輪胎力學ppt課件

1、CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 汽車動力學與控制實驗室汽車動力學與控制實驗室輪輪 胎胎 第第 11 11 講講v11.1 輪胎的功能、構(gòu)造、種類及規(guī)格輪胎的功能、構(gòu)造、種類及規(guī)格 v11.2 輪胎的坐標系輪胎的坐標系v11.3 輪胎的滾動阻力輪胎的滾動阻力 v11.4 輪胎的切向力與附著性能輪胎的切向力與附著性能 v11.5 輪胎的側(cè)偏性能輪胎的側(cè)偏性能 v11.6 輪胎在濕路面上的性能輪胎在濕路面上的性能 v11.7 輪胎的垂向振動特性輪胎的垂向振動特性 11.1輪胎的功能、構(gòu)造、種類及規(guī)格輪胎的功能、構(gòu)造、種類及規(guī)格 v輪胎必須具有以下四種基本功能輪胎必

2、須具有以下四種基本功能 ：輪胎必須具有適宜的彈性、阻尼和承載能力；胎面部分具有增強附著能力的花紋：具有熱穩(wěn)定性、耐磨等v對輪胎的要求：對輪胎的要求： 胎面胎面 ：直接與路面接觸的部分直接與路面接觸的部分。保護輪胎內(nèi)側(cè)簾布，。保護輪胎內(nèi)側(cè)簾布，延長輪胎壽命的厚厚的延長輪胎壽命的厚厚的橡膠層。表面為提高排橡膠層。表面為提高排水性能，驅(qū)動水性能，驅(qū)動/ /制動性能制動性能刻有花紋。刻有花紋。帶束層：帶束層：是位于胎面和胎體之間是位于胎面和胎體之間的補強層的補強層 。緩沖沖擊，。緩沖沖擊，并可防止胎面產(chǎn)生的外并可防止胎面產(chǎn)生的外傷波及胎體，還可以防傷波及胎體，還可以防止臺面和胎體的剝離。止臺面和胎體的

3、剝離。胎體：胎體：是覆蓋橡膠的用纖維或鋼絲作成的簾線層，是覆蓋橡膠的用纖維或鋼絲作成的簾線層，用于形成輪胎的骨架。呈反射狀的貼合，用于形成輪胎的骨架。呈反射狀的貼合，保持氣壓，耐承重抗沖擊。保持氣壓，耐承重抗沖擊。胎圈：胎圈：支撐簾線的末端并可將輪胎固定在支撐簾線的末端并可將輪胎固定在輪輞上的部分。輪輞上的部分。胎肩：胎肩：輪胎的兩肩部分。采用輪胎的兩肩部分。采用成能夠保護胎體和散成能夠保護胎體和散發(fā)內(nèi)部熱量的設(shè)計。發(fā)內(nèi)部熱量的設(shè)計。胎壁：胎壁：為了保護輪胎側(cè)面部分的簾為了保護輪胎側(cè)面部分的簾線層，在表面覆蓋有橡膠。線層，在表面覆蓋有橡膠。在胎壁上標有輪胎尺寸，制在胎壁上標有輪胎尺寸，制造商明

4、，和商標等。造商明，和商標等。內(nèi)襯層：內(nèi)襯層：是相當于內(nèi)胎的橡膠層是相當于內(nèi)胎的橡膠層使用透氣性低的特殊橡膠制成使用透氣性低的特殊橡膠制成v輪胎構(gòu)造輪胎構(gòu)造按用途分為：按用途分為： 載貨汽車輪胎重型、中型、輕型）載貨汽車輪胎重型、中型、輕型） 轎車輪胎轎車輪胎按輪胎胎體結(jié)構(gòu)分為：按輪胎胎體結(jié)構(gòu)分為： 充氣輪胎汽車上使用的主要輪胎形式）充氣輪胎汽車上使用的主要輪胎形式） 實心輪胎實心輪胎充氣輪胎按組成結(jié)構(gòu)分為：充氣輪胎按組成結(jié)構(gòu)分為： 按簾線排列方向分為：按簾線排列方向分為： 有內(nèi)胎輪胎；有內(nèi)胎輪胎； 普通斜交輪胎；普通斜交輪胎； 無內(nèi)胎輪胎。無內(nèi)胎輪胎。 子午線輪胎。子午線輪胎。按充氣大小分為

