汽车论文7(1)

1、北京化工大学北方学院毕业设计（论文）诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 年 月 日汽车轮胎附着性能的分析与应用尚同汽车服务工程专业 汽车0901班 学号090107010指导教师 宫唤春老师摘 要 随着时

2、代的发展，现代汽车对轮胎的要求越来越高，尤其是对轮胎附着性能的要求最为强烈。作用于汽车轮胎上除空气阻力之外的各种外力，都是由轮胎与地面间的附着作用而作用在汽车上。因此，附着性能无时无刻影响着汽车的使用性能。它不仅是汽车正常行驶的前提条件，而且又是制约汽车行驶状态，关系行驶安全的重要因素。可见，就影响轮胎与路面间附着性能因素（如轮胎、路面及滑动率）进行分析，对提高汽车的安全行驶，提高道路交通安全等有着重要的现实意义。 对影响汽车轮胎附着性能因数的分析：一，轮胎结构形式对附着性能的影响。其中包括不同结构轮胎（子午线轮胎和普通斜交胎）和不同花纹轮胎（横向、纵向、混合花纹）的影响。二，路面状况对附着性

3、能的影响，包括不同路面种类（砾石路、土路、压紧的雪路和结冰的路面等）、粗糙度及清洁度，湿度等的影响。三，滑动率S对附着性能的影响，其中滑动率可分为三种不同状态下对附着性能的影响，即纯滑动时、纯滚动时和边滑边滚时。最终得出附着系数与其不同影响因数间的关系，了解到轮胎附着性能在汽车行车中的重要作用及未来轮胎的发展趋势。关键词： 汽车轮胎 附着系数 附着性能 滑动率Automobile tire adhesion performance analysis and applicationAbstractWith the development of the times, the modern auto

4、mobile tires have become increasingly demanding, especially on the adhesion of tire for the most intense. In automobile tire except air resistance outside the range of external forces is between the tire and ground attachment function and role in automobile.Therefore,every hour and moment adhesion p

5、erformance affects the performance of the vehicle. It is not only the precondition of normal running of the vehicle, but also restricts the vehicle driving state, important factors driving safety. Visible,will affect the performance of tire and road adhesion (such as tire ,road surface and the slidi

6、ng rate )analysis , To improve the safety of vehicles has important practical significance to improve road traffic safety.Analysis of the effect of tyer adhesion factor:one, effect of tire structure on adhesion properties .Including the different structure of tyer (tire and common bias tire ) and di

7、fferent tire (horizontal ,vertical ,the influence of mixed pattern ). Tow ,pavement condition effect on adhesion properties , including different pavement types (gravel,dirt road ,compacted snow and icy roads and so on), cleanliness , the humidity effect etc. Three ,the sliding rate affect the adhes

8、ion properties the on sliding rate , which can be divided into three different conditions influence on adhesion properties ,namely pure sliding , rolling and sliding side edge rolling .Finally the adhesion coefficient and its influence factor relations, understand the important role to the tire adhe

9、sion in automobile driving and the future development trend of tire .Key word: auto tyer attachment coefficient adhesion property sliding ratio目 录前 言 1第一章 轮胎及轮胎附着性能的发展 2第二章 轮胎的类型和结构及对附着性能的影响 5第2.1节 不同结构轮胎对附着性能的影响 5第2.2节 轮胎花纹的影响 8第2.3节 轮胎扁平率的影响12第3章 路面状况对附着性能的影响13第3.1节 路面种类的影响13第3.2节 路面粗糙度的影响13第3.3节

10、清洁度及湿度的影响14第4章 不同条件下附着系数的变化 17第4.1节 不同滑动率下附着系数的变化17第4.2节 其他不同条件下的附着系数19第5章 未来轮胎的发展趋势23第5.1节 论文概括23第5.2节 未来轮胎的预测24结 论 27参考文献 28致 谢 2930前 言我国是一个发展中国家，和发达国家相比较，我国的汽车工业水平平均比发达国家汽车工业水平落后若干年，尤其在汽车的设计构造、使用性能方面极其突出。因此，国外对与轮胎附着性能的研究和发展可以说远远超越于我国。汽车车轮附着力的大小标志着附着性能的好坏。汽车的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法相反作用力，附着系数主要取决于路面

