琐，但可以编制程序计算。在求得n级近似值之后，立即可以求得箍紧系数的n级近似解：其中rnm为着合轮辋的半径。 随着n的增大，kn=kn–kn-1kn的值将很快接近于0。上述求解过程中应注意到(30)式中的c值始终不变，c是将薄膜平衡轮廓上的c值调整到椭圆曲线上去。 第六节计算举例与结果分析经编程后在IBM机上对十七种不同厂牌、不同规格的轮胎进行了四级近似计算，结果均较满意，其中四条胎的计算结果列于表6中。其中“薄膜”分析栏系按四级近似解中的Rk和Rm值，取冠角90在微机上积分(按(3)式)得到断面宽与轮辋点的座标，以及弧长。从表6的数据分析：1、K处于在0.07附近，与文献介绍相符。经计算，国外厂牌(大象、桥石)胎K值均在0.07与0.08之间。2、无带束胎仍有K值，但K很小，这是由于橡胶形变产生箍紧力所致。 3、无带束胎轮辋点偏高，因此虽然帘线长度与双钱9.00R20相差很小，但当rc取同一值时，其帘线长度长出几个毫米。在特殊制造无带束胎时，如何保证轮辋点座标不移动，轮辋点间帘线长度不变化，还值得进一步研究。但从近似解与原始数据相差很小着一点以及k4=0.00648来看，可以认为，本方法的计算值与实测值非常一致。4、箍紧系数作为一个描述几何形状的特定参数，应保持无带束胎和有带束胎轮辋点以上帘线长度相同，但K值定义式中未明确这一点，因此实际测量时，可根据自己的理解制定出不同的测试条件，则对于同一条子午胎将测得不同的K值。为使K值具有唯一性，应附加一个条件。从试验测试角度讲，附加充气内压条件最为方便，但不尽合理，因为此时K值还与胎体帘线的伸张模量有关，因此只能以帘线长度不变作为附加条件。 5、由于改善了近似公式，所以本方法不仅适用于载重子午胎，而且也适用于轿车子午胎。6、随着高宽比的不断减小，K值逐渐增大，50系列的K达到0.22左右。7、用本文计算方法计算出的箍紧系数值与国外文献报道值相符，且与实测值符合，因此采取这种方法进行计算是可靠的。 子午线轮胎内压应力计算公式推导： 食物按来源可分为两类12植物性食品动物性食品畜禽肉类蛋类乳类水产品类等粮谷类豆类蔬菜水果等 食物营养价值*（nutritionalvalue）：是指各种食物所含营养素的种类和数量能满足人体营养需要的程度不同。营养价值高：所含营养素种类齐全、数量及其相互比例适宜、易被人体消化吸收营养价值低：所含营养素种类不全，或数量欠缺，或相互比例不适宜，不易被机体消化吸收。食品营养价值的影响因素—种类、品系、部位、产地、加工等 第一节植物性食物的营养价值植物性食物：包括谷类、豆类、蔬菜、水果和菌藻类营养价值—人类营养素的主要来源 一谷类谷类内容：包括大米、小麦、玉米、小米、高粱、莜麦、荞麦等谷类特点：1、人体能量的主要来源——（66%的能量，55%的蛋白质）2、在我国人民膳食中占有重要地位——（较多B族维生素和矿物质） （一）主要营养成分及组成特点1、蛋白质蛋白质约7-12%，稻谷<小麦粉<小麦胚粉赖氨酸含量相对低，质量不及动物性蛋白2、脂类约0.4-7.2%，小麦胚粉>莜麦面>玉米>小米，小麦粉较低，稻米类最低。