硫化是轮胎制造的关键过程,其目的是通过将橡胶性能从可塑性转变为弹性,赋予未硫化轮胎精美的表面花纹和出色的性能。然而,现有硫化技术中所采用的胶囊存在膨胀不完全、结构不对称以及蒸气凝结沉积等缺陷,严重影响了轮胎的均匀性和动平衡性。本文基于直压硫化技术设计了一种新的轮胎硫化设备,采用硫化内模鼓代替传统硫化工艺中的胶囊,并围绕硫化内模鼓的设计和优化展开了一系列研究工作,主要工作和研究成果如下:（1）为了满足硫化内模鼓的设计要求以及实现较大伸缩比,研究了鼓瓦参数与机构伸缩比之间的关系,并得到不同鼓瓦参数下的最大伸缩比。基于自由度设计理论和构型理论分析,提出新的径向伸缩机构方案。通过采用连杆机构与圆柱凸轮机构的组合机构形式以及连杆机构对称布置的方法,实现宽、窄瓦连杆机构的异步胀缩运动,并且有效地避免了复杂的控制设计。基于多位置刚体导引方法进行机构综合评估,确定了机构的主要尺寸参数,可以满足大伸缩比要求。（2）通过SOLIDWORKS商用软件建立了硫化内模鼓的虚拟样机模型,并基于动力学分析软件ADAMS,研究硫化内模鼓机构的运动特性。针对不同的圆柱凸轮轨迹方案进行对比,发现周向槽的结构设计可以提高机构的自锁能力,改善了连杆机构完全胀开后鼓瓦的倾斜程度,提高了机构整体的尺寸精度。（3）基于ABAQUS有限元商用软件对硫化内模鼓进行静力学仿真,研究其在硫化条件下的机械性能。通过对比连杆机构单元和硫化内模鼓整体有限元模型的仿真结果,发现鼓瓦切瓦角也起到了一定的自锁作用,既减小了机构的整体受力,也提高了硫化内模鼓的结构稳定性,降低了径向与横向跳动误差,提高了设备整体的外轮廓尺寸精度。（4）制造了硫化内模鼓物理样机,并通过实验测试,验证了方案的可行性和可靠性。通过搭建扭矩测试平台进行扭矩测试,验证了硫化内模鼓仿真模型,并通过准静态压缩试验得到连杆机构的压缩模量,结果表明:硫化内模鼓具有良好的刚度和结构稳定性。