5、：按充氣大小分為： 高壓高壓0.50.7Mpa剛度大，較硬，承載容量大，摩擦系數(shù)小。剛度大，較硬，承載容量大，摩擦系數(shù)小。 低壓低壓0.150.45Mpa彈性好、斷面寬、接觸面積大、薄壁。彈性好、斷面寬、接觸面積大、薄壁。 超低壓超低壓0.15 Mpa以下）。以下）。v輪胎的分類1-外胎外胎 2-內(nèi)胎內(nèi)胎 3-墊帶墊帶 充氣輪胎的組成充氣輪胎的組成輪胎花紋：輪胎花紋：普通花紋普通花紋越野花紋越野花紋混合花紋混合花紋 普通斜交輪胎：簾布層和緩沖層的各相鄰層簾線交叉，且與胎面中心線呈小于90角排列的充氣輪胎。 子午線輪胎：簾布層簾線與胎面中心線呈90角或約90角排列的充氣輪胎。 v普通斜交輪胎與子

6、午線輪胎：普通斜交輪胎與子午線輪胎：普通斜交輪胎,它的特點是簾布層和緩沖層各相鄰層簾線交叉排列，各簾布層與胎面中心線成3540度的交角，因而叫斜交輪胎。簾布層是外胎的骨架，使胎體具有必要的強度，并固定輪胎外緣的形狀和尺寸。簾布層數(shù)越多強度就越大，但彈性會下降。不能很好承受輪胎工作時產(chǎn)生的交變載荷；緩沖層位于胎面與簾布層之間，它具有較大的彈性，可緩和汽車行駛的沖擊載荷，并防止汽車在緊急制動時胎面與簾布層脫離。 普通斜交輪胎斜交輪胎的優(yōu)點是：輪胎噪聲小，外胎面柔軟、制造容易，價格也較子午線輪胎便宜。斜交輪胎的缺點是：轉(zhuǎn)向行駛時，接地面積小，胎面滑移大，抗側(cè)向力能力差，高速行駛時穩(wěn)定性差，滾動阻力較

7、大，油耗偏高，承載能力也不如子午線輪胎。子午線輪胎的特點：子午線輪胎的特點：簾布層線排列的方向與輪胎的子午斷面一致，簾布層線排列的方向與輪胎的子午斷面一致，簾布層數(shù)可減少簾布層數(shù)可減少40%50%40%50%。胎體較軟、彈性好。胎體較軟、彈性好。簾線在圓周方向上只靠橡膠來連接，因此帶束簾線在圓周方向上只靠橡膠來連接，因此帶束層采用具有若干層簾線與子午斷面呈大角度層采用具有若干層簾線與子午斷面呈大角度7070。7575。）、高強度、不易拉伸的周向環(huán)。）、高強度、不易拉伸的周向環(huán)層的帶束層。層的帶束層。帶束層采用玻璃纖維、加強纖維或鋼絲簾布制帶束層采用玻璃纖維、加強纖維或鋼絲簾布制造，強度高、拉伸

8、變形?。辉?，強度高、拉伸變形??；子午線輪胎的優(yōu)點：子午線輪胎的優(yōu)點：接地面積大，附著性能好，對地面的單位壓力小，磨損少，壽命接地面積大，附著性能好，對地面的單位壓力小，磨損少，壽命長；長；胎冠較厚，且有堅硬帶束層不易刺穿，行駛時變形小，可降低油胎冠較厚，且有堅硬帶束層不易刺穿，行駛時變形小，可降低油耗；耗；簾布層少，胎側(cè)薄，散熱性好；簾布層少，胎側(cè)薄，散熱性好；徑向彈性大，緩沖性好、負荷能力大；徑向彈性大，緩沖性好、負荷能力大；承受側(cè)向力時，接地面積基本不變，行駛穩(wěn)定性好。承受側(cè)向力時，接地面積基本不變，行駛穩(wěn)定性好。子午線輪胎的缺點：子午線輪胎的缺點：胎側(cè)薄且軟，胎冠厚，在二者的過渡區(qū)容易產(chǎn)

