轮胎性能对汽车行驶的影响分析 辛乐乐 (1)

1、论文题目：论文题目： 轮胎性能对汽车运行的影响轮胎性能对汽车运行的影响 专业班级：专业班级： 汽检汽检 1003 班班 学生姓名：学生姓名： 辛乐乐辛乐乐 指导教师：指导教师： 李艳琴李艳琴 完成日期：完成日期： 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） 目 录 摘摘 要要- 1 - 引引 言言- 2 - 一一 、轮胎的作用及构造、轮胎的作用及构造- 3 - 1.1 轮胎的分类- 3 - 1.1.1 充气压力分类- 3 - 1.1.2 胎面花纹分类- 3 - 1.1.3 组成结构分类- 4 - 1.1.4 胎体帘线排列方向分类- 4 - 1.2 轮胎的基本组成- 6 - 二、轮胎动态力学性能对汽

2、车行驶性能的影响二、轮胎动态力学性能对汽车行驶性能的影响- 8 - 2.1 动力性能- 8 - 2.2 燃料经济性- 8 - 2.3 制动性能- 8 - 2.4 操纵稳定性- 8 - 2.5 行驶平顺性- 9 - 三三 、轮胎部件及其主要技术参数对汽车的行驶影响、轮胎部件及其主要技术参数对汽车的行驶影响- 10 - 3.1 轮胎 - 10 - 3.2 部件 - 10 - 四、轮胎性能对汽车行驶的影响分析四、轮胎性能对汽车行驶的影响分析- 11 - 结结 论论- 13 - 致致 谢谢- 14 - 参考文献参考文献- 15 - 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 1 - 摘 要 论文的主要

3、目的是让我们更准确的了解轮胎性能对汽车行驶的影响，让我们更深刻 的认识轮胎的性能对汽车行驶的重要作用。轮胎路面附着性能、滚动阻力、侧偏特性、 垂直特性、包封性、振动性等动态力学性能及结构和尺寸对汽车的行驶影响有着密切相 关的联系。在合理性能匹配的情况下，轮胎性能好，汽车的行驶性能好。 关键词：轮胎，汽车，轮胎力学性能，性能匹配 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 2 - 引 言 现代汽车，尤其是高档轿车对轮胎的性能要求越来越高。我们都知道，轮胎是汽车 的重要安全部件，关系到汽车的操纵稳定性和发动机功率的有效传递。脱离汽车研究轮 胎性能没有实际意义。轮胎的性能不仅取决于轮胎本身，更取决于

4、轮胎与汽车的匹配， 目前，对轮胎与汽车性能的匹配要求日益提高。本文就轮胎性能对汽车行驶的影响进行 探讨。 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 3 - 一、轮胎的作用及构造一、轮胎的作用及构造 轮辋和轮胎是汽车行驶系中重要的部分，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。 轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，其基本功能如下： （1）承受汽车负荷; （2）为传递驱动力和制动力提供足够的附着力； （3）为改变和保持汽车

5、行驶方向提供足够的转向操纵性能和方向稳定性能； （4）与汽车悬架系统共同缓冲来自路面的冲击，并衰减由冲击产生的振动，以保证 汽车良好的行驶平顺性和乘坐舒适性。 1.11.1 轮胎的分类轮胎的分类 1.1.11.1.1 充气压力分类充气压力分类 （1）高压轮胎：充气压力为 0.50.7mpa 的轮胎为高压轮胎。高压轮胎的滚动阻力 小，油耗低，但缓冲性能差，与路面的附着能力低，因此在汽车上很少使用。 （2）低压轮胎：充气压力为 0.150.45mpa 的轮胎为低压轮胎。低压轮胎由于具有 弹性好、断面宽，与道路接触面积大，壁薄而散热性好等优点，所以被广泛使用。 目前，轿车、载货汽车几乎全部采用低压轮

6、胎。 （3）超低压轮胎：充气压力低于 0.15mpa 的轮胎为超低压轮胎。超低压轮胎的断面 宽度比低压轮胎的宽，其与道路接触的面积也比低压轮胎的大，所以超低压轮胎在道路 松软路面上的通过能力比较好，所以适合泥泞路、雪地、沙漠等地带使用。 目前，超低压轮胎多用于越野汽车和少数特种汽车上。 （4）调压轮胎：充气压力可根据路面条件不同进行调节的轮胎为调压轮胎。 轮胎的气压变化会改变轮胎与路面的接触面积和压强，也将改变汽车的滚动阻力系 数与附着系数。 1.1.21.1.2 胎面花纹分类胎面花纹分类 汽车轮胎按胎面花纹不同，可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎和混合花纹轮胎三 种如图 1-1 所示。 内蒙古

7、交通职业技术学院毕业论文（设计） - 4 - 图 1-1 轮胎花纹 a b 普通花纹 、 c 混合花纹 、 d e 越野花纹 1.1.31.1.3 组成结构分类组成结构分类 汽车轮胎按组成结构不同，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。 1.1.41.1.4 胎体帘线排列方向分类胎体帘线排列方向分类 汽车轮胎按胎体帘线排列方向不同，可分为普通斜交轮胎和子午线轮胎两种： （1）普通斜交轮胎：普通斜交轮胎（如图 1-2 所示）。其结构特点是胎体帘布层帘 线排列方向与轮胎子午断面成一定夹角，帘线是由一侧胎边穿过胎面到另一侧胎边，并 且由这种斜置帘线组成的多层（层数通常为偶数）帘布交错叠合，呈斜交方式排列

