分析轮胎对汽车性能的影响

轮胎对汽车性能的影响 毕业设计(论文) 课 题 分析轮胎对汽车性能的影响 所属教学单位 汽车工程系 专 业 汽车电子技术 年 级 08A-汽车电子班 学 号 姓 名 指导教师 2009年10 月10日 毕业设计(论文)开题 一、选题的性质 (? )应用理论研究 ( )应用研究 二、选题的目的和理论、实践意义 随着科学技术的发展～现代汽车,尤其是高档轿车对汽车性能提出了越来越高的要求,脱离轮胎研究汽车的性能没有实际意义。轮胎好坏不仅取决于轮胎本身,更取决于轮胎与汽车的匹配,因此当前对汽车性能的评价也就从对轮胎的评价逐步转移到对轮胎匹配的汽车行驶性能的评价。 汽车轮胎对汽车性能的影响具有十分重要的意义～本文以专业课当中所学的理论知识结合在修理厂实习时的实践经验～对汽车轮胎与汽车性能的影响做了一些粗浅的探讨～试图引起人们对汽车轮胎的关注。 三、课题研究的主要内容 1轮胎的概述 2轮胎与汽车的性能关系 3轮胎气压对汽车性能的影响 4轮胎花纹对汽车性能的影响 5轮胎动态力学对汽车性能的影响 6轮胎扁平率对汽车性能的影响 7轮胎的选用 四、课题研究的、策略及基本条件 课题研究方法、策略: 深刻理解教材相关内容后～通过上网查阅、参考有关专业杂志等收集资料～并随时向论文指导老师和实习单位的师傅请教不懂之处～专业理论联系生产实践～在规定时段完成的论文。 基本条件: 实习期间有较长时间与汽车轮胎的接触～对轮胎的检测及其各方面知识较为熟悉～它对汽车行走行驶有至关重要的作用。 五、课题研究的步骤和总体安排 1、2010年4月——2010年5月:确立选题～进行文献搜集、整理和撰写开题报告; 2、2010年6月——2010年7月:通过访谈、生产实践等形式进行实际的调查研究; 3、2010年7月完成论文的初稿; 4、2010年11月——2010年12月进行论文的修改和完善、论文的答辩 六、成果形式描述 通过本次论文的撰写～我不仅懂得了专业论文的撰写规范与方法～而且熟练地掌握了汽车轮胎各方面的知识和对汽车性能的影响～并深刻地领悟到理论与实践要紧密结合～将理论渗透于生产实践中才能发挥其价值。我将继续要求自己投身于汽车轮胎与性能的深入学习当中。 七、指导教师意见及指导安排 该论文选题符合专业要求～选题的目的和意义清晰明确～内容翔实～研究方法合理。能够达到综合训练目标～同意开题。 指导教师签字: 2010年5 月8日 八、所属教学单位意见 同意开题 负责人签字: 2010年5月12日 毕业设计(论文)选题审批 申报人 所属教学单位 汽车工程系 设计(论文)选题名称 分析轮胎对汽车性能的影响 课题来源 生产实践 课题简介: 目前,对轮胎与汽车的性能匹配要求日益提高。轮胎与汽车性能匹配研究的关键在于“匹配”,轮胎性能与汽车性能的匹配是轮胎性能与汽车系统性能的合理配合,不同的汽车应选用不同性能的轮胎。同一条轮胎安装在不同车辆上可能会表现出截然不同的动态力学性能,而同一辆车上装配不同规格,甚至是相同规格、不同品牌的轮胎也会表现出不同的行驶性能,因而轮胎与汽车性能匹配的研究是一个综合诸多方面因素的复杂系统工程。 选题理由及准备情况: 选题理由: 随着我国经济的逐年增长～汽车与人们生活的联系越来越密切～轮胎与汽车悬架系统匹配所构成的集成系统的刚度、柔度及动力学性能是影响汽车性能的主要因素～轮胎性能对汽车性能的影响都是致命的～对经济性的影响更是我们以后的生活和工作中所面临的问题。行车安全更是人们关注的问题～因此我们要学会轮胎的检查与选用。对生产实践有一定的指导意义。 