汽車輪胎性能分析

徐 斌

(樂山職業技術學院,四川 樂山 614000)

1 輪胎基礎知識

車輪與輪胎是汽車行駛系中的重要部件，現代汽車幾乎都采用充氣輪胎。輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，它的作用是：

(1)和汽車懸架共同來.緩和汽車行駛時所受到的沖擊，并衰減由此而產生的振動，以保證汽車有良好的乘坐舒適性和行駛平順性。(2)保證車輪和路面有良好的附著性，以提高汽車的牽引性、制動性和通過性。(3)承受汽車的重力，并傳遞其它方向的力和力矩。

2 輪胎與汽車行駛跑偏

汽車行駛跑偏是指汽車在平直的路面上行駛，雙手松開方向盤后，汽車偏離了原直線行駛方向。GB7258-97《機動車運行安全技術條件》中5.7規定:機動車在平坦、硬實、干燥和清潔的道路上行駛不得跑偏。

汽車行駛跑偏的原因十分復雜，主要包括：

(1)輪胎的不均勻性(錐度效應)。(2)前輪定位(前束、前輪外傾、主銷內傾、主銷后傾)。(3)一些使用和調整因素(如左右輪胎氣壓不相等、前制動器分離不徹底、前輪軸承過緊等)。(4)車輛零部件損壞所導致(如前彈簧減振器失效、車身底部或車架變形等)輪胎錐度對跑偏的影響:一般而言，輪胎紅點既表示徑向力一次偕波最大點，同時表示紅點所在面為錐度力負值面。徑向力表示的是圓度均勻性，錐度效應表示的是圓柱度均勻性。裝車的時候，一般前軸兩輪紅點要么同時朝外，要么同時朝內。目前供應商黃點一般和紅點打在同一側，如果黃點和車輪藍點對齊，則可保證兩側輪胎的紅點均在外側，抵消錐度效應引起的側向力。行駛跑偏90%是由于輪胎的錐度效應引起，所以確定跑偏原因首先應從輪胎錐度考慮。

3 輪胎性能

對于現代、高速汽車而言，輪胎是一個在行走機構中極其重要的部件，它們必須有彈性，而又減震。它們必須保證汽車直行，而又具有良好的圓周方向旋轉性：它們必須具備長久的使用壽命。輪胎首先必須承受并傳播車輛前進方向的縱向力和垂直于車輛前進方向橫向力。輪胎的設計有著多方面的矛盾，設計工程師要想加強或達到一種功能，則必須減弱或者被迫放棄另一種功能。下圖表示著輪胎設計中的目標沖突。

輪胎花紋對輪胎性能的影響：

(1)在有積水的路面上，在輪胎與地面之間會形成一層水膜，即水膜效應。極容易引起車輪打滑。在輪胎上設計出花紋狀溝槽后，路面和花紋之間的水就可以沿溝槽排出，可以防止水膜效應發生。使車輪不易打滑。也就自然減少了雨天在柏油路上打滑的現象。溝槽花紋的深度和形狀對排水性能有影響。對參加拉力賽以及在未鋪的粗糙路面上高速行走的汽車一般都配置花紋溝槽很深的輪胎。

(2)在路況不好的情況下行車，因為路面的凹凸非常大，又很疏松，所以比起排水性，這種路面更追求輪胎的附著性能，這樣的輪胎花紋一般都是叫作塊狀花紋的形式。不過，這種花紋的輪胎的橡膠質地比較硬。塊狀花紋(被槽包圍的部分)的剛性、形狀、塊狀花紋的邊緣角的尖銳度都會影響其性能。因此，就產生了能夠提高在柏油路上的排水性及在路況不好情況下的附著性能的胎面圖紋設計方案。所以，磨損較重的輪胎容易在潮濕的柏油路和路況不好的路面上打滑。另外，由于花紋部分吸收了來自路面的沖擊，所以會對乘坐的舒適性有影響。

(1)花紋噪聲:花紋表面接觸地面時,槽中的空氣被壓縮,當釋放空氣時就會發生聲音。槽的形狀和面積決定噪聲的頻率,并且當行車速度提高時發出的聲音能量也增大。

滾動阻力:所謂滾動阻力是指輪胎在路面滾動時產生的一種阻力。產生滾動阻力有幾個主要因素:

①輪胎的形變；②路面的凸凹；③輪胎與路面的摩擦；④車輪軸安裝部位的機械摩擦；⑤輪胎轉動中的空氣阻力。

常用的滾動阻力測試方法是測力法，即測量輪軸上的反作用力。試驗設備主要由轉鼓為主的路面驅動系統，將試驗輪胎壓在轉鼓外周表面上的加負荷裝置和檢測試驗數據的測量裝置組成。

(2)轉向性能：在轉彎時，輪胎會產生一種叫作轉向力(轉彎力)的內轉彎圓內側的作用力。就是靠這個轉向力來實現汽車轉彎的。實際上，汽車的前進方向比車輪的朝向稍稍靠外側。有了這個角度差，輪胎才能邊打滑邊轉向。這個角度差被稱為側滑角。路面越滑，所產生的轉向力越小，側滑角就越大。也就是說在易打滑的路面上，如果不比普通路面時多轉動一點轉向盤就不會達到相同的轉向角。一般子午線輪胎是轉向力較大，側滑角較小。所以轉向盤的轉舵角小，可以感到其操縱的靈敏性。

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[2] 徐麗紅.輪胎實用知識問答[M]//鮑宇.車輪定位及輪胎.北京：中國標準出版社，化學工業出版社,2011.

[3] 趙旭濤,劉大華.合成橡膠工業手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.