组成多不饱和脂肪酸，质量较好。 3、碳水化合物含量最丰富（多数70%以上），集中在胚乳中稻米>小麦粉>玉米，其中籼米>粳米主要为淀粉，以支链淀粉为主4、维生素以B族维生素为主，如VB1、B2、烟酸、泛酸等VB1和烟酸含量较多，是我国居民膳食中的主要来源玉米、小米中含有少量的胡萝卜素主要分布在糊粉层和谷胚，加工越细，V损失越多玉米的烟酸为结合型，不易消化吸收 5、矿物质1.5-3%，主要在谷皮、糊粉层中主要是钙、磷、钾、钠、镁等小麦胚粉中铁少，其他均高大麦—锌、硒 （二）合理利用（加工、烹调、贮存、搭配）1、谷类合理加工谷类加工有利于消化吸收，但蛋白质、脂类、矿物质和维生素多分布在谷粒表层和胚芽内，故加工越细，营养素损失越多（尤以V和矿物质明显）1950—九二米八一粉；1955—九五米八五粉2、谷类合理烹调淘洗：次数多+浸泡hr长+水温高营养素损失多不当烹调方式：加碱蒸煮、炸油条损失严重因此，稻米要少搓少洗、面粉蒸煮加碱适量，少炸少烤 3、谷类的合理贮存一定条件下可以储存很长时间而质量不变但环境变化，如含水量高+湿度大+温度高霉菌生长，最后腐烂变质因此，谷类食品应贮存于避光、通风、干燥和阴凉的环境4、合理搭配由于赖氨酸含量低，故谷类宜与豆类和动物性食物混合食用，以提高蛋白质的营养价值 二豆类及其制品大豆类:黄、青、黑、褐和双色大豆豆类其他豆类:蚕豆、豌豆、绿豆、小豆等豆制品：由大豆（或绿豆）等原料制作的半成品，包括豆浆、豆腐、豆腐干等 （一）主要营养成分及组成特点1、蛋白质含量较高，约20-36%，大豆类>其他豆类，豆制品含量差别大（豆腐干>豆浆、豆腐脑）完全蛋白，但赖氨酸多，蛋氨酸少，利用率低2、脂类约15-20%，大豆类>其他豆类，豆制品差别较大（豆腐、豆腐干>豆浆）不饱和脂肪酸居多（油酸、亚油酸和磷脂）—高血压、动脉粥样硬化者的理想食物 3、碳水化合物其他豆类最高（>55%），大豆类（34%），豆制品普遍较低（1%-10%）大豆类组成复杂，多为纤维素和可溶性糖，淀粉少，难消化其他豆类碳水化合物主要以淀粉存在，含少量糖 4、维生素含胡萝卜素、VB1、B2、E、烟酸等胡萝卜素和VE>谷类，VB1较少，烟酸差别小5、矿物质2%-4%，大豆类>其他豆类>豆制品钙钾钠>谷类，微量元素<谷类此外，含有丰富的膳食纤维 （二）豆类及其制品的合理利用不同加工和烹调方法，明显影响大豆蛋白质的消化率大豆中的抗胰蛋白酶因子能抑制胰蛋白酶的消化作用，使大豆分解为难以吸收利用的氨基酸，因此，需加热煮熟后食用。与谷类混合食用，发挥蛋白质的互补作用膳食纤维含量高，降低血清胆固醇，预防冠心病糖尿病和肠癌。 三蔬菜类按结构和可食部分不同，分叶菜类、根茎类、瓜茄类、鲜豆类和菌藻类（一）主要营养成分和组成特点1、叶菜类包括白菜、菠菜、油菜、苋菜、韭菜等是胡萝卜素、VB2、C、E、矿物质和膳食纤维的良好来源绿叶蔬菜和橙色蔬菜维生素含量较丰富，胡萝卜素含量高 