9、生裂紋；胎側(cè)薄且軟，胎冠厚，在二者的過渡區(qū)容易產(chǎn)生裂紋；吸振能力差，胎面噪音大；制造技術(shù)要求高，成本高。吸振能力差，胎面噪音大；制造技術(shù)要求高，成本高。子午線輪胎的優(yōu)點：子午線輪胎的優(yōu)點：接地面積大，附著性能好，對地面的單位壓力小，磨損少，壽命接地面積大，附著性能好，對地面的單位壓力小，磨損少，壽命長；長；胎冠較厚，且有堅硬帶束層不易刺穿，行駛時變形小，可降低油胎冠較厚，且有堅硬帶束層不易刺穿，行駛時變形小，可降低油耗；耗；簾布層少，胎側(cè)薄，散熱性好；簾布層少，胎側(cè)薄，散熱性好；徑向彈性大，緩沖性好、負荷能力大；徑向彈性大，緩沖性好、負荷能力大；承受側(cè)向力時，接地面積基本不變，行駛穩(wěn)定性好。承

10、受側(cè)向力時，接地面積基本不變，行駛穩(wěn)定性好。子午線輪胎的缺點：子午線輪胎的缺點：胎側(cè)薄且軟，胎冠厚，在二者的過渡區(qū)容易產(chǎn)生裂紋；胎側(cè)薄且軟，胎冠厚，在二者的過渡區(qū)容易產(chǎn)生裂紋；吸振能力差，胎面噪音大；制造技術(shù)要求高，成本高。吸振能力差，胎面噪音大；制造技術(shù)要求高，成本高。 輪胎的規(guī)格標記種類較多，通常多以輪胎斷面高度H、斷面寬度B、扁平率(HBx100%)、輪輞直徑d和工作標記(含載荷指數(shù)和速度標記)來表示。對于斜交輪胎，其尺寸標記用B-d表示，單位均為英寸；對于于午線輪胎則用字母“R表示。v輪胎的規(guī)格輪胎的規(guī)格 例子：菱帥所配的是例子：菱帥所配的是MAXXIS MA652輪胎輪胎輪胎標識輪胎

11、標識 闡明闡明 185/65R14 86H 185 胎面寬度胎面寬度185mm 65 扁平比。即輪胎側(cè)面胎壁的高度與輪胎扁平比。即輪胎側(cè)面胎壁的高度與輪胎寬度的比例為寬度的比例為65%。R 輪胎的簾布層結(jié)構(gòu)是子午線型結(jié)構(gòu)輪胎的簾布層結(jié)構(gòu)是子午線型結(jié)構(gòu) 14 輪圈直徑，單位是英寸輪圈直徑，單位是英寸 86 輪胎承載指數(shù)。輪胎承載指數(shù)。86的最大承載量約的最大承載量約530KG H 速度級別。速度級別。H代表輪胎的最高安全時速為代表輪胎的最高安全時速為210公里，公里，T=190，V=240，W=270，Y=300。換胎時一定要注意速度等級的匹配，高速車換胎時一定要注意速度等級的匹配，高速車不要配

12、低速胎，否則可能會引起爆胎。不要配低速胎，否則可能會引起爆胎。 v輪胎的規(guī)格輪胎的規(guī)格 11.2 輪胎的坐標系與術(shù)語輪胎的坐標系與術(shù)語圖2-1 輪胎坐標系v輪胎坐標系中的概念11.3 輪胎的滾動阻力輪胎的滾動阻力v1 ) 輪胎滾動阻力的產(chǎn)生機理輪胎滾動阻力的產(chǎn)生機理v2 ) 輪胎滾動阻力的影響因素輪胎滾動阻力的影響因素v3輪胎滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗計算輪胎滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗計算 v輪胎在硬路面上的滾動阻力輪胎在硬路面上的滾動阻力v從動輪在硬路面上滾動時的受力情況從動輪在硬路面上滾動時的受力情況v由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力v不平路面造成的滾動阻力示意

13、圖不平路面造成的滾動阻力示意圖1輪胎滾動阻力的產(chǎn)生機理輪胎滾動阻力的產(chǎn)生機理v車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向和切向的相互作用力并相應(yīng)地使輪胎和支承路面變形。輪胎和支承路面的相對剛度決定了變形的特點。v當輪胎在硬而平的路面(混凝上或瀝青)上滾動時，輪胎變形是主要的。由于輪胎變形時材料的內(nèi)摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時所作的功不能全部收回，部分轉(zhuǎn)化為熱能而消失在大氣中，同時胎面在接觸區(qū)域有摩擦損失，以及滾動輪胎對外部空氣的攪動損失，這些能量損失就是產(chǎn)生滾動阻力的原因。 v輪胎在硬路面上的滾動阻力輪胎在硬路面上的滾動阻力v在能量損失中，遲滯損失是最主要的，實驗數(shù)據(jù)表明，車速在12815