准备情况: 收集和查阅了大量的文献资料～走访了一些汽车销售企业～进行了问卷调查。 设计(论文)要求及所具备的条件: 要求:1、论文结构完整～版式符合学院统一要求。 2、论述观点显明～有理有据～语言通顺流畅～表述规范～内容无错误。 3、能将专业理论知识和生产实践有机结合～进行科学分析和论证～文章具有一定的实用价值。 具备的条件:对该论文题目进行了初步研究～收集了大量的文献资料～进行了社会调查～具备了论文开始写作条件。 指导小组意见: 该论文选题符合专业要求～选题的目的和意义清晰明确～研究方法合理。能够达到综合训练目标。 组长签字: 2009 年 4月2 日 所属教学单位意见: 同意选题 负责人签字: 2009 年 4月 3日 目录 1轮胎的概述………………………………………………………………………………………-错误～未定义书签。1 - 1.1轮胎的结构…………………………………………………………………………………错误～ 未定义书签。- 1- 1.2轮胎在汽车中的作用………………………………………………………………………错 误～未定义书签。- 2 - 2轮胎与汽车性能的关系………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 2 - 3轮胎气压对汽车性能的影响………………………………………………………………错误～未定义书签。- 3 - 3.1轮胎气压对汽车安全性的影响…………………………………………………………错误～未定义书签。- 3- 3.2轮胎气压的管理………………………………………………………………………………错误～未定义书签。-5- 4轮胎花纹对汽车性能的影响………………………………………………………………..错误～未定义书签。- 6 - 4.1轮胎花纹的作用……………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 6- 4.2花纹分类………………………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 6 - 5轮胎动态力对汽车性能的影响……………………………………………………………错误～未定义书签。- 8 - 5.1对汽车动力性能的影响………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 8- 5.2 对汽车燃料经济性的影响…………………………………………………………………错误～未定义书签。- 8 - 5.3 对汽车制动性能的影响……………………………………………………………………错误～未定义书签。- 8 - 5.4对汽车操纵稳定性的影响………………………………………………………………….错误～未定义书签。- 9 - 5.5对汽车行驶平顺性的影响………………………………………………………………….错误～未定义书签。- 9 - 5.6 轮胎六分力对汽车的影响…………………………………………………………………错误～未定义书签。- 9- 6轮胎扁平率对汽车性能的影响…………………………………………………………错误～未定义书签。- 11- 7轮胎的选用………………………………………………………………………………………...错误～未定义书签。- 11- 7.1斜交轮胎与子午线轮胎……………………………………………………………………错误～未定义书签。- 11 - 7.2其它轮胎的选用……………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 12 - 参考文献……………………………………………………………………………………………错误～未定义书签。