輪胎性能對汽車行駛的影響研究.doc

南京交通技師學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）輪胎性能對汽車行駛的影響研究摘要：論文的主要目的是讓我們更準(zhǔn)確的了解輪胎性能對汽車行駛的影響，讓我們更深刻的認(rèn)識輪胎的性能對汽車行駛的重要作用。輪胎路面附著性能、滾動阻力、側(cè)偏特性、垂直特性、包封性、振動性等動態(tài)力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)和尺寸對汽車的行駛影響有著密切相關(guān)的聯(lián)系。在合理性能匹配的情況下，輪胎性能好，汽車的行駛性能好。能少數(shù)關(guān)鍵詞：輪胎，汽車，輪胎力學(xué)性能，性能匹配 1 / 9引言 現(xiàn)代汽車，尤其是高檔轎車對輪胎的性能要求越來越高。我們都知道，輪胎是汽車的重要安全部件，關(guān)系到汽車的操縱穩(wěn)定性和發(fā)動機(jī)功率的有效傳遞。脫離汽車研究輪胎性能沒有實(shí)際意義。輪胎的性能不僅取決于輪胎本身，更取決于輪胎與汽車的匹配，本文就輪胎性能對汽車行駛的影響進(jìn)行討論。 第一章 輪胎的構(gòu)造及在汽車中的作用 汽車輪胎按胎體結(jié)構(gòu)不同可分為充氣輪胎和實(shí)心輪胎，現(xiàn)代汽車大部分采用充氣輪胎，充氣輪胎按組成結(jié)構(gòu)不同分為內(nèi)胎輪胎和無內(nèi)胎輪胎，一般來說，輪胎由胎面、胎肩、胎側(cè)、胎緣、簾布層和帶束層等部分組成。目前汽車上大多使用簾布層與臺面中心線成90或接近90的子午線輪胎，相比簾布層與臺面中心線呈小于90的普通斜交輪胎，具有自重輕、耐磨性好、滾動阻力小、附著性能好、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是胎側(cè)易裂口、成本高。子午線輪胎比普通斜交輪胎節(jié)油10%，以轎車一年行駛1.5 萬公里每百公里綜合耗油10 公升為例，按每公升6.87 元的93 號汽油計算，使用節(jié)能型子午線輪胎比使用普通的子午線輪胎，每年至少能節(jié)約油耗1000 元多元，而轎車用子午線輪胎價格比普通斜交輪胎平均只高200 元左右。如果按國家統(tǒng)計局公布的2009 年年底全國轎車保有量2605 萬輛來計算，使用子午線輪胎一年就能節(jié)約汽油390 億公升，相當(dāng)于中石化2008 年一年的汽油產(chǎn)量，并且子午線輪胎的壽命約8 萬公里以上，比普通斜交輪胎行駛里程長50%，經(jīng)濟(jì)性能顯著。輪胎在汽車中起著安全性、舒適性、動力性和經(jīng)濟(jì)性等重要作用。第二章 輪胎的基本組成普通輪胎由外胎，內(nèi)胎與墊帶組成。外胎是用以保護(hù)內(nèi)胎不受外來損傷和沖入壓縮空氣后不致過分膨脹的外殼，是輪胎的主體，具有承擔(dān)車重和變形、緩和汽車振動和沖擊的作用，一般要求其具有較高的強(qiáng)度，并具有一定的彈性。輪胎外胎一般構(gòu)造包括胎面、胎側(cè)、胎體和胎圈等部分。內(nèi)胎是一個環(huán)形橡膠管，橡膠管內(nèi)充滿壓縮空氣，裝入外胎后，使輪胎可保持一定的內(nèi)壓，從而獲得緩沖性能和承載能力。墊帶放在內(nèi)胎與輪輞之間，是一個具有一定形狀和斷面的環(huán)形膠帶，其邊緣較薄，表面光滑，具有耐熱性，上有供內(nèi)胎氣門嘴通過的圓孔。墊帶的作用是防止內(nèi)胎被輪輞及外胎的輪圈擦傷和磨損，并能防止塵土，水侵入胎內(nèi)。深式輪輞上使用的內(nèi)胎輪胎沒有墊帶，而無內(nèi)胎的輪胎及無內(nèi)胎，又無墊帶。第三章 輪胎的分類1充氣壓力分類高壓輪胎：充氣壓力為0.50.7MPa的輪胎為高壓輪胎。高壓輪胎的滾動阻力小，油耗低，但緩沖性能差，與路面的附著能力低，因此在汽車上很少使用。（2）低壓輪胎：充氣壓力為0.150.45MPa的輪胎為低壓輪胎。低壓輪胎由于具有彈性好、斷面寬，與道路接觸面積大，壁薄而散熱性好等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛使用。（3）超低壓輪胎：充氣壓力低于0.15MPa的輪胎為超低壓輪胎。超低壓輪胎的斷面寬度比低壓輪胎的寬，其與道路接觸的面積也比低壓輪胎的大，所以超低壓輪胎在道路松軟路面上的通過能力比較好，所以適合泥濘路、雪地、沙漠等地帶使用。