14、2km/h的范圍內(nèi)，遲滯損失約占輪胎滾動阻力的9095，輪胎與路面的摩擦損失約占210，空氣阻力約占1535。v當車輪在松軟路面上滾動時，由于支承路面發(fā)生變形使所作的功幾乎全部不能收回，所以本講主要討論車輪在硬路而上的滾動。圖圖3-1 93-1 900200020輪胎的徑向變形曲線輪胎的徑向變形曲線 v圖中OCA為加載變形曲線，面積OCABO為加載過程中對輪胎作的功，ADE為卸載變形曲線，面積ADEBA為卸載過程中輪胎恢復(fù)變形時放出的功。由圖可見，兩曲線并不重合，兩面積之差OCADEO即為加載與卸載過程的能量損失，從而產(chǎn)生輪胎的滾動阻力。這就是充氣輪胎的遲滯損失。 圖圖3-2 3-2 從動輪在

15、硬路面上滾動時的受力情況從動輪在硬路面上滾動時的受力情況v從動輪在硬路面上滾動時的受力情況從動輪在硬路面上滾動時的受力情況 Fp1 r = Tf 故 Fp1 =Tf/r=Fz (a/r) 令 f=(a/r) 而Fz=W Fp1=W ff 稱為滾動阻力系數(shù)由平衡條件得 可見，滾動阻力系數(shù)是車輪在一定條件下滾動時所需的推力與車輪裁荷之比。換而言之，滾動阻力等于滾動阻力系數(shù)與車輪載荷之乘積 ，即Ff=W f圖圖3-33-3由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力v由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力由路面變形和輪轍摩擦引起的附加滾動阻力v不平路面造成的滾動阻力：

16、不平路面造成的滾動阻力：v 車輪在不平路面上行駛時，它和車身也車輪在不平路面上行駛時，它和車身也會有相對運動，車身阻尼和路面不平度一起，會有相對運動，車身阻尼和路面不平度一起，造成了平均值不為零的振蕩的造成了平均值不為零的振蕩的FuFu和和FzFz減振減振器壓縮和伸長時做了功，這個功與汽車行駛器壓縮和伸長時做了功，這個功與汽車行駛過的路程之比被看作滾動阻力波阻），見過的路程之比被看作滾動阻力波阻），見圖圖3-4 3-4 。圖圖3-4 3-4 滾動阻力滾動阻力( (波阻波阻) )示意圖示意圖v（1輪胎結(jié)構(gòu)輪胎結(jié)構(gòu)v（2輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) v（3輪胎氣壓輪胎氣壓v（4輪胎垂直載荷輪胎

17、垂直載荷 v（5行駛車速行駛車速 v（6驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 v（7輪胎工作溫度輪胎工作溫度v（8路面類型路面類型 v（9輪胎側(cè)偏角與外傾角輪胎側(cè)偏角與外傾角2輪胎滾動阻力的影響因素輪胎滾動阻力的影響因素v（1輪胎結(jié)構(gòu)輪胎結(jié)構(gòu)輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種，對滾動阻力系數(shù)有很大的影響。圖35給出了載重汽車和公共汽車用斜交輪胎和子午線輪胎在不同車速下的滾動阻力系數(shù)，可見，子午線輪胎的滾動阻力系數(shù)較低。一般子午線輪胎的滾動阻力系數(shù)為0.0l0.015，斜交輪胎的滾動阻力系數(shù)為0.0150.02。 圖3-5 滾動阻力系數(shù)隨輪胎結(jié)構(gòu)的差別v輪胎行駛面設(shè)計參數(shù)對滾動損失起很大的作用。如減窄行駛面寬度和減小胎面

18、弧高，減小花紋深度和胎面厚度，尤其是兩肩部厚度，都能降低滾動損失。試驗表明，胎面膠厚度每減小lmm，轎車輪胎滾動損失減少1，載重汽車輪胎減少3；胎肩部厚度從14mm減小到10mm時，輪胎滾動損失可減少7左右。v（2輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) v(3) 輪胎氣壓輪胎氣壓 輪胎氣壓對滾動阻力的影響是很明顯的，這是由于低氣壓時輪胎的下沉量和接地面積增大，使得滾動阻力增加；而在載荷一定，輪胎氣壓增大時，輪胎撓度變小，則滾動阻力減小. 如圖3 - 6所示。當氣壓增加1倍時，橫溝型花紋斜交輪胎的滾動阻力系數(shù)約降低28%，縱溝型花紋斜交輪胎約降低22%，而子午線輪胎約降低15%。 圖3 - 6滾動阻力