- 13 - 分析轮胎对汽车性能的影响 分析轮胎对汽车性能的影响 摘要 现代汽车,尤其是高档轿车对轮胎性能提出了越来越高的要求,脱离轮胎研究汽车性能没有实际意义。轮胎性能不仅取决于轮胎本身,更取决于轮胎与汽车的匹配,因此当前对汽车性能的评价也就从对轮胎的评价逐步转移到对轮胎匹配的汽车行驶性能的评价。目前,对轮胎与汽车性能的匹配要求日益提高。轮胎与汽车性能匹配研究的关键在于“匹配”,轮胎对汽车性能的影响是轮胎与汽车系统性能的合理配合,不同的汽车应选用不同性能的轮胎。同一条轮胎安装在不同车辆上可能会表现出截然不同的动态力学性能,而同一辆车上装配不同规格,甚至是相同规格、不同品牌的轮胎也会表现出不同的行驶性能,因而轮胎对汽车性能的影响研究是一个综合诸多方面因素的复杂系统工程。 关键字:轮胎，汽车性能，影响 1轮胎的概述 1.1轮胎的结构 轮胎的结构和尺寸,如胎圈着合直径、轮胎断面高宽比和接地宽度等直接影响汽车的纵稳定性、动力性能、制动性能和燃料经济性等,轮胎结构和尺寸是否合理与车辆设计成功与否有着极大的影响。 轮胎结构: 胎面:轮胎与路面接触的厚厚的橡胶层，要求有良好的耐磨性能和耐冲击性能。 带束层:将胎面及胎体紧紧联结起来，具有提高胎面刚性作用的钢丝层。 胎肩:胎面端部与胎侧上端之间的部分，具有保护胎体和发散行驶时产生热量的作用。 胎侧:胎肩下端和胎圈之间的橡胶层，有保护胎体的作用。 胎体:构成轮胎骨架的单层或多层覆胶帘线部分，要求有良好的耐冲击性能和耐屈挠性能。 胎圈:胎体帘线缠绕其上，与轮辋结合的部位，由胎圈钢丝及橡胶等构成。 - 1 - 分析轮胎对汽车性能的影响 气密层:轮胎的内衬层，要求有良好的气密性能 1.2轮胎在汽车中的作用 轮胎是汽车行驶系中重要的部件,其作用是:支撑整车质量;缓冲由路面传来的振动和冲击;通过轮胎与地面的附着力(轮胎抓着力) 来传递驱动力和制动力;产生横向力和回正力矩来平衡汽车转向行驶时的离心力;保证汽车正常转向后车轮直线行驶;翻越障碍,提高通过性。 2轮胎与汽车性能的关系 图2—1 由于市场对汽车行驶性能要求逐步提高,相应地对轮胎性能要求也不断提高。对轮胎性能的评价已不只停留在对其基本性能的评价上,而更多地转移到对轮胎匹配的汽车各项行驶性能的评价上。因此,对轮胎与汽车性能匹配的研究既是一个新的课题,又是一个亟待解决、意义重大的课题。从汽车、轮胎力学行为分析得出,汽车表现出的各项行驶性能最终取决于路面对其的激励,而这种激励又是借助于轮胎与路面之间的相互作用表现出来的。如果没有合适的轮胎匹配,汽车良好的性能也发挥不出来。轮胎与汽车性能匹配,在汽车方面,有赖于汽车的传动系统、转向系统和悬架系统;在轮胎方面,有赖于轮胎本身所固有的刚性系统和性能。影响轮胎与汽车性能匹配的因素之间存在着直接或间接的联系及制约关系,这些因素及相关条件构成了一个紧密联系的系统,即对某一性能或因素的研究往往会涉及其它许多因素,且这些因素之间还可能存在矛盾。对轮胎与汽车性能匹配的研究就是要寻求这些因素与轮胎性能、汽车行驶性能之间相互作用的关系。轮胎与汽车性能匹配研究的关键在于“匹配”,轮胎性能与汽车性能的匹配是轮胎性能与汽车系统性能的合理配合,不同的汽车应选用不同性能的轮胎。同一条轮胎安装在不同车辆上可能会表现出截然不同的动态力学性能,而同一辆车上装配不同规格,甚 - 2 - 分析轮胎对汽车性能的影响 至是相同规格、不同品牌的轮胎也会表现出不同的行驶性能,因而轮胎与汽车性能匹配的研究是一个综合诸多方面因素的复杂系统工程。 