11、的种类和状况，还有车轮结构、轮胎花纹以及使用条件等附着性能是轮胎与路面间相互作用的结果。它的大小直接由路面提供给轮胎的附着力所表示。随着时代的发展，现代汽车对轮胎的要求越来越高，尤其是对轮胎附着性能的要求最为强烈。作用于汽车轮胎上除空气阻力之外的各种外力，都是由轮胎与地面间的附着作用而作用在汽车上。因此，附着性能无时无刻影响着汽车的使用性能。它不仅是汽车正常行驶的前提条件，而且又是制约汽车行驶状态，关系行驶安全的重要因素。可见，就影响轮胎与路面间附着性能因素（如轮胎、路面及滑动率）进行分析，对提高汽车的安全行驶，提高道路交通安全等有着重要的现实意义。第一章 轮胎及轮胎附着性能的发展早期的汽车使

12、用木制或铁皮的车轮，汽车的悬架结构也不完善，尽管汽车行驶速度不高，但还是颠簸得厉害。1845年，英国一个铁匠获得了第一个橡胶充气轮胎的专利权，之后，轮胎行业急速发展。直到现在，在轮胎上的追求不仅仅局限于外形等简单方面，纵多的汽车工程师正倾注大量心血于轮胎的研究，在轮胎性能方面做出了巨大贡献。为汽车的安全行驶做了新的保障。轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同

13、时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产。1 随着时代的发展，现代汽车对轮胎的要求越来越高，尤其是对轮胎附着性能的要求最为强烈。作用于汽车轮胎上除空气阻力之外的各种外力，都是由轮胎与地面间的附着作用而作用在汽车上。因此，附着性能无时无刻影响着汽车的使用性能。它不仅是汽车正常行驶的前提条件，而且又是制约汽车行驶状态，关系行驶安全的重要因素。可见，就影响轮胎与路面间附着性能因素（如轮胎、路面及滑动率）进行分析，对提高汽车的安全行驶，提高道路交通安全等有着重要的现实意义。 汽车车轮附着力指地面对轮胎切向反作用力的极限值称为轮胎附着力。附着力=垂直载

14、荷乘以附着系数。附着力的大小与车重、轮胎的材质、类型、花纹、胎压、地面种类、干燥情况、温度，还和车速有关。汽车车轮附着力的大小标志着附着性能的好坏。汽车的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法相反作用力，附着系数主要取决于路面的种类和状况，还有车轮结构、轮胎花纹以及使用条件等。附着性能是轮胎与路面间相互作用的结果。它的大小直接由路面提供给轮胎的附着力所表示。随着时代的发展，现代汽车对轮胎的要求越来越高，尤其是对轮胎附着性能的要求最为强烈。作用于汽车轮胎上除空气阻力之外的各种外力，都是由轮胎与地面间的附着作用而作用在汽车上。因此，附着性能无时无刻影响着汽车的使用性能。它不仅是汽车正常行驶的

15、前提条件，而且又是制约汽车行驶状态，关系行驶安全的重要因素。可见，就影响轮胎与路面间附着性能因素（如轮胎、路面及滑动率）进行分析，对提高汽车的安全行驶，提高道路交通安全等有着重要的现实意义。国内外研究现状：我国是一个发展中国家，和发达国家相比较，我国的汽车工业水平平均比发达国家汽车工业水平落后若干年，尤其在汽车的设计构造、使用性能方面极其突出。因此，国外对与轮胎附着性能的研究和发展可以说远远超越于我国。如美国、韩国、日本等一些汽车工业相对发达的国家已经对轮胎附着性能方面做了相关的研究，并取得了一定成果。而在国内，也有不少的汽车工程师对汽车车轮的附着性能做了研究。刘长生（2006）汽车轮胎与公路

16、路面附着系数的研究 对汽车轮胎与公路路面的附着系数进行了较详细地分析与计算公式的推导. 附着系数是路面对轮胎切向应力的最大值与路面的法向应力之比。2附着系数是一个极值函数,在轮胎气压、车辆载荷和路面粗糙度这三项指标其中之一选择不当时,都会出现附着系数的最小值而影响行车安全.余卓平（2006）路面附着系数估算技术发展现状综述中提到随着汽车保有量的增加，交通事故也随之增加，特别是在道路附着条件较差的动机，由于冰雪等恶劣的条件而使交通事故明显增加，其主要原因就是冬季道路的附着条件变差，使得轮胎附着性能变差，导致转向失控或制动距离过长等事故的发生。3 彭旭东(2009)轮胎摩擦学的研究与发展讲述了一些