2、根茎类包括萝卜、胡萝卜、藕、山药、马铃薯等胡萝卜中胡萝卜素含量最高；大蒜、洋葱、芋头中硒最高3、瓜茄类包括冬瓜、南瓜、黄瓜、茄子、番茄、辣椒等水分含量高、营养素含量相对低4、鲜豆类包括毛豆、扁豆、四季豆、豌豆等与其他蔬菜相比，营养素含量相对较高5、菌藻类包括食用菌（木耳、香菇等）和藻类（海带、紫菜等），富含各种营养素（尤其微量元素） (二)合理利用（选择、加工、烹调与菌藻）1、合理选择丰富的维生素，叶>根，深>浅，嫩>枯因此选择新鲜、色泽深的蔬菜2、合理加工和烹调先洗后切，避免损失维生素和矿物质洗后不宜久置久泡，避免维生素氧化尽可能急火快炒，可加少量淀粉3、菌藻食物的合理利用保健作用，多糖物质能提高人体免疫功能和抗肿瘤香菇—降血脂黑木耳—防血栓、动脉粥样硬化海带—缺碘甲状腺肿 四、水果类包括鲜果、干果和坚果，主要提供矿物质和维生素（一）主要营养成分和组成特点1、鲜果及干果类鲜果种类多，有苹果、橘子、桃、杏、李等，因水分含量高，营养素含量相对较低干果是新鲜水果经加工晒干制成，如葡萄干、杏干、蜜枣、柿饼等。由于加工维生素损失较多（尤VC），但便于储存，又别具风味，有食用价值，食之甘甜 2、坚果按脂肪含量不同分为油脂类（核桃、花生、瓜子等）和淀粉类（栗子、银杏、莲子等）按植物学来源分为木本（核桃、松子）和草本（花生、瓜子等）是VE和B族维生素的良好来源锌含量较高 （二）水果的合理利用富含维生素和矿物质以及大量非营养物质，可防病治病，也可治病（梨对肺结核、急慢性气管炎和上呼吸道感染患者有辅助疗效，对产妇、胃寒、脾虚腹泻者不宜；红枣，可增加机体抵抗力对体虚乏力，贫血适用，但龋齿疼痛、下腹胀满、便秘结者不宜食用)鲜果类水分高，易腐烂，宜冷藏含油坚果不饱和程度高，易受氧化或霉变，放阴凉干燥处，隔绝空气 第二节动物性食物的营养价值动物性食物：包括畜禽肉、蛋类及其制品、水产类和乳类及其制品营养价值—人体优质蛋白、脂类、脂溶性维生素和矿物质的主要来源 畜禽肉畜禽肉包括畜肉（猪牛羊等的肌肉、内脏及制品）和禽肉（鸡鸭鹅的肌肉及制品）营养价值和食用价值高，可制成各种美味，饱腹作用强（一）主要营养成分及组成特点1、蛋白质10-20%，含量因动物种类、年龄、肥瘦程度及部位而异一般心、肝、肾等内脏器官蛋白质含量高 2、脂类因动物品种、年龄、肥瘦程度和部位而异猪>羊>牛，鸭、鹅>鸡必需脂肪酸低于植物油脂，营养价值低于植物油脂，畜类脂肪价值低于禽类脂肪价值3、碳水化合物0-9%，主要以糖原形式存在于肌肉和肝脏中动物宰前因疲劳，糖原含量下降，宰后放置过久也下降4、维生素B族维生素和VA为主，内脏>肌肉5、矿物质0.8-1.2%，内脏>瘦肉>肥肉铁以血红素形式存在，消化吸收率高 （二）畜禽肉的合理利用因含有较多赖氨酸，宜与谷类食物搭配食用，发挥蛋白质互补作用宜分散食用，不应集中食用畜肉脂肪（饱和脂肪酸）和胆固醇含量高，比例不宜过高，过高易引起肥胖、高脂血症禽肉不饱和脂肪酸多，老年人和心血管疾病者宜选用 蛋类及蛋制品蛋类包括鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋等以及其加工制成的咸蛋、松花蛋等营养素含量丰富、质量好，营养价值高（一）主要营养成分及组成特点1、蛋白质12%左右，蛋黄>蛋清，咸蛋或松花蛋略高组成和人体需要最接近，生物价最高赖氨酸和蛋氨酸含量高，和谷类、豆类混食 