轮胎性能分析小论文

轮胎性能对汽车行驶的的影响分析

林浩

（江苏省交通技师学院·江苏镇江）

摘要：论文的主要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

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。

1 轮胎的组成及规格参数

汽车轮胎按胎体结构不同可分为充气轮胎和实心轮胎，现代汽车大部分采用充气轮胎，充气轮胎按组成结构不同分为内胎轮胎和无内胎轮胎，一般来说，轮胎由胎面、胎肩、胎侧、胎缘、帘布层和带束层等部分组成。目前汽车上大多使用帘布层与台面中心线成90°或接近90°的子午线轮胎，相比帘布层与台面中心线呈小于90°的普通斜交轮胎，具有自重轻、耐磨性好、滚动阻力小、附着性能好、承载能力强等特点，缺点是胎侧易裂口、成本高。汽车轮胎正确选型，必须了解轮胎规格和标记的含义。如轿车轮胎规格为205/55/R16 91V：205 标示轮胎宽度为205，55 代表轮胎扁平比，即断面高除以断面宽×100；R 指子午线轮胎，16 是指轮辋直径是16 英寸；91 是表示负荷指数，代表该负荷指数的轮胎最大可承重615kg；V 是表示速度级别，该级别轮

胎最高速度为240km/h。

2 轮胎构造及对汽车行驶的影响

轮胎的结构和尺寸,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。

2.1普通斜交轮胎

斜交轮胎主要有胎面、帘布层、缓冲层和胎圈组成。

图1 普通斜交轮胎结构

2.2 子午线轮胎

子午线轮胎的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。（如图2示）

图2 子午线轮胎结构

子午线轮胎的优点是：

①接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。

②胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小，可降低油耗3%～8%。

③因为帘布层数少，胎侧薄，所 4)径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。

子午线轮胎的缺点是：

因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口。侧面变形大，导致汽车的侧向稳定性差，制造技术要求高，成本也高。

2.3汽车轮胎花纹

汽车依靠轮胎支承在路面上，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源。

（1）轮胎花纹的作用

轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的磨擦力，以防止车轮打滑，这与鞋底花纹的作用如出一辙。

（2）花纹深度的影响

较深的花纹不利于轮胎散热，使胎温上升加快，花纹根部因受力严惩而易撕裂、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，从而使前面提及的汽车性能变坏。

3 轮胎性能对汽车行驶的影响

3.1 轮胎气压的影响

（1）胎压过高对驾驶的影响

胎压过高引发高速行驶爆胎，平时正常的驾驶也会受到干扰。轮胎噪音变大;在通过一些起伏路面时会令车身跳动频率过大，舒适感下降;过高的气压也许会让转向变得轻盈，但在过弯时车轮的侧向抓地力会明显降低，更早地产生转向不足而引发危险;过高的胎压会影响到车辆的制动效果，由于轮胎的接地面积变小后，在低附着力的路面进行紧急制动时会使制动距离变得更长。

（2）胎压过低对驾驶的影响

胎噪转为低频噪音,方向盘的重量变沉了，在快速打方向时车头的响应速度还会变得迟缓，快速过弯时易出现转向不足;增加舒适感。不过要提醒您，这可是用高油耗和牺牲安全性换来的。

3.2 动态力学性能对其影响

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,配用附着性能好的轮胎有利于提高汽车的加速性能。

（1）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。轮胎的滚动阻力越大,汽车驱动时输出的驱动力矩也越大,导致汽车燃料消耗量增大。

（2）制动性能

轮胎的滑动摩擦性能对汽车制动性能影响很大。轮胎与路面的摩擦力过小,会导致汽车制动性能下降。

（3）操纵稳定性

汽车通过操纵系来操纵轮胎(如图3 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) 是影响汽车的操纵稳定性。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。

图 3

（4）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不稳或颠簸,即乘坐舒适性差。

4 轮胎与汽车的性能匹配

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,制约汽车行驶性能的因素很多,而轮胎的某一特性也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。

总结

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，轮胎的某一特性就可能影响诸多汽车行驶性能。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。轮胎性能对汽车性能的影响是轮胎性能与汽车系统性能的合理配合。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。

从而我们知道轮胎在汽车中的重要作用，正确选型、合理装配使用轮胎，对延长轮胎的使用寿命、提高汽车使用性能和降低汽车故障率，尤其是提高汽车安全性能有着十分重要的意义。

参考文献：

[1]庄继德.汽车轮胎学[M].北京:北京理工大学出版社,2007.

[2]陈家瑞. 汽车构造下册(第3 版)[M].北京:人民交通出版社,2009.

[3]王吉忠.轮胎与路面之间的摩擦和附着[J].轮胎工业,2005.

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