总的说来,影响汽车行驶性能的轮胎动态力学性能主要为与路面的附着性能、滚动阻力、侧偏特性、垂直特性、包封性和振动性等,汽车行驶性能与轮胎性能之间的主要制约关系为: (1)汽车的动力性能与轮胎与路面的附着性能、压力分布和轮胎的滚动阻力等密切相关; (2)汽车的燃料经济性与轮胎的滚动阻力关系较大; (3)汽车的制动性能主要取决于轮胎与路面的摩擦因数,尤其是最大静摩擦因数; (4)汽车的操纵稳定性与轮胎的侧偏特性关系最大,与轮胎与路面的压力分布和轮胎的垂直特性等有很大关系; (5)汽车的行驶平顺性与轮胎的均匀性、振动性、包封性和垂直特性关系较大,高速行驶时轮胎的驻波特性也是影响汽车行驶平顺性的主要因素之一; (6)汽车的加速跑偏性与轮胎的均匀性、花纹导向关系较大。 可以看出,制约汽车行驶性能的因素很多,而轮胎的某一特性也可能影响诸多汽车行驶性能,如轮胎的垂直特性不仅影响汽车的操纵稳定性,而且会影响汽车的行驶平顺性,这些影响有时还是矛盾的。因此,轮胎与汽车的性能匹配一般是各性能和各因素之间的相互协调、平衡。 3轮胎气压对汽车性能的影响。 有人将轮胎比喻人穿的鞋，这未尝不可，不过未听说过鞋底出现爆裂会出人命的故事，而轮胎爆裂导致车毁人亡的消息则是时有所闻。有统计数据表明，高速公路上的交通事故中，由爆胎引起的事故占70%以上。从这一角度看，轮胎气压对汽车行驶的影响是不容忽视的。 3.1轮胎气压对安全性的影响 不恰当的轮胎压力可能破坏汽车的稳定性并影响汽车的驾驶和制动，每年因此而导致的交通事故高达数十万起。较低的轮胎压力几乎与所有涉及制动的撞车有关，因为较低的轮胎压力将导致刹车的距离增大。 许多汽车司机往往忽视了轮胎中的隐患，尽管轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一。适当充气的轮胎不仅可以增强安全性和性能， - 3 - 分析轮胎对汽车性能的影响 还能节省燃料并延长轮胎的寿命。然而，20,的轮胎仍处于40,的亚充气状态。这不仅显著地降低了轮胎的寿命，而且还增加了燃料消耗。根据固特异公司的数据，亚充气状态下每下降3个PSI将使燃料增加1,。 美国交通部国家高速公路交通安全管理署最近要求，自2007年起，所有在美国出售的汽车都必须装备轮胎压力监控系统(TPMS)。当汽车轮胎处于25,的亚充气状态时，这些系统将向驾驶员发出警告，以有效地防止轮胎破损，从而避免汽车在轮胎充气不足情况下负重行使而导致交通事故。 美国已制订法规要求自2003年下半年起，所有新组装的汽车都必须装备TPMS。这主要是因为2000年夏发生的一系列交通事故的起因都是由于亚充气的轮胎在行驶过程中从车体分离而导致追尾。新颁布的法令要求使用更先进的直接TPMS，即对每个轮胎中都进行压力监控。直接TPMS不仅有助于预防交通事故，而且每年节约的燃料消耗和汽车维护费用可达17亿美元，因为亚充气轮胎将缩短轮胎的寿命并增加燃料消耗。 3.1.1忌胎压过高。 各汽车制造厂对轮胎气压都有特别的规定，请遵循标示，千万不可超出最高值。气压过高则使车身重量集中在胎面中心上，导致胎面中心快速磨耗。受外力冲击时，容易产生外伤甚至爆破胎面;张力过大，造成胎面脱层及胎面沟底龟裂;轮胎抓地力减小，刹车性能降低;车辆跳动，舒适性降低，车辆悬挂系统容易损坏。 3.1.2忌胎压不足。 轮胎气压不足会导致轮胎过热。低压使轮胎的接地面积不均匀，胎面或帘布层脱层、胎面沟槽及胎肩龟裂，帘线断裂，胎肩部位快速磨耗，缩短轮胎的使用寿命;增大胎唇与轮辋之间的异常摩擦，引起胎唇损伤，或者轮胎与轮辋脱离，甚至爆胎;同时会增加滚动阻力、加大油耗，而且影响车辆的操控，严重时甚至引发交通事故。 