17、基于滑移率的附着系数估算方法。（1）使用单轮模型估算地面附着力，然后通过刷子轮胎模型根据当前滑移率反推路面摩擦系数的方法。该方法主要是建立在仿真的基础上，算法没有采用场地试验验证估算结果的准确性。另外该识别算法对轮胎模型的依赖性很强，需要准确而又简单的轮胎模型做基础。（2）以轮边驱动电动机汽车为基础，通过点击输出力矩和车轮转角观测路面附着力，在整个滑移率变化范围内 曲线的斜率进行估算，从而估算路面附着系数。4 张彦辉（2007）胎面花纹对轮胎附着性能的影响通过从轮胎花纹对轮胎的附着性能的影响研究，建立力几种轮胎花纹模型，并采用数值分析的方法，考虑了轮胎花纹的排水作用，研究了不同胎面花纹对轮胎附

18、着性能的影响，并对不同花纹胎面单元的压力分布等进行了深入的分析。田麒麟（2011）汽车轮胎与路面附着性能的分析作用在汽车上的各种外力，处了空气阻力以外，其余全是经又轮胎与论面间附着作用而作用于汽车上的，附着性能无时不刻影响着汽车几乎所有的使用性能。它既是汽车正常行驶安全的重要因素，同时又是制约汽车的行驶状态，关系行驶安全的重要因素。5第2章 轮胎的类型和结构及对附着性能的影响第2.1节 不同结构轮胎对附着性能的影响2.1.1轮胎结构及作用 轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复

19、杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产。轮胎通常由1外胎、2内胎、3垫带3部分组成。(图2.1)其胎体内层有气密性好的橡胶层，且需配专用的轮辋。汽车轮胎按其胎体结构形式不同可分为充气式轮胎和实心轮胎。现在汽车大多数使用充气轮胎，而充气式轮胎按组成结构不同，又可分为有内胎轮胎和无轮胎两种。充气式轮胎按胎体帘线排列的方向不同，又可分为普通斜交轮胎和子午线轮胎。见图2.2 斜交轮胎和子午线轮胎。6图2.1 轮胎结构现代汽车几乎

20、都采用充气式轮胎，安装在轮辋上直接与路面接触，其作用为：（1） 和汽车悬架共同缓和汽车在形式过程中所产生的冲击，并减弱使之转化为振动，以保证汽车在行驶过程中的舒适性和平顺性。（2） 承受整车负荷，并传递动力和改变实行方向。（3） 保证车轮与路面间有着良好的附着性，以提高汽车的动力使用效率在汽车实际行驶中，轮胎是起着重要的作用。它不仅支撑着整车的负荷，而且在转向，制动时起到至关重要的作用。因此，轮胎对其和路面间附着性能有着重要的影响。它对附着性能的影响主要表现在轮胎结构形式、胎面花纹、轮胎扁平率。2.1.2普通斜交轮胎和子午线轮胎 普通斜交轮胎：帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉且与胎中心线呈小于9

21、0角排列的充气轮胎。帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状和结构，通常由成双数的多层帘布用橡胶贴合而成。由于帘布层数多，强度上虽有增大，但是强度降低，附着性能有所下降。子午线轮胎：帘布层与胎面中心线呈90角或接近90角排列，与帘布层轮胎的子午断面一致，很像地球上的子午线，所以称为子午线轮胎。子午线轮胎是由帘布层、带束层、胎冠、胎肩和胎圈组成，并以带束层箍紧胎体。 子午线轮胎优点： （1）接触面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力小，因而滚动阻力小，使用寿命长 (2)胎冠较厚，不宜刺穿，形式时变形小，可降低油耗3%-8%。，帘布层少，散热性能好 (4)在承受侧向力时，接地面积基本不变，故

22、在转向行驶和高速行驶时的稳定性好（5）胎体帘布层的帘线与胎面中心线相互垂直，各层帘线彼此不交叉。由于胎体帘线按地球子午线方向排列，使帘线的强度能得到充分利用，故这种轮胎的帘布层数比普通斜线轮胎减少一半，因此胎体比较柔软，弹性好。斜交轮胎 子午线轮胎 图2.2 斜交轮胎和子午线轮胎子午线轮胎在以上所述的结构上，在帘布层外面包着一圈周向几乎不可拉伸的带束层，这使带束层像钢腰带一样，紧紧箍在胎体上，以承受轮胎的内压和外力，大大提高了胎面的钢性和强度，使得轮胎能够承受较大切向力。子午线轮胎中的钢丝带则具有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲击，又经久耐用，它的帘布结构还意味着在汽车行驶中有比斜交线小得多的