2、脂类绝大部分（98%）在蛋黄内，几乎全部以与蛋白质结合的良好乳化形式存在，消化吸收率高蛋黄中还含有极高的胆固醇，蛋清没有3、碳水化合物含量低，1-3%，蛋黄>蛋清4、维生素含量丰富、品种完全，包括B族维生素，VA、C、D、K等，绝大部分集中在蛋黄内5、矿物质主要集中蛋黄，铁、磷、钙等（二）蛋类合理利用生蛋清中存在抗生物素和抗胰蛋白酶，不能生吃，故要烹调加热，但过度加热，影响食欲和消化吸收 三水产类水产品：由水域中人工捕捞、获取的水产资源包括鱼类、软体类、甲壳类、海兽类及藻类水产食品：可供人类食用的水产资源加工而成的食品水产类—蛋白质、矿物质、维生素的良好来源（一）鱼类海水鱼和淡水鱼；深海鱼与浅海鱼1、主要营养成分与组成特点①蛋白质：15%-25%，氨基酸组成较平衡，与人体需要接近，利用率高 ②脂类：1％一10％，分布在皮下、内脏周围，肌肉组织中低；多由不饱和脂肪酸（>60%）组成熔点低，消化吸收率达95％③碳水化合物：1.5%，含量低主要存在形式是糖原，其含量与致死方式有关④维生素：VB2、A、D、烟酸含量高，VC低，鱼油和鱼肝油富含VA、D、E⑤矿物质：1-2%，锌和硒含量，海产鱼类含碘丰富2、合理利用①充分利用鱼类营养资源—优质蛋白和不饱和脂肪酸，改善营养不良和预防慢性病②防止腐败变质和中毒—及时保存加工 （二）甲壳类和软体动物类包括虾、蟹、扇贝、贻贝、乌贼、章鱼等1、主要营养成分及组成特点蛋白质在15%左右，含全部必需氨基酸，牛磺酸高脂肪（1%）和碳水化合物（3.5%）含量较低维生素含量与鱼类相似矿物质多在1-1.5%，钙、铁、锌、硒丰富2、合理利用肉质鲜美—呈味物质有关（鱼类、甲壳类的氨基酸、核苷酸；贝类的琥珀酸和钠盐） 四乳类及其制品乳类：哺乳动物的乳汁，常见牛奶和羊奶奶制品：乳类经浓缩、发酵等工艺制成，奶粉、酸奶（一）主要营养成分及组成特点几乎含有人体需要的所有营养素，VC少，其他均高1、乳类①蛋白质：牛乳>羊乳>人乳分酪蛋白与乳清蛋白两种优质蛋白质，生物价为85，容易消化吸收②脂类：水牛乳脂肪含量最高；随季节、饲料有变化③碳水化合物：人乳>羊乳>牛乳；主要为乳糖，有利钙等矿物质吸收，对幼小动物和有些成人作用不同 ④维生素含有几乎所有各种维生素，含量差异较大⑤矿物质富含钙、磷、钾、镁等矿物质，发酵乳是天然钙的良好来源2、乳制品包括炼乳、奶粉、酸奶等①炼乳：淡炼乳，适合婴儿和对鲜奶过敏者；甜炼乳，不宜用于喂养婴儿②奶粉：全脂奶粉；脱脂奶粉；调制奶粉 ③酸奶：鲜奶发酵乳糖，预防乳糖不耐症，并含大量乳酸菌，营养丰富、易消化、调整肠道菌群、防止腐败胺类产生④干酪：富含无机质(特别是钙、磷)和乳酸，高蛋白和高脂肪，经过发酵更易被消化吸收（二）合理利用营养价值高，尤其含优质蛋白和钙，是婴儿喂养的副食和老弱病患者的常用营养鲜奶须经严格消毒杀菌后方可食用奶应避光保存，以保护维生素 