轮胎的侧偏特性(精)
汽车轮胎侧偏特性研究综述
汽车轮胎侧偏特性研究综述
魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(023)003
【摘要】轮胎的侧偏性是影响操纵稳定性的重要因素,也是研究操纵稳定性的基础,因此轮胎的侧偏特性以及整个轮胎的力学特性一直是汽车行业发达的国家和地区的研究热点.轮胎侧偏特性研究过程是从它的静态特性到动态特性,主要的方法是理论和实验相结合,目的是为了建立较为准确的轮胎侧偏特性模型.本文介绍与分析了国内外轮胎侧偏特性研究状况,并且提出了对此方面研究的展望.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】魏道高;洪添胜;蒋国平;李守成;江浩斌;周孔亢
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;华南农业大学,广东,广州,510642;南京汽车集团,江苏,南京,210073;南京汽车集团,江苏,南京,210073;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】U463.341
【相关文献】
1.汽车轮胎侧偏特性影响因素的试验研究 [J], 彭旭东;郭孔辉;单国玲
2.基于最小二乘法的汽车轮胎侧偏刚度及质心侧偏角设计与仿真 [J], 吴房胜;李如
平;陈业慧;谢晓敏
3.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
4.汽车轮胎非稳态侧偏特性的非线性研究 [J], 孙逢春;孙文强
5.人工神经网络在汽车轮胎侧偏特性研究中的应用 [J], 任卫群;金国栋;张云清;付勇智;宋健
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汽车理论
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
1、轮胎垂直载荷对侧偏特性的影响
垂直载荷增大，k增大。但垂直载荷太大k反而减小 。
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
2、轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响
汽车作稳态行驶时，悬挂质量ms的 离心力为
式中，ay是侧向加速度(g) ，Gs是悬挂 重量(N)。 从图中看到，Fsy引起的侧倾力矩为
式中，h是悬挂质心到侧倾轴的距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩
从图中有
式中，e是侧倾后悬挂质心偏移距离。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系 独立悬架非悬挂质量离心力引起的侧倾力矩
第一节 概述
二、车辆坐标系
第二节 轮胎的侧偏特性 轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
▪ 1、侧偏力 地面对轮胎作用的侧向反 力称为侧偏力。侧偏力因 转向、路面倾斜、风力等 引起。转向引起的侧偏力 总是指向汽车转弯的内侧 。
第二节 轮胎的侧偏特性 3、轮胎的侧偏特性
在侧偏角<5时，侧偏力和侧偏角成线性关系 。这时，
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
3、汽车中性转向
K=0时 ，5-11)式变为：
即转向半径
，因此，汽车K=0时只要前轮转角不变
，不同速度下对应的转向半径就不变，它总是等于汽车在极
低速行驶时（无侧偏角）的转向半径。因此K=0时汽车稳态
响应为中性转向。
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
荷变化量增大，从而增加汽车不足转向。
第四节 汽车操纵稳定性和悬架的关系
轮胎的侧偏特性
e FY
轮胎拖距 变大
车轮运动时受到侧向力 （侧向力较小）
车轮运动时受到侧向力 （侧向力较大）
回正力矩与侧偏力的方向？
FY
FY+
TZ-
0
Y
e
轮胎拖 距反而变小
车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）
u X
TZ-FY+e-
01 单击此处添加小标题 ➢轮胎形式与结构参数对回正力矩-侧偏角特性的影响；
力
侧
偏的；
性 ；向向
作
偏
力侧
在
相力
用
力
引偏
小
反和
下
。
起角
侧
，侧
滚
；
四、轮胎结构、工作条件对侧偏特 性的影响
有助于后续学习中分析汽车稳态转向特 性的变化
1. 轮胎形式和结构参数对侧偏特性的影响
a.同尺寸的子午线轮胎比斜交轮胎侧偏刚度高； b.扁平率或高宽比（断面高/断面宽）小的轮胎侧偏刚度大；
大尺寸轮胎 子午线轮胎 钢丝子午线轮胎 斜交轮胎 尼龙子午线轮胎
FY k
解释发飘现象
发飘现象—汽车行驶时方向不稳定, 轮胎抓地能力显著下降的一种不稳 定现象.