23、摩擦，从而获得了较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性。同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点，即当轮胎被扎破后，不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂，而是使轮胎能在一段时间内保持气压，提高了汽车的行驶安全性。另外，和斜交线轮胎比，子午线轮胎还有更好的抓地性。通过在不同路面上两种轮胎的附着系数的对比，可以看出子午线轮胎具有一系列斜交轮胎不可比拟的优点。见表2.17 表2.1 子午线轮胎与斜交轮胎附着系数的对比道路混凝土路沥青路光滑路面硬雪路干燥潮湿干燥潮湿干燥潮湿子午线轮胎1.190.991.220.451.100.25斜交轮胎1.130.841.020.271.0

24、70.24子午胎比斜交胎提高率/%5.317.719.6662.84.1 虽说子午线轮胎优点众多，表现为子午线轮胎与普通斜线轮胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易刺穿；但也有其自身缺点：胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成本较高。第2.2节 轮胎花纹的影响轮胎花纹对轮胎的性能影响很大。其主要作用就是增加胎面与路面间的摩擦力，提高胎面接地弹性，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“摩擦作用”也就随之增强，从而增加轮胎与路面间的附着性

25、能，抑制胎面与路面打滑。轮胎花纹型式多种多样，但归纳起来，主要有3种：普通花纹、越野花纹和混合花纹。普通花纹适合于在硬路面上使用。它分为纵向花纹、横向花纹和纵横兼有花纹。8汽车依靠轮胎支承在路面上，而直接与路面接触的却是轮胎花纹。轮胎不仅承载、滚动，而且通过其花纹块与路面产生的磨擦力，成为汽车驱动、制动和转向的动力之胎面花纹主要从其型式、密度系数、深度对附着性能产生影响。2.2.1 不同花纹轮胎1普通花纹 随着不同性能汽车的出现，伴随着各种样式的轮胎的出现。胎面花纹对轮胎的地面附着力，抗滑水能力，噪声和直线行驶稳定性有很大的影响，因此，近些年来，众多的轮胎公司正倾注大量的心血在轮胎花纹的研究工

26、作，目前比较广泛使用的有纵向花纹、横向花纹和混合花纹轮胎（图2.3）。它们各自有其自身的优点：（1）纵向花纹，见图2.3(a)：其花纹纵向排列，横向间断。这种花纹具有良好的操纵稳定性，转向时抵抗小，滚动阻力较小，散热性能好，不容易产生横向滑移。一般适用于路况较好的路面，如高速公路或城市路面等。在行驶中滚动阻力小，因此与地面摩擦力小，具有较好的行驶导向性，很适宜于高速行驶。同时纵向花纹轮胎还具有优良的排水性能，在湿滑路面不易打滑，行驶中的噪音也较小，在行驶中表现出良好的附着性能。此外，纵向花纹轮胎在制动时制动性能显得相对较弱，附着性能有明显下降的趋势。这种型式花纹适合在比较清洁、良好的硬路面上行

27、驶。例如，轿车、轻型和微型货车等多选择这种花纹。（2）横向花纹，见图2.3(b)：其花纹横向向排列，横向除胎面中间部分连续外，其余间断，这种型式花纹适合于在一般硬路面上、牵引力比较大的中型或重型货车使用。因其采用了横向花纹设计，使得轮胎与地面接触面积增大，无论是制动力、驱动力都表现较出色，其附着性能极大的增强，抗滑能力也有极大的提升，较大地弥补了纵向花纹轮胎的不足，适用于荒郊野外、建筑工地等恶劣路况。但因其花纹的排列，排水能力有所下降，轮胎散热能力也有所下降，噪声增加，因此在操作灵敏度上比不上纵向花纹轮胎。 （3）混合花纹轮胎,见图2.3(c)：这种轮胎具有纵横向排列的花纹，吸收了纵向花纹排水

28、性能好、噪声小的优点，同时兼顾了横向花纹动力性能方面的强项，比纯粹的纵向花纹具有更好的驱动力、制动力表现。因此这种类型花纹的轮胎适应能力强，应用范围广泛，它既适用于不同的硬路面，路况差的道路也可以对付，也适用于轿车和货车，因此纵横兼有的花纹类型已成了轮胎花纹的主流。种型式花纹的轮胎适应能力强，应用范围广泛，它既适用于不同的硬路面，也适宜和于轿车和货车。 （a）纵向花纹 （b）横向花纹 （c）混合花纹 图2.3轮胎胎面花纹 2. 越野花纹. 越野花纹的共同特点是花纹沟槽宽而深，花纹块接地面积比较小(约40%60%)。在松软路面上行驶时，一部分土壤将嵌入花纹沟槽之中，必须将嵌入花纹沟槽的这一部分土