19、系數(shù)隨輪胎內(nèi)氣壓的變化v輪胎的滾動阻力一般與垂直載荷成比例增加。由于輪胎的變形大致上與垂直載荷成比例，故滾動阻力也大致與輪胎變形成比例增加。但是垂直載荷變化時輪胎的滾動阻力系數(shù)卻基本上為一常數(shù)。由圖3-7可見，各種汽車所用輪胎，不論是斜交輪胎還是子午線輪胎，滾動阻力系數(shù)幾乎都不隨垂直載荷變化。 v(4)輪胎垂直載荷 圖3 - 7滾動阻力系數(shù)隨垂直載荷的變化v（5行駛車速行駛車速 圖3 8 滾動阻力隨速度的變化v（6驅(qū)動轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 圖3 9 滾動阻力與驅(qū)動力系數(shù)的關(guān)系曲線 v（7輪胎工作溫度輪胎工作溫度 圖3-10 輪胎溫度對滾動阻力 系數(shù)的影響圖3-11 滾動阻力系數(shù)隨外界氣溫的變化v（8路

20、面類型路面類型 表3-1 滾動阻力系數(shù)f的數(shù)值不同路面）圖圖3-12 3-12 轉(zhuǎn)彎時的滾動阻力與車速的關(guān)系轉(zhuǎn)彎時的滾動阻力與車速的關(guān)系v（9輪胎側(cè)偏角與外傾角輪胎側(cè)偏角與外傾角 圖圖3-13 3-13 輪胎滾動阻力與車輪輪胎滾動阻力與車輪外傾角的關(guān)系外傾角的關(guān)系v 研究了輪胎結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)計參數(shù)等對輪胎滾動阻力的影響之后，總希望輪胎的滾動阻力越小越好，例如，在結(jié)構(gòu)方面，采用子午線輪胎能極大地降低輪胎內(nèi)部摩擦損失；作為使用條件來說，提高輪胎內(nèi)氣壓，減小變形是降低滾動阻力的極有效的措施；同時改善輪胎用材料，減小輪胎體積，盡量使輪胎輕量化等。v但是提高氣壓會使輪胎的徑向剛度增大，從而導致汽車平順性

21、變壞，也會使輪胎的回正力矩減小，而使汽車操縱性能降低。因此要正確處理輪胎的能量損失與輪胎和汽車作為一個系統(tǒng)的特性之間的關(guān)系。同時必須考慮輪胎的使用壽命、驅(qū)動性能、側(cè)偏特性以及吸振能力等。v有人推薦用下式計算良好道路上貨車輪胎滾動阻力系數(shù)vf0.00760.000056uav加拿大黃祖元博土推薦的在混凝土路面計算轎車輪胎滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式，當車速 128 km/h時，可得 auauau3輪胎滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗計算輪胎滾動阻力系數(shù)的經(jīng)驗計算v 當輪胎受到驅(qū)動力矩Tt或制動力矩作用時，地面將對輪胎在接地點作用有驅(qū)動力FtTtr或制動力Fxb r，而這兩個切向力的最大值受輪胎與地面接觸區(qū)內(nèi)附著條件

22、的限制，可傳遞的最大切向力Fxmax與法向反作用力Fz成正比，即FxmaxFz F ，其中 為附著系數(shù)，F(xiàn) 為附著力。 T11.4 輪胎的切向力與附著性能輪胎的切向力與附著性能v 由于輪胎是一個非線性的粘彈性體，在受到驅(qū)動力矩或制動力矩作用時，輪胎幾乎不可能在路面上進行純滾動，這是由輪胎與地面接觸區(qū)內(nèi)胎面變形所決定的。如果車輪上要傳遞比Fxmaxr大的驅(qū)動力矩或制動力矩，則輪胎不再處于純滾動狀態(tài)，而將出現(xiàn)兩種極限工況，即車輪驅(qū)動時輪胎出現(xiàn)“打滑”，制動時輪胎“抱死拖滑景象。 圖圖4-1 4-1 驅(qū)動力矩作用下輪胎的特性驅(qū)動力矩作用下輪胎的特性 當驅(qū)動力矩作用在輪胎上時，地面與輪胎接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的