（4）調(diào)壓輪胎：充氣壓力可根據(jù)路面條件不同進(jìn)行調(diào)節(jié)的輪胎為調(diào)壓輪胎。2胎面花紋分類汽車輪胎按胎面花紋不同，可分為普通花紋輪胎、越野花紋輪胎和混合花紋輪胎三種。3組成結(jié)構(gòu)分類汽車輪胎按組成結(jié)構(gòu)不同，可分為有內(nèi)胎輪胎和無內(nèi)胎輪胎兩種4胎體簾線排列方向分類汽車輪胎按胎體簾線排列方向不同，可分為普通斜交輪胎和子午線輪胎兩種。第四章 輪胎在汽車中的作用輪胎是汽車行駛系中重要的部分，其作用是：支撐整車質(zhì)量；緩沖由路面?zhèn)鱽淼恼駝雍蜎_擊；通過輪胎與地面的附著力來傳遞驅(qū)動力和制動力；產(chǎn)生橫向力和回正力矩來平衡汽車轉(zhuǎn)向行駛時的離心力；保證汽車正常轉(zhuǎn)向后車輪直線行駛；翻越障礙，提高通過性。 輪胎安裝在輪輞上，直接與路面接觸，其基本功能如下：（1）承受汽車負(fù)荷。（2）為傳遞驅(qū)動力和制動力提供足夠的附著力。（3）為改變和保持汽車行駛方向提供足夠的轉(zhuǎn)向操縱性能和方向穩(wěn)定性能。（4）與汽車懸架系統(tǒng)共同緩沖來自路面的沖擊，并衰減由沖擊產(chǎn)生的振動，以保證汽車良好的行駛平順性和乘坐舒適性。第五章 輪胎動態(tài)力學(xué)性能對汽車行駛性能的影響 1動力性能 輪胎與路面的附著性能、輪胎的速度性能及滾動阻力是影響汽車動力性能的主要因素,輪胎的附著性能直接影響汽車的驅(qū)動、加速和減速性能,配用附著性能好的輪胎有利于提高汽車的加速性能。 2燃料經(jīng)濟(jì)性 輪胎的滾動阻力是影響汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的主要因素之一。統(tǒng)計表明,在發(fā)達(dá)國家,汽車的燃料消耗量約占總?cè)剂舷牧康?5 % ,而輪胎克服滾動阻力的燃料消耗量約占車輛燃料消耗量的20 % ,故即使輪胎燃料消耗量稍有減小,對國家總?cè)剂舷牧康臏p小也是一個很大的貢獻(xiàn)。 3制動性能 輪胎的滑動摩擦性能對汽車制動性能影響很大。顯然,汽車的制動性能與輪胎與路面的摩擦力密切相關(guān),而輪胎與路面的摩擦力取決于輪胎與路面的接觸狀況。輪胎與路面的摩擦力過小,會導(dǎo)致汽車制動性能下降。4操縱穩(wěn)定性汽車通過操縱系來操縱輪胎，輪胎的側(cè)偏特性(主要指側(cè)偏力、回正力矩和側(cè)偏角間的相關(guān)性) 是輪胎重要的力學(xué)性能,直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性。5行駛平順性輪胎的均勻性、振動性、包封性及汽車懸架系統(tǒng)的剛度、柔度是影響汽車行駛平順性的主要因素。輪胎的均勻性、振動性和包封性差會導(dǎo)致汽車行駛,尤其是在不平路面上行駛時不穩(wěn)或顛簸,即汽車的乘坐舒適性差。第六章 輪胎部件及其主要技術(shù)參數(shù)對汽車的行駛影響1輪胎輪胎的結(jié)構(gòu)和尺寸,如胎圈著合直徑、輪胎斷面高寬比和接地寬度等直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性、動力性能、制動性能和燃料經(jīng)濟(jì)性等,輪胎結(jié)構(gòu)和尺寸是否合理與車輛設(shè)計成功與否關(guān)系極大。 2部件結(jié)構(gòu)和尺寸對汽車性能影響較大的輪胎部件有胎面、冠帶層和三角膠等。 (1) 胎面 汽車最終通過胎面與路面之間的反作用力來獲得行駛動力,胎面的花紋形式溝槽空隙比、溝槽寬度及角度、溝槽深度、塊大小、鋼片設(shè)置和肩塊刀槽形式?jīng)Q定或影響車輛的牽引力、制動性能和操縱穩(wěn)定性等。(2) 冠帶層剛性帶束層與柔性胎面之間設(shè)置纖維簾布冠帶層使得輪胎與路面之間的接地壓力分布更加均勻,從而改善了車輛的操縱穩(wěn)定性能和響應(yīng)靈敏度,但冠帶層的結(jié)構(gòu)或尺寸不當(dāng),會降低車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。(3) 三角膠在非直線行駛狀態(tài)下,三角膠在承受胎圈部位垂直負(fù)荷的同時,還將通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加給輪軸的側(cè)向力傳遞給胎冠花紋,從而達(dá)到操控的目的。因此,三角膠的結(jié)構(gòu)、尺寸及膠料的物理性能對輪胎的側(cè)偏特性影響很大。