8、。为 了兼顾轮胎的侧向刚性和缓冲性能，一般取胎冠角为 50 度52 度。 图 1-2 普通斜交轮胎 1- 胎面 2-轮胎断面中心线 3-帘布层 4-缓冲层 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 5 - （2）子午线轮胎：子午线轮胎的胎体帘布层帘线排列方向与轮胎子午断面一致，呈 环形排列，帘线也是由一侧胎边穿过胎面到另一侧胎边，同时在圆周方向有一带束层。 如图 1-3 所示. 图 1-3 子午线轮胎 1-胎面 2-轮胎断面中心线 3-帘布层 4-带束层 子午线轮胎的结构特点，比起普通斜交轮胎有诸多的优越性能： 使用寿命长 缓冲性能好 滚动阻力小 胎温低，散热快 承载能力大 附着性能好 转向

9、行驶稳定性好 轮胎质量轻 1.21.2 轮胎的基本组成轮胎的基本组成 普通轮胎由外胎，内胎与垫带组成（如图 1-4 所示） 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 6 - 图 1-4 充气轮胎的组成 外胎是用以保护内胎不受外来损伤和冲入压缩空气后不致过分膨胀的外壳，是轮胎 的主体，具有承担车重和变形、缓和汽车振动和冲击的作用，一般要求其具有较高的强 度，并具有一定的弹性。轮胎外胎一般构造包括胎面（胎冠和胎肩）、胎侧、胎体（帘 布层和缓冲层）和胎圈等部分。 内胎是一个环形橡胶管，橡胶管内充满压缩空气，装入外胎后，使轮胎可保持一定 的内压，从而获得缓冲性能和承载能力。 垫带放在内胎与轮辋之间，

10、是一个具有一定形状和断面的环形胶带，其边缘较薄， 表面光滑，具有耐热性，上有供内胎气门嘴通过的圆孔。垫带的作用是防止内胎被轮辋 及外胎的轮圈擦伤和磨损，并能防止尘土，水侵入胎内。 深式轮辋上使用的内胎轮胎没有垫带，而无内胎的轮胎及无内胎，又无垫带（如图 2-1 所示） 图 2-1 无内胎轮胎 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 7 - 二、轮胎动态力学性能对汽车行驶性能的影响二、轮胎动态力学性能对汽车行驶性能的影响 2.12.1 动力性能动力性能 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

11、好的轮胎有利 于提高汽车的加速性能。 2.22.2 燃料经济性燃料经济性 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。 2.3

12、2.3 制动性能制动性能 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。 2.42.4 操纵稳定性操纵稳定性 汽车通过操纵系来操纵轮胎(如图 2-2 所示) 。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。 内蒙古

13、交通职业技术学院毕业论文（设计） - 8 - 图 2-2 轮胎与汽车操纵系的关系 2.52.5 行驶平顺性行驶平顺性 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。 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 9 - 三、轮胎部件及其主要技术参数对汽车的行驶影响三、轮胎部件及其主要技术参数对汽车的行驶影响 3.13.1 轮胎轮胎 轮胎的结

14、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 操纵稳定性、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 成功与否关系极大。 轮胎是胎面、胎侧等变形大、强度低的柔性橡胶部件与模量大、强度高的刚性骨架 2 橡胶复合部件组成的结构体,轮胎及其部件的主要技术参数在某种程度上决定着轮胎与汽 车性能的匹配性。 3.23.2 部件部件 结构和尺寸对汽车性能影响较大的轮胎部件有胎面、冠带层和三角胶等。 (1) 胎面 汽车最终通过胎面与路面之间的反作用力来获得行驶动力,胎面的花纹形式(纵向、 横向或混合块状花纹) 、沟槽空隙比、沟槽宽度及角度、沟槽深度、块大小、钢片设

15、置 和肩块刀槽形式决定或影响车辆的牵引力、制动性能和操纵稳定性等。另外,胎面花纹形 式和结构也是影响车辆噪声的关键因素。 (2) 冠带层 刚性带束层与柔性胎面之间设置纤维帘布冠带层使得轮胎与路面之间的接地压力分 布更加均匀,从而改善了车辆的操纵稳定性能和响应灵敏度,但冠带层的结构或尺寸不当, 会降低车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。 (3) 三角胶 在非直线行驶状态下,三角胶在承受胎圈部位垂直负荷的同时,还将通过转向机构施 加给轮轴的侧向力传递给胎冠花纹,从而达到操控的目的。因此,三角胶的结构、尺寸及 胶料的物理性能对轮胎的侧偏特性影响很大。与不同车辆配合时,轮胎的三角胶结构、尺 寸及胶料性能需要

16、根据路试结果来调整。 另外,反包胎体对汽车行驶性能的影响与三角胶相似,但由于胎体帘布反包端点处存 在应力 2 应变突变,因此必须使反包胎体帘布的端点位置与三角胶、胎侧、胎圈结构匹配;在 胎圈对应轮缘位置处设置周向保护胶棱不仅可以保护轮辋,使之免受外力冲击,同时可以 改善车辆的操纵性能。该技术在高性能轮胎及越野轮胎中已应用得越来越多。 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 10 - 四、轮胎性能对汽车行驶的影响分析四、轮胎性能对汽车行驶的影响分析 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

17、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,

18、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

19、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 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 11 - 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,轮胎性能对汽车行驶有着重要的影响,轮胎的某一特性就可能影响诸多汽 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。 内蒙古交通职业技术学院毕业论文（设计） - 12 - 结 论 以上叙述不难看出轮胎是汽车最重要的运行材料之一。轮胎性能对汽车行驶有着重 要的影响