3.1.3忌凭肉眼判断胎压。 轮胎平均每月会少掉0.7公斤/平方厘米的气压，而且轮胎气压随温度的变化而改变，温度每升/降10?，气压也随之升/降0.07,0.14公斤/平方厘米;气压必须在轮胎冷却时测量，而且测量后务必将气门嘴帽盖好。请养成经常使用气压表测量气压的习惯，不要凭肉眼判断。有时气压跑掉许多，轮胎看上去却并不太瘪。每月应至少检查一次气压(包括备胎)。 3.1.4忌把备胎当成正常胎使用。 车辆在使用过程中，假如跑了10万到8万公里以后，用户会把备胎当成好的轮胎使用，把原来轮胎当成备胎使用，这样是绝对不可取的。因为使用时间不一样，轮胎老 - 4 - 分析轮胎对汽车性能的影响 化程度也不一样，所以非常不安全。车胎坏在路上了，车主们一般都会换上备胎，有的车主就不记得还要把备胎换下来了，忘了备胎只是“有备万一的轮胎”。 3.1.5忌左右轮胎气压不一致。 当一侧轮胎压力过低时，行车、刹车过程中车辆就会向这一侧跑偏。同时也要注意，同一车轴上的两条轮胎应是花纹规格完全相同的，不同厂家、不同花纹的轮胎不可同时用于两前轮，否则也会出现跑偏现象。 3.1.6忌轮胎超负荷工作。 轮胎的结构、强度、以及使用气压和速度是经过厂家严格计算确定的，不遵守标准而超载使用的轮胎会影响其使用寿命。根据有关部门的实验证明:超负荷10%时轮胎寿命降低20%;超负荷30%时轮胎滚动阻力将增加45%-60%，同时燃油消耗也会增加。 3.1.7忌不及时清除轮胎异物。 汽车在行驶过程中，行驶路面千差万别，胎纹中不可避免地会夹杂碎石子、钉子、铁屑、玻璃碎片等异物，如不及时清除，时间长了，其中有一部分会自己脱落，但有相当一部分会越来越“顽固”，卡在花纹中越陷越深，当轮胎磨损到一定程度后，这些异物甚至会刺破胎体，导致轮胎漏气甚至爆胎。 3.1.8忌备胎不用就不管不顾。 备胎一般都放在后备厢里，后备厢内又常常存放机油等油品。轮胎的主要成分是橡胶，而橡胶最怕的就是各种油品的侵蚀，轮胎沾到油后，很快就会发生胀蚀，这会大大降低轮胎的使用寿命。因此尽量不要把油品和备胎放在一起。如果备胎已经沾到油，要及时用中性的洗涤剂把油污冲洗掉。每次检查胎压时，不要忘了检查备胎。且备胎的气压要充得相对高一些，以免日久跑掉。 3.2轮胎气压管理 轮胎气压直接影响到轮胎的磨损及行驶安全性，燃油费及轮胎破损。为了能够安全行驶，维持合适的气压以及进行定期的气压检验是必须的～ 3.2.1气压检验 ?车辆不同，合适的气压也相对不同，但轿车大多数情况下在28,32PSI。 ?气压的检测需要在出车前常温下进行。 - 5 - 分析轮胎对汽车性能的影响 ?在高速公路行驶时，要比平常的气压增高10,15%(轿车34,36PSI) ?如果左右气压不同。 3.2.2如何维持轮胎合适的气压 ?.维持轮胎制造商所建议的气压?要随时检测轮胎的气压，而且必须要在常温下进行 ?行驶中的轮胎由于发热而会引起气压的升高，但是绝对不能因此而放气?要确认气门嘴位置时候漏气，而且必须旋紧气门盖?确认气压表是否正常?严禁超载，超载也是另一种形式的气压不足 3.2.3漏气危险: 轮胎是汽车的脚，在各种形态的路面上行驶，由于受到路面上的异物的刺扎，造成漏气，进而引发意想不到的事故，特别是在高速行驶时，会引发重大事故，因此要引起足够的重视。 4轮胎花纹对汽车性能的影响 花纹不仅是轮胎外观漂亮与否的决定因素，而且更关系到是否能够充分发挥轮胎的 牵引、制动、转弯、排水及噪音等性能。 