汽车发飘的内因是轮胎的侧偏特性。 在侧向力作用下，轮胎发生侧偏现 象，汽车受到的侧向力越大、或轮
胎的侧偏刚度越小，侧偏k 现 象就越
严重。提高轮胎侧偏刚度有助于减 小汽车发飘。
FY =
超车时的 发 飘 现象
1) 当车轮静止不滚动，轮胎发生侧 向变形，车轮印迹中心线a-a与车轮 平面c-c平行，错开Δh 。 2)当车轮滚动时，车轮印迹中心连线 a-a线不再平行于车轮平面c-c,而是 呈一定夹角α,即侧偏角。 b、弹性轮胎 问题2：侧偏角如何产生？
5.2.5有外倾时轮胎的FY与外倾角r、侧偏角a的关系(精)
k k γ 0
k γ k
5
第二节 轮胎的侧偏特性 4）γ 过大对汽车产生不良 影响 影响轮胎与路面的良 好接触 5）外倾时产生的回正力矩
新能源汽车技术教学资源库
汽车轮胎
摩托车轮胎
6
第二节 轮胎的侧偏特性
新能源汽车技术教学资源库
7
第二节 轮胎的侧偏特性
新能源汽车技术教学资源库
汽车理论
5.2.5有外倾时轮胎的FY与外倾角r、侧偏角a的
关系
第二节 轮胎的侧偏特性
五、有外倾时轮胎的FY与外倾角γ 、侧偏角α 的关系新能源汽车技术教学资库+Z X
Y
Fy
O
向外滚开的趋势
FYγ-
2
第二节 轮胎的侧偏特性
新能源汽车技术教学资源库
1.外倾侧向力FYγ
FYγ k γ
新能源汽车技术教学资源库
本节内容结束
下一节
8
kγ －外倾刚度。
-
-
+
3
第二节 轮胎的侧偏特性
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α 一定时，γ 越 大，FY越大。增加 的FY是由γ 作用的 结果。
4
第二节 轮胎的侧偏特性
2.有外倾时FY与γ 、α 的关系
1）α =0
新能源汽车技术教学资源库
FY FYγ k γ
2）α ≠0
FY FYα FYγ k k γ
轮胎侧偏特性
充气压力 路面材料、结构、潮湿构、工作条件与侧偏特性
尺寸↑的轮胎，k ↑ ；
子午线轮胎接地面宽，k大；
钢丝比尼龙轮胎k大；
扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比H /B ↓， k ↑；
在一定范围内，载荷↑
附着椭圆
FY
侧偏角
FY Fb
或Fx
Fb
6/12
Fb 或Fx FY
7/12
c a
c a
ca c a
Fy
FY
FY
e
FY
Tz
FY
c a uca
ca
ca
8/12
回正力矩TZ
侧偏角
回正力矩TZ
9/12
FY k y
FY
W
FY
FY
O'
0
FY
0 FY
0
0
0
0
10/12
11/12
大时，k↓；
（FZ ↑ ） ，k ↑ 。但载荷↑太
轮胎充气压力 ↑ ，k ↑ ；
行驶车速对k影响较小；
潮湿特别在积水时，k ↓很大。
4/12
k
FY
W
FY
FY
增加
W 5/12
胎压p
一定侧偏角下，驱 动力或制动力增加时， 侧偏力逐渐有所减小，
这是由于轮胎侧线弹性 Fx
有所改变的关系。当纵 向力相当大时，侧偏力 显著下降，接近附着极 限时，切向力已耗去大 部分附着力，而侧向力 能利用的附着力很小。
概念
侧偏力FY 侧向力Fy 侧偏现象
侧偏角 FY＝k
侧偏刚度k
刚性轮
Fy
u
轮胎侧偏现象名词解释
轮胎侧偏现象名词解释
轮胎侧偏现象是指汽车在弯道行驶过程中，轮胎产生一定程度的偏转，造成车辆不稳定的状态。
