轮胎设计与工艺学 5 第二章 轮胎使用性能

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1、轮胎设计与工艺学TireStructureDesignandTechnology第二章轮胎的使用性能教学目的及要求通过本章学习，掌握轮胎滚动阻力及影响因素，轮胎牵引性能，轮胎使用过程中的变形情况，轮胎行驶安全性及经济性能。重点难点轮胎耐磨性能影响因素轮胎滚动阻力及影响因素第二章轮胎的使用性能第三节滚动阻力第四节牵引性能第五节轮胎的滚动变形第六节行驶安全性第七节轮胎经济性轮胎的通过和牵引性能是保证汽车行驶的重要性能之一。汽车发动机发出的动力，经传动系统作用于驱动轮胎上，使轮胎对道路产生一种力简称周向力。牵引力：道路作用于轮胎胎面，与周向力大小相等

2、方向相反的作用力，是驱动汽车行驶的外力。牵引性能：在牵引力作用下，轮胎要克服道路对它的滚动阻力，使轮胎能在不同道路上行驶通过的能力，称为牵引性能。第四节牵引性能轮胎牵引性能好,汽车能在较高速度下行驶，并具有较好的通过性能及安全性能，尤其在松软的土路、沙地、泥泞地和冰雪路上汽车能顺利通过。轮胎牵引性能好坏取决于轮胎滚动阻力及其附着性能。滚动阻力小，附着性能好才能提高轮胎的牵引性能。轮胎牵引性能（1）轮胎结构及类型子午线轮胎胎体柔软下沉大,接地面积大,滑移小,对路面有较好的附着性能,在硬路面上行驶牵引性能优于斜交轮胎。大直径和宽断面轮胎接地面积较大

3、，亦具有较好的牵引和通过性能。（2）胎面花纹纵向花纹抗侧滑性能比横向花纹好，横向花纹纵向牵引通过性能比纵向花纹好，抓着力好。（3）轮胎的气压轮胎在硬路上行驶,降低气压可增加与路面的接触面积,提高附着力,但随之滚动阻力也增大，不一定能改善轮胎的牵引性能。轮胎在软土路面上行驶，降低气压,轮胎与路面接地面积增加，附着力增大，而滚动阻力减小，因而可提高轮胎的牵引和通用性能。（4）轮胎与路面的附着性能轮胎与路面附着性能好,可提高轮胎的牵引性和通过性。表示轮胎的附着性能可用纵向和侧向附着系数表示。通常以纵向附着系数为指标。附着系数：牵引力或侧向力与法向载荷

4、之比，表示轮胎与路面间的接触强度,附着系数大则附着性能好,从而提高轮胎的牵引力,保证汽车安全行驶。纵向附着系数：等于车轮完全均匀空转时牵引力与法向负荷之比或等于在制动车轮完全均匀滑移时制动力与法向负荷之比。国际公路协会规定了在不同道路条件下最低附着系数的范围为0.4～0.6。路面状况干柏油路湿柏油路干土路湿土路冰雪路0～-5℃-5℃以下附着系数0.6～1.00.3～0.50.5～0.70.1～0.30.05～0.100.1～0.2附着系数大小取决于轮胎结构参数、负荷和内压、使用速度，最主要是路面条件的影响。不同路面轮胎的附着系数第五节轮胎的滚动

5、变形1、径向变形(法向形变)径向变形：轮胎承受法向负荷作用产生断面变形,断面高减小,断面宽增大,这种轮胎断面高变化量称为径向形变,又称法向形变。轮胎的变形功是由压缩空气和胎体材料所承担。在正常径向变形下，60％的功消耗于压缩空气，40％的功用于帘布层和胎面胶变形。当径向变形过大或过小时，消耗于压缩空气的功一般都要降低。静半径Rs：在静态轮胎标准负荷和气压下，径向变形时车轴与路面的距离。径向变形（下沉量）f:静半径和非变形轮胎的自由半径Rf之差。动半径Rm:车轮滚动时车轴与路面的距离。滚动半径Rr：轮胎单位转数下所滚动的距离。轮胎旋转时由于离心力

6、作用和胎体刚度的增加，一般动半径大于静半径。主动轮和制动轮的半径大小决定于施加力矩高低。施加力矩越高，Rm值亦越大；制动力矩越高，Rm值越小。因此，动半径可能等于、大于或小于静半径。滚动半径Rr：轮胎单位转数下所滚动的距离。S－轮胎所滚动的路程Rr－滚动半径n－滚动转数V－滚动线速度ω－转动角速度为了鉴别轮胎性能和计算汽车参数，通常采用滚动半径Rr参数。滚动半径除受静半径和动半径影响以外，还决定于轮胎结构、路面条件和车轮滚动情况等一系列因素。轮胎滚动时在接地面及其附近部分产生周向变形。在转入接地区后，转动力矩使胎面胶压缩，而制动力矩使胎面胶伸张

7、；在离开接地区时情况则完全相反。所以在计算或测定滚动半径时，必须考虑转动力矩和制动力矩的影响。同时，滚动速度越大，影响也越大。主动车轮滚动半径小于动半径，二者之差随着转动力矩和滚动速度的增加而增大。制动车轮滚动半径由于轮胎与路面滑动而大于动半径。综上可知：Rs＝Rf－fRm<=>Rs主动轮胎RrRm静半径和动半径可以在轮胎径向变形的较小范围内变化。滚动半径变化范围很大，从零（轮胎原地空转）到无限大（轮胎打滑不转）。图中可见：Rf>Rs,Rf–Rs=hc,压缩系数:下沉量hc与充气断面高H＇之比称为(单位用百分数表示),压缩

8、系数=hc/H＇×100%一般采用压缩系数衡量轮胎的径向变形，压缩系数值大轮胎的径向变形大，意味着其胎体柔软。也可以用单位径向变形所需负荷量表示，单位