23、驅(qū)動力使輪胎的前方受壓縮，圖4-1為驅(qū)動力矩作用下輪胎的特性。由于胎面在進入接觸區(qū)以前已經(jīng)被壓縮，所以輪胎在受到驅(qū)動力矩作用時，輪胎行駛的距離將比自由滾動時的距離少。這種現(xiàn)象常稱為變形滑轉(zhuǎn)。v同理，當制動力矩作用在輪胎上時，胎面在進入接觸區(qū)以前已經(jīng)被拉伸，這時輪胎的行駛距離將比輪胎自由滾動時大。圖4-2為制動力矩作用下輪胎的特性 圖圖4-2 4-2 驅(qū)動力矩作用下輪胎的特性驅(qū)動力矩作用下輪胎的特性v通常用滑動率s來說明輪胎在汽車行駛過程中變形滑轉(zhuǎn)成分的多少。為了得到正值，在定義時要把驅(qū)動工況和制動工況分開考慮。 v對于制動工況，制動滑動率 由下式確定bS式中， 為制動滑動率bSv因此，車輪純自

24、由滾動時 ，滑動率s=0 ；車輪制動抱死完全拖滑時， ，s=100%;車輪邊滾邊滑時，0s100%。v 圖圖4-34-3v若令驅(qū)動力與輪胎垂直載荷之比為驅(qū)動力系數(shù)，地面制動力與輪胎垂直裁荷之比為制動力系數(shù)，驅(qū)動力系數(shù)和制動力系數(shù)統(tǒng)稱為附著系數(shù)，在不同滑動率s時，附著系數(shù)的值不相同。圖4-3為附著系數(shù)與滑動率s的關(guān)系曲線。圖圖4-4 4-4 有側(cè)偏時的有側(cè)偏時的 、 曲線曲線 sbslv 輪胎與路面間的附著性能是決定汽車安全性的重要因素之一。統(tǒng)計資料顯示，有5一10的公路運輸事故是因為附著力不夠而造成的，在濕滑路面上事故率更高，可達交通事故的25一40。因此，國際公路協(xié)會規(guī)定了不同路面條件下的最

25、低附著系數(shù)，一般最低附著系數(shù)在0406之間。 v路面類型圖圖4-5 4-5 各種路面上的各種路面上的 曲線曲線sbv影響附著系數(shù)的因素影響附著系數(shù)的因素表表4-1 4-1 不同路面上的平均附著系數(shù)不同路面上的平均附著系數(shù)v輪胎結(jié)構(gòu)與材料對附著系數(shù)有很大的影響，改變輪胎的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如行駛面曲率、胎面花紋、斷面輪廓曲率以及簾線角大小等)，可在相當寬的范圍內(nèi)影響附著系數(shù)。v首先要準確選擇行駛面的曲率，可使胎面在接地面內(nèi)具有較小的應(yīng)力，這樣可獲得較好的附著性能；其次是增加胎面花紋的分散度，減小斷面輪廓肩部曲率半徑以及提高胎體彈性等。采用這些措施后，制動輪胎，在濕路面和打滑路面上可提高附著性能。通常于午

26、線輪胎與寬斷面、低氣壓和有胎面花紋的輪胎具有比斜交輪胎高的附著系數(shù)。 v輪胎結(jié)構(gòu)及所用材料輪胎結(jié)構(gòu)及所用材料 圖圖4-6 4-6 垂直載荷對附著系數(shù)的影響垂直載荷對附著系數(shù)的影響圖圖4-7 4-7 氣壓對附著系數(shù)的影響氣壓對附著系數(shù)的影響v輪胎載荷與氣壓輪胎載荷與氣壓 1.1.干瀝青路面；干瀝青路面；2.2.濕瀝青路面濕瀝青路面1.1.干瀝青路面；干瀝青路面；2.2.濕瀝青路面；濕瀝青路面；3.3.冰雪路面冰雪路面v車速車速 圖圖4-8 4-8 車速對制動力系數(shù)曲線的影響車速對制動力系數(shù)曲線的影響11.5 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性v1 ) 側(cè)偏角與側(cè)偏力側(cè)偏角與側(cè)偏力v2 ) 側(cè)傾角與外傾