29、壤剪切之后，轮胎才有可能出现打滑，因此，越野花纹的抓着力大。根据测试，在泥泞路上，同一车型的车辆使用越野花纹轮肿的牵引力可达普通花纹的1.5倍。 越野花纹分为无向和有向花纹两种。有向花纹使用时具有方向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软土路和无路地区使用。由于花纹块的接触压力大，滚动阻力大，故不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则，将加重轮胎磨损，增加燃油消耗，汽车行驶振动也比较厉害。 3. 混合花纹. 混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹。其特点是胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽，而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好

30、，适应能力强。它既适应于良好的硬路面，也适应于碎石路面、雪泥路面和松软路面，附着性能优于普通花纹，但耐磨性能稍逊。一些货车和四轮驱动的乘用车多使用这种型式的花纹轮胎。 除了以上三种花纹外，还有如下三种花纹：单导向花纹，块状花纹，不对称花纹。 （1）单导向花纹单导向花纹是花纹沟之间都相互连接，呈独立的花纹块结构。它有卓越的制动性能，极佳的排水性能，雨天优秀的稳定性能，适合于高速行驶。但是，轮胎的安装位置必须要与行驶方向相同。适用于高速轿车使用。 （2）块状花纹花纹沟之间都相互连接，呈独立的花纹块结构。拥有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。但是它独立的

31、花纹块结构，耐磨性能较差。适用范围：轿车用全天候及雪地轮胎，商用车后轮。 （3）不对称花纹不对称花纹的胎面左右两侧花纹形状不同。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。但是必须注意轮胎的正确安装方向。比较适用于竞技用车及高性能车辆。 汽车依靠轮胎支承在路面上, 而直接与路面接触的却是轮胎花纹。轮胎花纹的主要作用就是提高轮胎的附着性。图2.4 所示, 为无花纹光胎面与有花纹胎面附着性能对比图。从图2.4可以看出, 无花纹胎面的附着性能大幅度降低。影响附着性能的主要是轮胎花纹的型式和深度。00.20.40.60.8有沟槽胎面无花纹胎面行驶速度V

32、/(km/h) 25 50 75 100 图2.4 无花纹光胎面与有花纹胎面附着性能对比 2.2.2 花纹密度系数 花纹密度系数：指轮胎和路面实际接触面积与接地面积之比。花纹密度系数增大，则单位面积地面接触到的花纹数增多，使得花纹之间间隙减小。在湿路面上行驶时，排水能力有所下降，从而容易产生“滑水现象”，丧失附着性能，失去制动或转向能力。若花纹系数过小，单位面积地面接触到的花纹数较少，使得单位面积压力增大，在高速运转时容易使得表层花纹撕裂，轮胎严重磨损，附着性能大大下降，甚至造成爆胎，带来严重的后果。9 2.2.3深度的影响 如果花纹过深，则花纹块接地弹性变形量过大，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚

33、动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热，在运行过程中，轮胎花纹处不宜散热，使胎温上升加快，花纹根部因受力过大而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力，容易产生有害的“滑水现象”，而且使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来，从而使得轮胎附着性能变坏。10因此，花纹过深过浅都不好。 将有花纹轮胎和无花纹轮胎作一附着性能对比试验,，可以发现， 无论在干燥、潮湿或者其他路面上， 前者附着性能明显优于后者。这说明胎面花纹深度直接影响着轮胎的附着性能，从而直接影响到汽车使用性能和安全性。因此，各国对汽车轮胎花纹磨损极限都有明确的规定 。当胎面花纹磨损距沟槽底部约1. 6 mm 时( 大部分轿车轮

34、胎如此规定) ，在胎面圆周上呈现出若干等分的横条状光胎面，此时该轮胎已不能再继续使用, 必须及时更新。各国对汽车轮胎花纹磨损极限都有明确的法规。详见表2.2。表2.2 胎面花纹深度磨损极限（mm）国家轿车货车客车美国1. 62. 0西欧1. 0日本1. 63.中国1. 62. 0第2.3节 轮胎扁平率的影响 轮胎断面高度H与断面宽度B之比,即: H / B 100% ，称为轮胎高宽比，又称轮胎扁平率。它是描述轮胎外廓特征的重要参数。通常高宽比有80 .75 .70 .60 .55. 轮胎的扁平率越小，说明轮胎的断面越宽，其优点变现为：因断面宽，从而解除底面积大，单位面积压力小，磨损量减小，滚动

35、阻力减小。从20 世纪50 年代以来, 汽车轮胎尤其是轿车轮胎扁平率不断下降, 轮胎由高变低，由窄变宽，即轮胎矮形化以后，胎面与地面的接触面积增大.其优势表现在，首先，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。换句话说，轮胎的扁平率也是无时不刻的制约着轮胎的附着性能，即低扁平率可使轮胎和轮辋加宽， 横向刚度增大，又因接地面积大,，轮胎不易打滑，附着性能明显提高