4.1轮胎花纹的作用 轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的磨擦力，以防止车轮打滑，这与鞋底花纹的作用如出一辙。轮胎花纹提高了胎面接地弹性，在胎面和路面间切向力(如驱动力、制动力和横向力)的作用下，花纹块能产生较大的切向弹性变形。切向力增加，切向变形随之增大，接触面的“磨擦作用”也就随之增强，进而抑制了胎面与路面打滑或打滑趋势。这在很大程度上消除了无花纹(光胎面)轮胎易打滑的弊病，使得与轮胎和路面间磨擦性能有关的汽车性能——动力性、制动性、转向操纵性和行驶安全性的正常发挥有了可靠的保障。有研究表明，产生胎面和路面间磨擦力的因素还包括有这两面间的粘着作用，分子引力作用以及路面小尺雨微凸体对胎面貌一新微切削作用等，但是，起主要作用的仍是花纹块的弹性变形。 4.2花纹分类. 随着轮胎发展的百余年的历史，现已存在难以计数的花纹形状，但是大体上可以分 成如下几大类: - 6 - 分析轮胎对汽车性能的影响 4.2.1条形花纹 特点:花纹沟方向与圆周方向一致 优点:低滚动阻力，不易侧滑，可以提供良好的操纵稳定性能，由于行驶过程中产生的热量低，可以显示良好的高速性能，低噪音，提供良好的驾乘舒适感。 缺点:较差的制动性能和湿地稳定性能，而且在负荷下容易出现开裂现象。 用途:良好路面，货车及巴士前轮。 4.2.2羊角花纹: 特点:花纹沟方向与圆周方向垂直 优点:良好的制动及操纵性能，良好的牵引性能。 缺点:高速行驶时的噪音较大，由于滚动阻力大的原因，不适合于进行高速行驶。 用途:行驶于较差路面的自卸车，工业车辆以及巴士后轮。 4.2.3综合花纹: 特点:综合条形及羊角花纹的特点 优点:胎面中央的条形花纹，提供了良好的操纵性能并防止侧滑。胎面肩部的羊角花纹，提供了良好的牵引性能和制动性能。 用途:适用于各种包装及非包装路面，主要装在货车及巴士的前后轮。 4.2.4块状花纹: 特点:花纹沟之间都相互连接，呈独立的花纹块结构 优点:优越的制动及操纵性能，雪地及湿路上优越的操控及稳定性能雨天时良好的排水性能。 缺点:独立的花纹块结构，耐磨性能较差。 用途:轿车用全天候及雪地轮胎，商用车后轮。 4.2.5不对称花纹: 特点:胎面左右两侧花纹形状不同 - 7 - 分析轮胎对汽车性能的影响 优点:由于其增大了转弯时外侧花纹的着地压力，极大地提高了高速转弯性能，并补足了外侧花纹的耐磨性能。 缺点:必须注意轮胎的正确安装方向。 用途:竞技用车及高性能车辆。 4.2.6单导向花纹: 特点:花纹沟之间都相互连接，呈独立的花纹块结构 优点:卓越的制动性能，极佳的排水性能，雨天优秀的稳定性能，适合于高速行驶。 缺点:轮胎的安装位置必须要与行驶方向相同。 用途:高速轿车用轮胎。 轮胎花纹是提高汽车性能，确保行驶安全的重要一环。因此，如何正确选购、安装和使用轮胎花纹就显得非常重要。 5轮胎动态力学对汽车性能的影响 5.1对汽车动力性能影响 轮胎与路面的附着性能、轮胎的速度性能及滚动阻力是影响汽车动力性能的主要因素,轮胎的附着性能直接影响汽车的驱动、加速和减速性能,配用附着性能好的轮胎有利于提高汽车的加速性能。 5.2对汽车燃料经济性影响 轮胎的滚动阻力是影响汽车燃料经济性的主要因素之一。统计表明,在发达国家,汽车的燃料消耗量约占总燃料消耗量的25 % ,而轮胎克服滚动阻力的燃料消耗量约占车辆燃料消耗量的20 % ,故即使轮胎燃料消耗量稍有减小,对国家总燃料消耗量的减小也是一个很大的贡献。滚动阻力是轮胎在行驶过程中与路面接触发生变形而产生的阻碍轮胎滚动的力。