27、側(cè)向力側(cè)傾角與外傾側(cè)向力v3 ）回正力矩）回正力矩v4 ）驅(qū)動、制動時的側(cè)偏特性）驅(qū)動、制動時的側(cè)偏特性v1 ) 側(cè)偏角與側(cè)偏力側(cè)偏角與側(cè)偏力圖5-1 輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性v輪胎的側(cè)偏角和側(cè)偏輪胎的側(cè)偏角和側(cè)偏力的關(guān)系見試驗曲力的關(guān)系見試驗曲線）線）v小于小于4 45 5度，是線性度，是線性關(guān)系，關(guān)系，0 0度時的斜率度時的斜率是側(cè)偏剛度是側(cè)偏剛度 。v側(cè)偏剛度側(cè)偏剛度 FY=K FY=K vK0K0圖5-2 輪胎的側(cè)偏特性v影響輪胎側(cè)偏特性的主要因素如下：影響輪胎側(cè)偏特性的主要因素如下： v（1輪胎結(jié)構(gòu)輪胎結(jié)構(gòu)v（2輪胎的扁平率輪胎的扁平率v（3垂直載荷的變化垂直載荷的

28、變化v（4充氣壓力充氣壓力v（5路面類型及干濕狀況路面類型及干濕狀況v（6車速車速v（1輪胎結(jié)構(gòu)輪胎結(jié)構(gòu)圖5-3 輪胎結(jié)構(gòu)對側(cè)偏剛度的影響圖5-4 輪胎的扁平率與側(cè)偏剛度的關(guān)系v（2輪胎的扁平率輪胎的扁平率輪胎的扁平率： 輪胎的高度和輪胎的寬度比圖5-5 幾種不同扁平率子午線輪胎的側(cè)偏剛度與載荷的關(guān)系曲線 圖圖5-6 5-6 垂直載荷對側(cè)偏特性的影響垂直載荷對側(cè)偏特性的影響v（3垂直載荷的變化垂直載荷的變化（4 4充氣壓力充氣壓力圖圖5-7 5-7 輪胎充氣壓力對側(cè)偏剛度的影響輪胎充氣壓力對側(cè)偏剛度的影響輪胎輪胎: 6.40-13 : 6.40-13 速度為速度為11m/s11m/s垂直載荷垂

29、直載荷 W=4000N W=4000N圖圖5-8 5-8 路面種類及干濕路面上的側(cè)偏特性路面種類及干濕路面上的側(cè)偏特性 a a干瀝青路面干瀝青路面, , 速度為速度為16.1Km/h16.1Km/h b b濕混凝土路面濕混凝土路面, , 速度為速度為32.2Km/h32.2Km/h c c濕瀝青路面，濕瀝青路面， 速度為速度為14.5Km/h14.5Km/hv（5路面類型及干濕狀況路面類型及干濕狀況v（6車速車速圖圖5-9 5-9 車速對側(cè)偏特性的影響車速對側(cè)偏特性的影響 車速對側(cè)偏力的影響很小，如圖59所示。但隨著車速增大，側(cè)偏力的最大值降低，這主要是由于車速增高時，滑動附著系數(shù)降低的緣故。

30、 v2 ) 側(cè)傾角與外傾側(cè)向力側(cè)傾角與外傾側(cè)向力圖圖5-10 5-10 車輪外傾角與外側(cè)向力車輪外傾角與外側(cè)向力車輪外傾角 ： 車輪平面與道路垂直平面夾角YF外傾側(cè)向力： 圖圖5-11 5-11 外傾角與外傾側(cè)向力的關(guān)系外傾角與外傾側(cè)向力的關(guān)系v由圖511可知，外傾側(cè)向力與外傾角成線性關(guān)系，關(guān)系式如下 ：v Y= k * v k稱為外傾剛度v通常輪胎的外傾剛度的大小只有側(cè)偏剛度的1020%。同時，當外傾角增大時，胎面與路面的接觸情況越來超差，會影響輪胎最大地面?zhèn)认蚍醋饔昧Χ鴵p害汽車的極限性能，并使輪胎過度磨損。所以高速轎車特別是采用超寬斷面輪胎的競賽車，轉(zhuǎn)彎行駛時承受大部分前側(cè)向力的前外輪應(yīng)盡