36、。 第3章 路面状况对附着性能的影响路面是直接与路面接触的，所以路面的状况直接影响着轮胎的性能。路面与轮胎的关系就好比人的脚与路面，脚行走的舒适度直接影响到人行走时的状态和速度。路面种类对附着性能的影响，在研究轮胎与路面间附着性能时，一是取决于轮胎因素，其次是取决于路面因素。路面种类对对附着性能的影响主要体现在路面的种类、粗糙度、清洁度以及湿度等。第3.1节 路面种类的影响 各种路面的附着系数各不相同，良好的、干燥的水泥混凝土或沥青路面附着系数最大，依次是砾石路、土路、压紧的雪路和结冰的路面。在附着系数相对较小的路面上行驶时很容易发生交通事故的。 路面种类对轮胎附着性能的影响主要体现在附着系数

37、的不同。不同的路面有着不同的附着系数。即使附着系数有所不同，但是都能满足于汽车的行驶。未能达到所规定的路面附着系数的最小值的路面是不准予汽车行驶的。表3.1是不同路面的附着系数。表3.1 不同路面上的附着系数路面种类干燥混凝土潮湿混凝土干燥沥青潮湿沥青干燥土路峰值附着系数8.850800.820.700.68滑动附着系数0.750.700.740.630.65随着汽车保有量的增加，交通事故也随之增加，特别是在道路附着条件较差的动机，由于冰雪等恶劣的条件而使交通事故明显增加，其主要原因就是冬季道路的附着条件变差，使得轮胎附着性能变差，导致转向失控或制动距离过长等事故的发生。第3.2节 路面粗糙度

38、的影响路面粗糙度指路面菱角阻止轮胎滑动的能力。通常以路面摩擦系数和路面构造深度来表示。粗糙度不一样的路面可能导致车辆侧滑。比如，车辆在高速行驶时，单边车轮涉水，左右轮胎的花纹有所不同，或者是气压不相等，最终会导致车轮打滑，发生侧滑现象。在车身朝某个方向打滑时，一定切记向打滑方向打方向盘，而且不能刹车，才有可能避免事故的发生。随着路面较大尺寸凸体数的增多，使得轮胎与路面间接触的胎面橡胶变形量增强，使得附着系数有所增加。同时，过大的凸体对胎面有一定的切削作用，在切削过程中所产生的阻力构成了轮胎与路面间附着力的一部分。在路面覆盖得有不同的积水，冰雪，砂砾，泥土等及农作物时，他们不同程度的隔绝了轮胎与

39、路面的接触，使得路面附着系数下降。（见表3.2 ）表3.2 几种常见路面的附着系数路面水泥混凝土沥青混凝土路面状况干燥潮湿干燥潮湿干燥潮湿干燥潮湿峰值附着系数0.850.800.630.660.820.700.600.70滑动附着系数0.750.700.610.640.740.630.580.66第3.3节 清洁度及湿度的影响 路面清洁度随着气候、地理位置、高交通量及各种人为因素的影响而经常处于变化之中。例如路面覆盖着不同程度的积水、冰雪、沙子、尘土及农作物等。它们不同程度影响到路面与轮胎间的接触面积。从而使得轮胎附着性能有着不同的变化。（见表3.3-表3.5） 表3.3 沙、泥等一般覆盖物的

40、路面滑动附着系数覆盖物湿西砂干细砂粉煤灰沙土稀泥沥青路面0.660.580.480.630.40混凝路面0.640.620.500.650.42表3.4 农作物覆盖表面的滑动附着系数覆盖物谷子小麦干杂草干麦秸沥青路面0.340.560.530.63混凝路面0.380.600.590.65 表3.5 冰雪路面的滑动附着系数铺撒物无铺撒碎石( 粒径0. 51. 0 mm)铺撒细砂( 粒径0. 020. 04 m m)冰面0.150.280.43压实积雪0.200.360.31 路面潮湿程度对轮胎附着性能也有一定程度的影响。图3.1显示了附着系数在不同行驶速度下不同水膜厚度的变化情况。轮胎的附着系数

41、随着速度和水膜厚度的增加而减小。若路面过湿，使得路面与胎面间形成水磨，容易产生“滑水现象”，大大降低路面的粗糙度，则路面附着系数也随之下降，附着性能降低。0.8 0.10.20.30.40.50.60.750 60 70 80 90 100干燥水膜厚度t=5mm水膜厚度t=10mm水膜厚度t=15mm水膜厚度t=20mm 行驶速度V/(km/h) 图3.1 水膜厚度对附着系数的影响第4章 附着系数与其他影响因数的关系第4.1节 不同滑动率下附着系数的变化滑动率S定义为车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。轮胎在制动强度增大的同时，车轮滚动成分越来越少，而滑动成分越来越多，即用来说明制动