第三节调味品和其他食品的营养价值一调味品调味品可分为发酵调味类、酱腌菜类、香辛料类、复合调味类、盐糖等五大类调味价值和一定的营养和保健价值（一）酱油和酱类调味品酱油和酱的营养成分与原料有很大关系：蛋白质（大豆>小麦）；糖（小麦>大豆）酱油还含有一定B族维生素，新产生VB12酱油和酱的咸味来自氯化钠；香气来自多种酯类、醛和有机酸 （二）醋类按原料分粮食醋和果醋；按生产工艺分酿造醋、配制醋和调味醋；按颜色分黑醋和白醋蛋白质、脂肪和碳水化合物不高，钙、铁丰富老陈醋碳水化合物含量高（三）味精和鸡精以谷氨酸单钠盐形式存在时鲜味最强，二钠盐时无鸡精、牛肉精等复合调味品赋予食物香味，增加鲜味，消除异味，但最好在菜肴加热完成后再加入（四）盐咸味是最基本的味道，来源于食盐—氯化钠健康人一日6g食盐既可满足机体对钠需要，摄入过量与高血压发生有相关性咸味与甜味互相抵消，酸味可强化咸味 （五）糖和甜味剂食糖主要成分为蔗糖，甜味的主要来源可以提供纯正甜味，调和百味，带来醇厚味觉，促进美拉德反应增色增香白糖和红糖两种，白糖有绵白糖和白砂糖 二食用油脂按来源分动物性油脂（猪油、牛油等）和植物性油脂（豆油、花生油等）（一）油脂的组成特点与营养价值甘油和脂肪酸组成油脂：植物油不饱和脂肪酸多，熔点低、液态、消化吸收率高；动物油饱和脂肪酸多、固态、消化吸收率较低植物油含脂肪99%以上，丰富VE和微量元素；动物油含脂肪90%以上，少量VA，其他与植物油类似（二）油脂的合理利用植物油膳食中不低于总脂肪来源的50%，动物油高血脂病人控制食用植物油不宜长时间储存，动物油也不宜过长 三酒（一）酒的分类和命名1、酿造方法：发酵酒、蒸馏酒和配制酒2、酒度：低度酒（<20%）、中度酒(20-40%)和高度酒(>40%)3、原料：白酒(粮食)、黄酒（高粱）和果酒（水果）（二）酒中的营养与非营养成分能量来源：乙醇、糖和微量肽类或氨基酸蛋白质以降解产物存在，含量因原料和酿造方法差别大；矿物质含量因原料、水质和工艺而有差异非营养成分：有机酸、酯、醛、酮等，决定酒的种类、档次和质量以及酒的营养、保健及其他生理作用 四茶叶（一）茶叶的分类1、发酵程度：发酵茶、半发酵茶和不发酵茶2、色泽：绿、青、黄、白、黑3、商品形式：条、碎、包装、速溶和液体茶4、采制工艺和品质：绿、红、乌龙、白、花、黑、再加工茶（二）茶叶中的营养与非营养成分营养物质：包括蛋白质、脂类、碳水化合物、多种V和矿物质非营养物质：多酚类、色素、茶氨酸、生物碱、皂苷（三）茶叶的合理利用失眠、溃疡病、营养不良、体胖和体瘦、夏秋冬季 第四节营养强化和保健食品营养问题的存在：由于经济发展不平衡、管理、教育、营养知识普及等原因，我国居民仍存在严重的营养不良问题，解决的根本措施是提倡平衡膳食、合理营养营养强化和保健食品的意义：研制和推广营养强化食品可以预防大规模人群的营养不良；研制生产保健食品可以减少某些慢性病 一营养强化食品1、食品营养强化---有关概念根据不同人群的营养需要，在食物中添加一种或几种营养强化剂以提高食品营养价值的过程为食品强化；经过强化处理后的食品称为强化食品；某些营养素或富含这些营养素的原料称为营养强化剂2、营养强化的意义①弥补天然食品的营养缺陷②补充食品在加工、储存、运输处理中营养素的损失③简化膳食处理，方便摄食④适应不同人群的营养需要⑤预防营养不良（缺碘地区食盐加碘预防甲状腺肿） 