轮胎的滚动阻力越大,汽车驱动时输出的驱动力矩也越大,这样才能使轮胎的受力趋于平衡或使轮胎产生加速度,但这必然会导致汽车燃料消耗量增大。在相同条件下,不同轮胎产生的滚动阻力不同。 5.3对汽车制动性能影响 轮胎的滑动摩擦性能对汽车制动性能影响很大。显然,汽车的制动性能与轮胎与路面的摩擦力密切相关,而轮胎与路面的摩擦力取决于轮胎与路面的接触状况。轮胎与路 - 8 - 分析轮胎对汽车性能的影响 面的摩擦力过小,会导致汽车制动性能下降。因此,对轮胎摩擦性能的研究是轮胎工业的重要课题。 5.4对汽车操纵稳定性影响 图5—1 汽车通过操纵系来操纵轮胎 。轮胎的侧偏特性(主要指侧偏力、回正力矩和侧偏角间的相关性) 是轮胎重要的力学性能,直接影响汽车的操纵稳定性。轮胎侧偏特性及其与汽车悬架系统的协同配合是影响汽车转向性的主要因素,通过改善轮胎侧偏特性可以解决汽车转向不足或过大的问题. 5.5对汽车行驶平顺性影响 轮胎的均匀性、振动性、包封性及汽车悬架系统的刚度、柔度是影响汽车行驶平顺性的主要因素。轮胎的均匀性、振动性和包封性差会导致汽车行驶,尤其是在不平路面上行驶时不稳或颠簸,即汽车的乘坐舒适性差。可以看出,提高汽车的行驶性能必须注重轮胎性能与汽车性能的协同配合,轮胎的研究、开发与汽车的性能要求密切相关。 5.6 轮胎六分力对汽车的影响 轮胎的宏观力学性能主要是指轮胎的六分力,六分力是轮胎与路面及汽车之间作用力的集中体现。轮胎的六分力如图2 所示。 - 9 - 分析轮胎对汽车性能的影响 (1) 纵向力( FX) FX 是地面作用在轮胎上的力在X 轴方向即轮胎前进方向的分量, FX 包括车轮驱动时产生的驱动力、车轮自由滚动时的滚动阻力、车轮制动时的制动力。 (2) 横向力( FY ) FY 是地面作用在轮胎上的力在Y 轴方向的分量。在FY 的作用下,轮胎会产生很复杂的侧向变形,侧向变形导致的侧偏现象对车辆的操纵稳定性有很大影响。 (3) 法向力( FZ) FZ 是地面作用在轮胎上的力沿Z 轴方向的分量。FZ 将引起轮胎径向变形,其与轮胎承受的载荷力相等。 (4) 回正力矩( MZ) MZ 是地面作用到轮胎上的力绕Z 轴旋转产生的力矩, MZ 使轮胎恢复原来的行驶方向,保证汽车能稳定地直线行驶。 (5) 滚动阻力矩( M Y ) M Y 是地面作用到轮胎上的力绕Y 轴旋转产生的力矩, M Y 的方向与车轮的旋转方向相反,汽车的燃料经济性与M Y 有关。 (6) 翻转力矩( MX) MX 是地面作用到轮胎上的力绕X 轴旋转产生的力矩。 - 10 - 分析轮胎对汽车性能的影响 6轮胎扁平率对汽车性能的影响 轮胎的高度和轮胎的宽度的比就是轮胎的扁平率。用式表示为:扁平率,(轮胎高度/轮胎宽度)x100,。那么，轮胎由高变低，由窄变宽，即轮胎矮形化以后，有何影响: 首先，因为轮胎变宽以后，胎面与地面的接触面积增大，这样，操纵的安定性增强，摩擦系数增大，制动性能提高，轮胎的耐久性增加;其次，因为胎侧变矮以后，汽车在转弯时周向滑移率变小，同时，触地面韧性加强，旋转性能上升，所以，转弯性能变佳。此外，轮胎矮形化以后，在轮胎总体高度没有大的变化时，轮胎可以适当加宽，能增强车辆的美观性，给人以饱满的感觉。 国外专家估计，扁平率由70,降为60,的轮胎，车辆转弯性能约提高15,，摩擦系数增大10,。但值得注意的是，在换用低扁平率的轮胎时，一定要做到下面几点: (1)轮胎的外径尽可能保持不变，这样，车辆的最佳操控性能不会改变，速度表不会出现误差。