42、过程中滚动成分的多少。 S= 100式中：为车轮中心的速度， 为没有地面制动时的车轮滚动半径 ，为车轮角速度 此制动过程一共可分为三个阶段。第一阶段：车轮在刚开始制动时胎面花纹的印迹形状与轮胎胎面花纹一直，可视为车轮为纯滚动。 即: 第二阶段：轮胎花纹开始逐渐变得模糊，但基本还是可以辨别的清，此阶段不仅是单纯的滚动，同时还发生一定程度的相对滑动。即： 第三阶段：随着制动强度的增加，轮胎逐渐又半滑半滚变成抱死状态，完全出于滑动。即： =0 从这三阶段可以得出：随着制动强度的增加，轮胎的滚动成分越来越少，滑动成分增多。在纯滚动时 = ，滑动率S=0 ，在纯滑动时，=0 S=100% ，在边滚边滑动

43、时 0S100% 。假设地面制动力与垂直载荷之比为制动力系数 。如图4.1所示，即-s曲线。曲线在OA段接近于直线，随着S的不断增加而增大，直到从A点到B点时为最大值，此时B点叫做峰值附着系数 。如图滑动率S继续增加，制动系数有所下降，直到滑动率为100%。 S=100%的制动系数称为滑动附着系数。11综上所述，轮胎附着性能在随滑动率的改变而改变。当轮胎处于滚动向滑动过渡时，附着系数在不断增大，并于制动系数相等，即附着性能在不断增大。但随着滑动程度的增大，在达到B点时，地面给轮胎的附着系数最大，即达到最大附着性能。B点为制动力峰值附着系数。此时，轮胎开始抱死，地面对轮胎的附着力不再增大，即达到

44、最大附着性能。之后，随着制动力的不断再增大，滑动程度越来越严重，滑动附着系数逐渐减小，即轮胎附着性能开始下降。S=15%-20%0.20.40.60.81.01.2滑动附着系数纵向峰值附着系数0 20 40 60 80 100 滑动率s(%)B.制动力系数图4.1 -s 曲线第4.2节 不同条件下附着系数由前文可以看出，附着系数并不是又一个简单的因素而影响。道路附着系数的影响因素众多，它是轮胎、道路及使用状况形成了多种组合，对于不同情况下的影响有着不同的附着系数值。根据现文献所述，道路附着系数的影响因素除与路面的种类、干湿、粗糙度等有关，还与轮胎的花纹、胎压、速度等有关。4.2.1 轮胎不同路

45、面上附着性能的变化三种胎面花纹的轮胎在四种潮湿路面上测得值。可以看出，在良好、平整的沥青路面上，对于有胎面花纹的轮胎其附着性能比无胎面花纹光整的轮胎要好得多，如图4.2所示。无花纹光胎面有沟槽胎面有沟槽且有缝的胎面00.40.20.60.81.01.225 50 75 100 （km/h）石英岩路面00.40.20.60.81.01.225 50 75 100 （km/h）混凝土路面00.40.20.60.81.01.225 50 75 100 （km/h）沥青路面00.40.20.60.81.01.225 50 75 100 （km/h）烁石路面 图4.2 三种轮胎在四种路面上的由图4.2可

46、以看出，在石英岩路面和烁石路面，此时路面比较粗糙，尤其是烁石路面。但是不管是有花纹还是无花纹轮胎，其附着系数随速度的变化都是很小的。但相比而言，有沟槽胎面的轮胎附着系数变化最为微弱。在沥青路面时，由于沥青路面比较光滑，可以看出，无花纹胎面的轮胎，其附着系数随速度的变化最快，在车速到达100km/h时，其值接近为零。而在混泥土路时，其路面为泥浆，无花纹胎面的轮胎在其中行驶时，即使行驶速度仅小于50km/h,其值都只是0.2左右。在车速还不到100/h时，值就已为0。可见，沥青路面上的附着性能无论是何种胎面的轮胎行驶都要高于混泥土路面。12综上所述，附着系数并不是仅受轮胎花纹因素的影响。道路附着系