31、量垂直于地面，即外傾角等于零。v在輪胎發(fā)生側(cè)偏時，還會產(chǎn)生使輪胎繞Oz軸轉(zhuǎn)動的力矩Tz。汽車圓周行駛時，Tz是使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一，稱為回正力矩。v回正力矩是由接地面內(nèi)分布的微元側(cè)向反力產(chǎn)生的。v3 ) 回正力矩回正力矩圖圖5-12 5-12 接地印跡內(nèi)地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ姆植技敖拥赜≯E內(nèi)地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ姆植技盎卣氐漠a(chǎn)生回正力矩的產(chǎn)生圖圖5-13 5-13 輪胎的回正力矩輪胎的回正力矩側(cè)偏角特性側(cè)偏角特性v影響回正力矩的因素很多，其主要因素有：v（1輪胎類型與結(jié)構(gòu)v（2垂直載荷v（3輪胎氣壓 v（4輪胎外傾角v（1輪胎類型與結(jié)構(gòu)輪胎類型與結(jié)構(gòu)圖5-14輪胎的結(jié)構(gòu)對

32、回正力矩側(cè)偏角特性的影響如圖514所示，子午線輪胎的回正力矩比斜交輪胎大。在同樣側(cè)偏角下，尺寸大的輪胎一般回正力矩較大。v（2垂直載荷垂直載荷 垂直載荷對回正力矩側(cè)偏角特性有明顯影響。如圖513所示，隨著垂直載荷的增加，最大回正力矩增大。v（3輪胎氣壓輪胎氣壓 輪胎的氣壓對回正力矩的影響較大。輪胎氣壓低，接地印跡增長，輪胎拖距增大，回正力矩變大。v（4輪胎外傾角輪胎外傾角圖5-15 外傾回正力矩與外傾角關(guān)系曲線由圖5-15可知，在汽車常用的外傾角范圍內(nèi)，回正力矩與外傾角成線性關(guān)系。圖5-16 輪胎特性參數(shù)的正負v以上所列舉的試驗結(jié)果大多是表明各參數(shù)之間量的關(guān)系，當把有關(guān)試驗數(shù)據(jù)用于計算時，要按

33、照輪胎坐標系來確定正負方向如圖516所示?？梢姡齻?cè)偏角對應(yīng)于負的側(cè)偏力和正的回正力矩；正外傾角對應(yīng)于負的外傾側(cè)向力和負的回正力矩。v4 ）驅(qū)動、制動時的側(cè)偏特性）驅(qū)動、制動時的側(cè)偏特性 以上討論的是沒有地面切向反作用力作用時輪胎的側(cè)偏特性。實際上，輪胎經(jīng)常受到切向力和側(cè)偏力的同時作用，其輪胎的側(cè)偏特性與僅受到側(cè)偏力作用時的側(cè)偏特性有較大區(qū)別。圖5-17 地面切向反作用力對側(cè)偏特性的影響11.6 輪胎在濕路面上的性能輪胎在濕路面上的性能輪胎在濕路面上的性能對汽車的安全性非常重要。它取決于路面的類型、水層厚度、輪胎胎面花紋及輪胎工作狀態(tài)等(即自由滾動、加速、制動或轉(zhuǎn)向)。為在濕路面上獲得較好的輪

34、胎特性，必須保持胎面與路面的良好接觸，盡量將水從輪胎與路面的接觸區(qū)內(nèi)排出。為此，胎面應(yīng)具有相應(yīng)的花紋，并且路面結(jié)構(gòu)應(yīng)便于徘水，同時，路面有一定粗糙度且有可穿逆水膜的棱角以保證胎面與路面的有效接觸。Sm.無花紋光滑胎面；Rbd.有溝槽胎面；Spd.有溝槽且有小切縫的胎面圖6-1 輪胎胎面、路面類型與峰值附著系數(shù)的關(guān)系Sm.無花紋光滑胎面；Rbd.有溝槽胎面；Spd.有溝槽且有小切縫的胎面圖6-2 輪胎胎面、路面類型與滑動附著系數(shù)的關(guān)系v當輪胎在水膜覆蓋的路面上高速行駛時，由于流體的壓力使輪胎上浮，在達到某一車速時，輪胎甚至會完全漂浮在水膜上面而不與路面相接觸，從面產(chǎn)生滑水現(xiàn)象。圖6-3 輪胎發(fā)生部分滑水現(xiàn)象的狀態(tài)v 影響滑水現(xiàn)象發(fā)生的車速的主要因數(shù)有：路面種類、路面水膜厚度、胎面溝深、輪胎氣壓、輪胎垂直載荷、胎面花紋、胎面磨損、水的粘度和密度、接池壓力分布。v 滑水現(xiàn)象減小了胎面與地面的附著系數(shù)，嚴重影響汽車的制動、轉(zhuǎn)向及方向穩(wěn)定性等。v1 ) 輪胎的剛度特性輪胎