比如:四缸切诺基吉普车，原车使用的是P215,75R15轮胎，要想使原车行驶的更加平稳，外视更加美观，可将原P215,75R15轮胎换成P235,70R15轮胎，这样，轮胎的宽度虽然由215mm加宽到了235mm，但因扁平率由75系列降为70系列，所以，轮胎的总体高度基本没有改变，这样，效果会更好。此外，如普通型桑塔纳轿车使用的是185,70R13轮胎，可以将它换成195,60R14轮胎，轮胎宽度由185mm加宽到195mm，扁平率由70系列降到60系列，轮圈由13in加到14in，这样，车辆行驶起来会更加平稳，制动性能会有很大提高，另外，外观会更加美观耐看。 (2)改型后的轮胎切不可接触车体，也不可外超挡泥板。接触车体会发生意外，超出挡泥板会破坏车的整体美观 (3)载重能力不可降低。 7轮胎的选用 7.1斜交轮胎与子午线轮胎 7.1.1斜交轮胎: 轮胎的胎体，是轮胎的骨架，是由多层帘布层重叠起来的。帘布是由聚醋或尼龙等纤维平行排列后，在两面粘贴橡胶薄膜制成的。 斜交轮胎的胎体帘线，是按斜线交叉的方式排列的。外胎面和胎侧的柔软度是一致的。它的优点是，噪声小，外胎面柔软，低速行驶舒适性好，成本低廉。在子午线轮胎 - 11 - 分析轮胎对汽车性能的影响 出现之前，一直是汽车轮胎的基本形式。虽然它的综合性能不如子午线轮胎，但目前仍在车速较低的汽车上大量使用。 7.1.2子午线轮胎: 胎体帘线的排列与轮胎行驶方向呈90度或者接近90度的结构，利用带束层来提高强度的轮胎。 相对斜交轮胎子午线轮胎具备以下特点: ?良好的操纵稳定性能 ?安全的转弯性能 ?良好的耐磨性能 ?生热少?滚动阻力低，节省燃油费用 ?牵引能力强，打滑少 ?高速行驶时的乘车舒适感好 7.2其它轮胎的选用 7.2.1夏季轮胎: 此种轮胎用于气温在0?度以上的春夏秋季。为了能够在干、湿路面可以显示优良的操纵性能和制动性能，要求其具备较大的与地面之间的接触面积，以增加轮胎与地面之间的摩擦力。从而在胎面设计上大多采用简单的块状花纹，以增加与地面的接触面。而且，为了增强在湿路面的排水性能，花纹沟多为沿圆周方向的直线型。没有特别季节迹象的轮胎即为夏季轮胎。 7.2.2全天候轮胎: 此种轮胎兼有雪地轮胎及夏季轮胎的特点，它的花纹相对夏季轮胎更为复杂。为了能够在雪地上发挥优越的制动及操纵性能，雪地轮胎比夏季轮胎有更多的细小沟槽，但是全天候轮胎在低温及雪多的路面不能100%地发挥制动性能，因此，在类似地区还是使用专门的雪地轮胎更为安全一些。 7.2.3雪地轮胎: 单纯使用于冬季低温及雪地条件下的轮胎。胎面设计为带有许多细小沟槽的块状花纹，而且为了能够在冬季显示优良的制动及操纵性能，花纹沟通常都是又深又宽的。胎面橡胶是能够耐低温的特殊配方，可以在低温条件下也能保持其柔软性和良好的摩擦力。镶钉轮胎是为了改善在冰面上的制动及操纵性能而开发的。但是自从1987年，无钉雪地轮胎以其更为优良的性能，正在逐步取代镶钉轮胎。因为，镶钉轮胎存在很大的噪音和大气污染。最近，随着轮胎技术及原材料的发展，无钉雪地轮胎在冰面。 - 12 - 分析轮胎对汽车性能的影响 参考文献 [1] 张红伟，《 汽车底盘构造及维修》(第2版).2006 [2] 《汽车综合性能检测 》上海:上海科学技术文献出版社 1999 [3] 杨益明，《 汽车使用性能与检测》.北京:人民交通大学出版社,2002 [4] 陈家瑞，《汽车构造》.下册.第二版.北京:机械工业出版社,2008 [5] 清华大学汽车工程系编写组，《汽车构造》.北京:人民邮电出版社,2000 [6] 交通部公路司审定，《汽车综合性能检测》.上海:上海科学技术文献出版社，1999 - 13 -