47、数而且还受到路面状况的影响。在相同胎面的情况下，轮胎的附着性能随着路面粗糙度的提高而有所提高。同时，在相同路面时，有花纹的轮胎附着性能总比无花纹轮胎的高。 4.2.2 不同车速下附着性能的变化此外，车速对路面附着性能也有很大的影响。图4.可见, 在路面状况及轮胎一定的情况下, 车速越高其附着性能越差。而且车速不同, 所对应的滑移率不同。由图4.3可知，速度V=5km/h时，滑移率随速度的变化比较平缓，而在V=88km/h，滑移率随速度的变化比较明显，由此可以推断，车速越高，轮胎的附着性能越差。0.20.40.60.81.01.21.4 0 20 40 60 80 100 滑移率S/%v=5km

48、/hv=48km/hv=88km/h峰值附着系数 图4.3 滑移率随车速的变化 4.2.2 不同胎压下附着性能的变化 轮胎气压直接关系到汽车行驶的安全性。通常认为, 在硬路面上轮胎充气压力减少, 可使轮胎与路面之间的附着能力提高, 但滚动阻力增大; 相反, 轮胎的充气压力增大, 轮胎滚动阻力减小, 但其附着能力下降。其实这只是胎压对路面附着性能影响的简单描述。有文献可得，在潮湿和干燥两种沥青混凝土路面上胎压、车速和滑动摩擦系数的关系曲线, 如图4 .4所示。由图4.4( a) 可见, 在潮湿路面上, 不同的车速范围内, 轮胎气压对路面摩擦系数( 附着系数) 的影响有所差异。车速在 1680 k

49、m/ h范围内, 胎压为 166 kpa的轮胎比胎压为241 的轮胎对路面产生的摩擦系数大; 而车速在80113 km/ h 范围内, 其结果恰好相反。由图4.4( b) 可见, 在干燥路面上, 车速在 16 56 km/ h范围内, 胎压为241 kpa的轮胎比胎压为166 kpa的轮胎对路面产生的摩擦系数大; 而车速在5697 km/ h 范围内, 其结果恰好相反。由此可见, 轮胎气压对路面附着系数的影响是十分复杂的,它与轮胎类型、路面状况和车速有直接关系, 因此分析轮胎气压对路面附着性能的影响, 需要通过大量的试验, 对轮胎类型、路面状况和车速进行综合考虑。00.300.350.400.

50、450.500.55 10 20 30 40 50 60 70 80行驶速度km/h0.600.650.70轮胎气压为35kpa轮胎气压为24kpa滑动摩擦系数00.650.700.750.800.850.90 10 20 30 40 50 60 70 80行驶速度km/h滑动摩擦系数图4.4( a) 湿轮胎滑动摩擦系数与速度的关系轮胎气压为35kpa轮胎气压为24kpa 图4.4（b）干轮胎滑动摩擦系数与速度的关系第5章 未来轮胎的发展趋势第5.1节 论文概括如前面几章所述，影响轮胎附着性能的因数主要分为：一、轮胎结构形式对附着性能的影响，其中包括，不同结构的轮胎（子午线轮胎和普通斜交胎）、

51、不同胎面花纹和不同的扁平率对轮胎附着性能的影响。二、路面状况对附着性能的影响，包括不同路面种类（砾石路、土路、压紧的雪路和结冰的路面等）、粗糙度及清洁度，湿度等对轮胎附着性能的影响。三、滑动率S对附着性能的影响。 从第四章可以知道，附着系数并不是又一个简单的因素而影响。道路附着系数的影响因素众多，它是轮胎、道路及使用状况形成了多种组合，对于不同情况下的影响有着不同的附着系数值。表4.2可知（试验条件：车速30KM/H，车轮轮载质量300KG；斜交胎压0.16Mpa、子午胎胎压0.22MPa。）子午线轮胎和斜交轮胎在相同车速，不同胎压、不同路面上的附着系数是有所不同的。子午线轮胎和斜交轮胎相比，无论在干燥的路面上的附着系数高还是在潮湿路面上，子午线轮胎的附着系数总比斜交轮胎的变化下。其次，在同一路面情况下，轮胎的附着系数随着轮胎的速度的增加而减小。尤其在相同的速度变化下，潮湿路面的附着系数减小更快。总而言之，子午线轮胎的特性优于斜交轮胎，在以后轮胎的发展中，子午线轮胎将会成为主流。此外，车速对路面附着性能也有很大的影响。表4.2所示,（试验条件：斜交胎,沥青混凝土路面上） 车速与路面附着性能的关系曲线 。由图4.2 可见, 在路面状况及轮胎一定的情况下, 车速越高其附着性能越差。而且车速不同, 峰值附着系数所对应的滑移率不同。在路面状况及轮胎一定的情况下,