3、食品营养强化的基本要求①有明确的针对性②符合营养学原理③符合国家卫生标准④尽量减少食品营养强化剂的损失⑤保持食品原有的色、香、味等感官性状⑥经济合理、有利于推广二保健食品概述（一）保健食品的概念保健食品是食品的一个种类，具有一般食品的共性，能调节人体功能、适于特定人群食用，但不以治疗疾病为目的从适用人群看普通食品、保健食品和药物的区别 （二）中国保健食品的发展要求1、加强保健食品的科学研究2、规范保健食品的宣传（标签、说明书和广告）3、加强政府部门对保健食品的宏观指导和管理（三）保健食品常用的功效成分1、蛋白质和氨基酸类（大豆多肽和牛磺酸）2、具有保健功能的碳水化合物（膳食纤维、植物多糖）3、具有保健功能的微量营养素（硒和VE，钙和锌）4、功能性脂类成分（磷脂）5、功能性植物化学物（中草药）6、益生菌（乳酸菌、双歧杆菌） 三保健食品功能原理SFDA（中国食品药品管理局）公布受理的保健食品按功能分为27种，大致分为三方面：1、增强生理功能的保健食品，如增免疫、改记忆、缓疲劳、抗氧化等）2、预防慢性疾病的保健食品，如三降、减肥、增骨密度3、增强机体对外界有害因素抵抗力的食品此外，还有营养补充剂，即专门为人体补充营养素的保健食品 目前比较常见的保健食品主要涉及10种：1、改善生长发育2、增强免疫力3、抗氧化4、辅助改善记忆5、辅助降血压6、辅助降血脂7、辅助降血糖8、改善胃肠功能9、减肥10、增加骨密度 四保健食品的管理1996年卫生部颁布《保健食品管理办法》2005年SFDA颁布《保健食品注册管理办法（试行）》（一）保健食品的申报和审批：基本要求、申请和注册（二）保健食品的功能性评价：2003年《保健食品检验与评价技术规范》（三）保健食品的安全性评价：2003年卫生部《食品安全性毒理学评价程序和方法》（四）保健食品的生产经营：生产的审批和组织、产品宣传 第五节常见的食品保藏和加工技术一食品保藏技术（一）化学保藏和物理保藏1、化学保藏—利用腌渍和烟熏等化学方法①腌渍（盐渍和糖渍）：让食盐或食糖渗入食品组织内，降低它们的水分活度，提高它们的渗透压，借以有选择地控制微生物的活动和发酵，抑制腐败菌的生长，从而防止食品腐败变质，保持它们食用品质的保藏方法 ②烟熏：利用木屑等各种材料焖烧时所产生的烟气来熏制食品，以延缓食品腐败的方法1）冷熏法—食品周围的熏烟和空气温度低于22℃2）热熏法—食品周围的熏烟和空气温度120-140℃3）液熏法—液态烟熏剂浸泡或喷涂2、物理保藏—控制环境、气体或电磁波等物理手段①冷冻（低温）保藏：最普遍；冷却保藏和冻结保藏冷却保藏高于冻结点；冻结保藏低于冻结点②辐照保藏：放射性核素和低能加速器的射线进行辐照；使食品发生一系列变化，剂量越大，变化越大③高压保藏：干扰或者破坏微生物的生理功能，导致微生物死亡，并对生物营养成分发生一定变化 