與不同車輛配合時,輪胎的三角膠結(jié)構(gòu)、尺寸及膠料性能需要根據(jù)路試結(jié)果來調(diào)整。第七章 輪胎性能對汽車行駛的影響分析由于市場對汽車行駛性能要求逐步提高,相應(yīng)地對輪胎性能要求也不斷提高。對輪胎性能的評價已不只停留在對其基本性能的評價上,而更多地轉(zhuǎn)移到對輪胎匹配的汽車各項(xiàng)行駛性能的評價上。因此,對輪胎與汽車性能匹配的研究既是一個新的課題,又是一個亟待解決、意義重大的課題。從汽車、輪胎力學(xué)行為分析得出,汽車表現(xiàn)出的各項(xiàng)行駛性能最終取決于路面對其的激勵,而這種激勵又是借助于輪胎與路面之間的相互作用表現(xiàn)出來的。如果沒有合適的輪胎匹配,汽車良好的性能也發(fā)揮不出來。輪胎與汽車性能匹配,在汽車方面,有賴于汽車的傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸架系統(tǒng);在輪胎方面,有賴于輪胎本身所固有的剛性系統(tǒng)和性能。影響輪胎與汽車性能匹配的因素之間存在著直接或間接的聯(lián)系及制約關(guān)系,這些因素及相關(guān)條件構(gòu)成了一個緊密聯(lián)系的系統(tǒng),即對某一性能或因素的研究往往會涉及其它許多因素,且這些因素之間還可能存在矛盾。對輪胎與汽車性能匹配的研究就是要尋求這些因素與輪胎性能、汽車行駛性能之間相互作用的關(guān)系。輪胎與汽車性能匹配研究的關(guān)鍵在于“匹配”,輪胎性能與汽車性能的匹配是輪胎性能與汽車系統(tǒng)性能的合理配合,不同的汽車應(yīng)選用不同性能的輪胎。同一條輪胎安裝在不同車輛上可能會表現(xiàn)出截然不同的動態(tài)力學(xué)性能,而同一輛車上裝配不同規(guī)格,甚至是相同規(guī)格、不同品牌的輪胎也會表現(xiàn)出不同的行駛性能,因而輪胎與汽車性能匹配的研究是一個綜合諸多方面因素的復(fù)雜系統(tǒng)工程?？偟恼f來,影響汽車行駛性能的輪胎動態(tài)力學(xué)性能主要為與路面的附著性能、滾動阻力、側(cè)偏特性、垂直特性、包封性和振動性等,汽車行駛性能與輪胎性能之間的主要制約關(guān)系為:（1）汽車的動力性能與輪胎與路面的附著性能、壓力分布和輪胎的滾動阻力等密切相關(guān)。（2）汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性與輪胎的滾動阻力關(guān)系較大。（3）汽車的制動性能主要取決于輪胎與路面的摩擦因數(shù),尤其是最大靜摩擦因數(shù)。（4）汽車的操縱穩(wěn)定性與輪胎的側(cè)偏特性關(guān)系最大,與輪胎與路面的壓力分布和輪胎的垂直特性等有很大關(guān)系。（5）汽車的行駛平順性與輪胎的均勻性、振動性、包封性和垂直特性關(guān)系較大,高速行駛時輪胎的駐波特性也是影響汽車行駛平順性的主要因素之一。（6）汽車的加速跑偏性與輪胎的均勻性、花紋導(dǎo)向關(guān)系較大。可以看出,輪胎性能對汽車行駛有著重要的影響,輪胎的某一特性就可能影響諸多汽車行駛性能,如輪胎的垂直特性不僅影響汽車的操縱穩(wěn)定性,而且會影響汽車的行駛平順性,這些影響有時還是矛盾的。因此,輪胎與汽車的性能匹配一般是各性能和各因素之間的相互協(xié)調(diào)、平衡。 總 結(jié) 以上敘述不難看出輪胎是汽車最重要的運(yùn)行材料之一。輪胎性能對汽車行駛有著重要的影響，輪胎的某一特性就可能影響諸多汽車行駛性能。從汽車、輪胎力學(xué)行為分析得出,汽車表現(xiàn)出的各項(xiàng)行駛性能最終取決于路面對其的激勵,而這種激勵又是借助于輪胎與路面之間的相互作用表現(xiàn)出來的。如果沒有合適的輪胎匹配,汽車良好的性能也發(fā)揮不出來。,輪胎性能對汽車性能的影響是輪胎性能與汽車系統(tǒng)性能的合理配合?？偟恼f來,影響汽車行駛性能的輪胎動態(tài)力學(xué)性能主要為與路面的附著性能、滾動阻力、側(cè)偏特性、垂直特性、包封性和振動性等。 從而我們知道輪胎在汽車中的重要作用，正確選型、合理裝配使用輪胎，對延長輪胎的使用壽命、提高汽車使用性能和降低汽車故障率，尤其是提高汽車安全性能有著十分重要的意義。致 謝 本論文在選題及研究過程中得到老師的悉心指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。在此衷心的