这种现象主要是由汽车轮胎的摩擦力、汽车轮胎本身的结构特性以及汽车轮胎的旋转驱动力等因素造成的。
它影响了汽车的安全性，降低了驾驶者的操控能力，也会增加人们的旅行时间。
轮胎侧偏现象的主要原因是轮胎的摩擦力不同。
当轮胎在弯路行驶时，因为外轮胎的摩擦力大于内轮胎的摩擦力，外轮胎会受力而产生偏转，从而造成车辆不稳定。
此外，由于汽车轮胎的结构特性不同，例如比例不平衡、气压不均衡等，也可能导致轮胎侧偏状态。
同样，汽车轮胎的旋转驱动力也会影响轮胎侧偏现象，车轮动力过大也会使轮胎产生偏转。
轮胎侧偏现象除了影响汽车的安全性外，它还会影响汽车的控制性能。
因为轮胎侧偏，汽车的侧滑状态会加强，此时方向盘操控起来就会比较累。
即使有及时的方向盘调整，也许汽车会偏离正常行驶轨迹，从而减少驾驶者操纵能力，降低汽车的控制性能。
为了解决轮胎侧偏现象，可以采取一些措施。
首先，要检查轮胎的摩擦力是否均匀，如果有不平衡的地方可要及时采取措施修正。
其次，要检查轮胎的结构特性，如果觉得不合理可采取适当的调整。
最后，要经常检查轮胎的旋转驱动力，如果过大也应及时采取调节措施。
总之，轮胎侧偏现象是影响汽车安全和控制性能的重要因素，需要及时采取一系列措施来防止和解决这一问题。
最终，只有通过综合
控制才能达到最佳性能，使汽车达到完全稳定的状态。
轮胎的侧偏特性
胎压p
一定侧偏角下，驱 动力或制动力增加时， 侧偏力逐渐有所减小，
这是由于轮胎侧线弹性 Fx
有所改变的关系。当纵 向力相当大时，侧偏力 显著下降，接近附着极 限时，切向力已耗去大 部分附着力，而侧向力 能利用的附着力很小。
附着椭圆
FY
侧偏角
FY Fb
或Fx
Fb
7/12
Fb 或Fx FY
侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系
1 轮胎坐标系 z Tz回正力矩y外倾角Ty翻转力矩Tx
FX
FZ
Fy
FY
1/12
x
侧偏角
概念
侧偏力FY 侧向力Fy 侧偏现象
侧偏角 FY＝k
侧偏刚度k
刚性轮
Fy
u
Fy
C FY
u u'
FY
Fy
v
C FY
FY l Fz
2/12
FY l Fz
弹性轮胎
Fy
Fy
8/12
c a
c a
ca c a
Fy
FY
FY
e
FY
Tz
FY
c a uca
ca
ca
9/12
回正力矩TZ
侧偏角
回正力矩TZ
10/12
FY k y
FY
W
FY
FY
O'
0
FY
0 FY
0
0
0
0
11/12
12/12
FY
FY
v
FY
FY k
FY
Fy
FY 与k符号相反
u' u
k 28 ~ 80KN / rad
《轮胎的侧偏特性》课件
Part Two
轮胎侧偏特性的定 义
侧偏现象
轮胎侧偏特性是指轮胎在受到侧向 力时，轮胎的侧向力与轮胎的侧向 位移之间的关系。
侧偏现象是指轮胎在受到侧向力时， 轮胎的侧向力与轮胎的侧向位移之 间的关系。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
侧偏现象是指轮胎在受到侧向力时， 轮胎的侧向力与轮胎的侧向位移之 间的关系。
智能材料：实时监测轮胎的侧 偏特性，实现智能控制和调整
未来轮胎技术的发展趋势
智能轮胎：通 过传感器和算 法，实现轮胎 的自动调节和