二食品保鲜技术（一）化学保鲜技术—利用抑菌或抗氧化的化学药剂1、防腐剂：能防止由微生物引起的食品腐败变质、延长食物保质期的食品添加剂抑菌原理—静菌作用：主要改变微生物的生长环境，控制微生物的生理活动，使微生物不进入急剧增殖的对数期，而停止在缓慢增殖的迟滞期2、抗氧化剂：能防止或延缓食品氧化，提高食品的稳定性和延长储存期的食品添加剂抗氧化作用以其还原性为理论依据脂溶性和水溶性（茶多酚和VC） （二）涂膜保鲜技术—在果实表面涂上一层高分子液态膜，干燥后成均匀的膜，隔离果实和空气的交换，抑制呼吸作用，改善硬度和饱满度，防止腐烂果蔬涂膜保鲜剂1、果蜡：最早使用，含蜡的水溶性乳液，色泽好，外表光洁、保鲜效果好2、可食用膜：天然高分子材料，透气性和阻水性好，无色无毒无味3、纤维素膜：良好的成膜性能，但对气体的渗透阻隔性不佳 三食品干燥技术干燥—从物料中除去水分，其目的是使食品具有良好的保藏性和节约运输费用常见的有普通干燥、冷冻干燥和喷雾干燥（一）普通干燥按照物料加工方式不同1、对流干燥：借对流方式传递热量2、辐射干燥：红外线、远红外线、微波等3、接触干燥：靠间壁的导热 （二）冷冻干燥将物料预冷至-40--30℃，液态水化为固态冰，提供低温热源，在真空条件下使冰直接升华为水蒸气的过程冷冻干燥包括冻结物品和升华分离结晶体干燥方法和过程：1、物料中水分的预冻结2、冻结物料进行升华干燥3、物料加热升温（三）喷雾干燥采用雾化器将料液分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程气流喷嘴式雾化；压力式喷嘴雾化；旋转式雾化 四食品浓缩技术浓缩—从液态食品中除去部分溶剂使食品浓度增加的技术按原理不同分为蒸发浓缩和冷冻浓缩（一）蒸发浓缩：利用溶剂和溶质之间挥发性的差异1、热敏性：加热温度和时间（高温短时、低温短时）2、结垢性：蛋白质、糖、果胶等遇热变性、焦化—提高液速，电磁和化学防垢3、粘稠性：蛋白质、糖等粘稠性增加—搅拌措施4、泡沫性：蛋白质多的食品蒸发沸腾时泡沫多—表面活性剂和机械装置 5、腐蚀性：酸性食品腐蚀蒸发器—选用好材料、方便更换6、易挥发成分：芳香成分和风味成分挥发逸出—回收（二）冷冻浓缩利用冰与水溶液之间固液相平衡的原理的方法，即溶液中部分溶剂以冰的形式析出，并将其从溶液中分离出而使料液浓缩溶液中溶质浓度低于低共溶点分结晶（部分水分从水溶液中结晶析出）和分离（冰晶和水溶液分离）两步骤 五食品的微波加工（一）食品微波加热技术1、原理：水分子高速转动—微波能转化成热能2、特点①加热速度快：微波加热快，时间短②低温灭菌、保持营养：热效应和非热效应灭菌③加热均匀性好：内部加热、自动平衡④加热易于瞬时控制：立即发热和升温，自动控制⑤节能高效：微波不外泄，外部散热少，效率高（二）食品的微波干燥技术1、干燥特点和原理①由内向外干燥：内层的干燥层，向外扩展②脱水后期干燥：效率高2、微波真空干燥技术应用微波加热为基础的真空干燥；浓缩果汁、果蔬低温干燥 （三）微波处理对食品营养成分的影响1、蛋白质：影响不大，适当处理能提高大豆蛋白营养2、脂肪：适当无影响，太长或强度太高引起游离脂肪酸的过氧化反应3、碳水化合物：一系列反应，美拉德反应和糖的焦化4、维生素：时间短、效率高，最大限度保护维生素'