汽车轮胎性能分析

徐 斌

(乐山职业技术学院,四川 乐山 614000)

1 轮胎基础知识

车轮与轮胎是汽车行驶系中的重要部件，现代汽车几乎都采用充气轮胎。轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：

(1)和汽车悬架共同来.缓和汽车行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动，以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。(2)保证车轮和路面有良好的附着性，以提高汽车的牵引性、制动性和通过性。(3)承受汽车的重力，并传递其它方向的力和力矩。

2 轮胎与汽车行驶跑偏

汽车行驶跑偏是指汽车在平直的路面上行驶，双手松开方向盘后，汽车偏离了原直线行驶方向。GB7258-97《机动车运行安全技术条件》中5.7规定:机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的道路上行驶不得跑偏。

汽车行驶跑偏的原因十分复杂，主要包括：

(1)轮胎的不均匀性(锥度效应)。(2)前轮定位(前束、前轮外倾、主销内倾、主销后倾)。(3)一些使用和调整因素(如左右轮胎气压不相等、前制动器分离不彻底、前轮轴承过紧等)。(4)车辆零部件损坏所导致(如前弹簧减振器失效、车身底部或车架变形等)轮胎锥度对跑偏的影响:一般而言，轮胎红点既表示径向力一次偕波最大点，同时表示红点所在面为锥度力负值面。径向力表示的是圆度均匀性，锥度效应表示的是圆柱度均匀性。装车的时候，一般前轴两轮红点要么同时朝外，要么同时朝内。目前供应商黄点一般和红点打在同一侧，如果黄点和车轮蓝点对齐，则可保证两侧轮胎的红点均在外侧，抵消锥度效应引起的侧向力。行驶跑偏90%是由于轮胎的锥度效应引起，所以确定跑偏原因首先应从轮胎锥度考虑。

3 轮胎性能

对于现代、高速汽车而言，轮胎是一个在行走机构中极其重要的部件，它们必须有弹性，而又减震。它们必须保证汽车直行，而又具有良好的圆周方向旋转性：它们必须具备长久的使用寿命。轮胎首先必须承受并传播车辆前进方向的纵向力和垂直于车辆前进方向横向力。轮胎的设计有着多方面的矛盾，设计工程师要想加强或达到一种功能，则必须减弱或者被迫放弃另一种功能。下图表示着轮胎设计中的目标冲突。

轮胎花纹对轮胎性能的影响：

(1)在有积水的路面上，在轮胎与地面之间会形成一层水膜，即水膜效应。极容易引起车轮打滑。在轮胎上设计出花纹状沟槽后，路面和花纹之间的水就可以沿沟槽排出，可以防止水膜效应发生。使车轮不易打滑。也就自然减少了雨天在柏油路上打滑的现象。沟槽花纹的深度和形状对排水性能有影响。对参加拉力赛以及在未铺的粗糙路面上高速行走的汽车一般都配置花纹沟槽很深的轮胎。

(2)在路况不好的情况下行车，因为路面的凹凸非常大，又很疏松，所以比起排水性，这种路面更追求轮胎的附着性能，这样的轮胎花纹一般都是叫作块状花纹的形式。不过，这种花纹的轮胎的橡胶质地比较硬。块状花纹(被槽包围的部分)的刚性、形状、块状花纹的边缘角的尖锐度都会影响其性能。因此，就产生了能够提高在柏油路上的排水性及在路况不好情况下的附着性能的胎面图纹设计方案。所以，磨损较重的轮胎容易在潮湿的柏油路和路况不好的路面上打滑。另外，由于花纹部分吸收了来自路面的冲击，所以会对乘坐的舒适性有影响。

(1)花纹噪声:花纹表面接触地面时,槽中的空气被压缩,当释放空气时就会发生声音。槽的形状和面积决定噪声的频率,并且当行车速度提高时发出的声音能量也增大。

滚动阻力:所谓滚动阻力是指轮胎在路面滚动时产生的一种阻力。产生滚动阻力有几个主要因素:

①轮胎的形变；②路面的凸凹；③轮胎与路面的摩擦；④车轮轴安装部位的机械摩擦；⑤轮胎转动中的空气阻力。

常用的滚动阻力测试方法是测力法，即测量轮轴上的反作用力。试验设备主要由转鼓为主的路面驱动系统，将试验轮胎压在转鼓外周表面上的加负荷装置和检测试验数据的测量装置组成。

(2)转向性能：在转弯时，轮胎会产生一种叫作转向力(转弯力)的内转弯圆内侧的作用力。就是靠这个转向力来实现汽车转弯的。实际上，汽车的前进方向比车轮的朝向稍稍靠外侧。有了这个角度差，轮胎才能边打滑边转向。这个角度差被称为侧滑角。路面越滑，所产生的转向力越小，侧滑角就越大。也就是说在易打滑的路面上，如果不比普通路面时多转动一点转向盘就不会达到相同的转向角。一般子午线轮胎是转向力较大，侧滑角较小。所以转向盘的转舵角小，可以感到其操纵的灵敏性。

[1] 林礼贵，林剑莲，赵振海.轮胎翻新技术问答[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2] 徐丽红.轮胎实用知识问答[M]//鲍宇.车轮定位及轮胎.北京：中国标准出版社，化学工业出版社,2011.

[3] 赵旭涛,刘大华.合成橡胶工业手册[M].北京：化学工业出版社，2006.