优化
环保轮胎：采 用环保材料， 降低轮胎对环
境的影响
轻量化轮胎： 通过材料和结 构的优化，降 低轮胎的重量， 提高燃油经济
性
安全轮胎：通 过技术手段， 提高轮胎的安 全性能，降低 交通事故的发
轮胎的侧偏特性
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 轮 胎 侧 偏 特 性 的 影
响因素
05 轮 胎 侧 偏 特 性 的 实 际应用
02 轮 胎侧 偏 特 性 的 定 义
04 轮 胎 侧 偏 特 性 的 测 试方法
06 轮 胎 侧 偏 特 性 的 未 来发展
Part One
单击添加章节标题
侧偏试验
测试目的：评估轮胎在侧偏条件下的性能 测试设备：侧偏试验台 测试条件：设定侧偏角度、速度、载荷等参数 测试结果：记录轮胎的侧偏力、侧偏角、侧偏刚度等参数
回正力矩试验
试验设备：侧偏试验台、测 力传感器、数据采集系统等
目的：测量轮胎在侧偏状态 下的回正力矩
试验步骤：将轮胎安装在侧 偏试验台上，施加侧偏力，
智能轮胎的研 究方向：材料、 结构、控制、
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三、轮胎结构、工作条件对 侧偏特性影响
k
FY
W
FY
FY
增加
胎压p
W
纵向力与侧偏特性的关系
路面对侧偏特性的影响
路面干湿程度的影响
路面越湿，最大侧偏力越小。
薄水层的影响
路面有薄水层时，轮胎可能会完全失去侧偏力，这称为“滑水”现象。
四、回正力矩
五、有外倾角时车轮的滚动
轮胎外倾角及产生的原因
一、轮胎坐标系
二、轮胎的侧偏现象
因轮胎侧向弹性，车轮受侧向力的作 用使轮心速度方向偏离车轮平面的现象。 侧向力因转向、路面倾斜、风力等引起。 转向引起的侧向力总是指向汽车内侧。 侧偏角总是位于和侧偏力指向相反的一 侧。
侧偏力FY
Fy
FY
侧向力Fy 侧偏现象 侧偏角 FY＝k 侧偏刚度k
u
外倾侧向力是轮胎有外倾角但仍沿x方向前进
*小侧偏角时不同外倾角对应的侧偏刚度不变； *侧偏角为零、外倾角不为零时的地面侧向力，即为外 倾侧向力。 （图中y轴上的值）。 *侧偏角不为零、外倾角为零时的地面侧向力，即为侧 偏力。 （图中0外倾角曲线上的值） *侧偏角和外倾角都不为零且侧偏角较小时
FY FY FY k k
*车桥因载荷变形
*汽车转向时的离心力 *路面倾斜
*前轮定位参数的需要
外倾侧向力与外倾角的关系
外倾侧向力 式中： FY 为外倾侧向力，它是侧偏角为零、 外倾角为 时的地面侧向反力。 为轮胎外倾角，它为正时 FY 为负。 k 为外倾刚度。 时地面对轮胎产生的侧向反力。
FY k
外倾角对操稳性的影响
外倾角增大会影响最大地面侧向反力，降低极 限侧向加速度，故高速汽车转弯时应使前外轮尽量 垂直于地面。
轮胎特性参数的正负规定
Fy
C
u
Fy
u'
刚性轮
v
C
FY
FY
FY l Fz
FY l Fz
Fy
FY
Fy
FY
v
FY
Fy
u'
弹性轮胎
FY
FY k
FY 与k符号相反
k 28 ~ 80KN / rad
在侧偏角<5时，侧偏力和侧偏角成线性关系。这 时，
Fy k
式中， k 称为侧偏刚度（ N/rad ）。为曲线在 =0 处的 斜率。按轮胎坐标系，侧偏力和侧偏角总是反号，故 侧偏刚度总是负值。