畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于VB的車輛輪胎動(dòng)力學(xué)性能分析

1、東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） abstract基于vb的車輛輪胎動(dòng)力學(xué)性能分析作 者 姓 名：指 導(dǎo) 教 師：學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)東北大學(xué)2007年6月dynamics performance analysis for the tire based on vbby:cuipengsupervisor: professor zhang tianxianortheastern universityjune 2007畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于vb的車輛輪胎動(dòng)力學(xué)性能分析基本內(nèi)容：1） 研究車輛輪胎動(dòng)力學(xué)關(guān)系函數(shù)2） 利用vb編

2、寫關(guān)于動(dòng)力學(xué)關(guān)系函數(shù)的程序3） 利用vb繪制函數(shù)曲線 1滾動(dòng)阻力車速關(guān)系； 2附著系數(shù)滑動(dòng)率關(guān)系； 3側(cè)偏力側(cè)偏角關(guān)系； 4外傾側(cè)向力外傾角關(guān)系曲線4） 論文10000字以上畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：題目： 設(shè)計(jì)或論文專題的基本內(nèi)容學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期 第 周指導(dǎo)教師簽字： 年月日基于vb的車輛輪胎動(dòng)力學(xué)性能分析摘 要隨著汽車的普及，人們對汽車的要求也越來越高，在獲得良好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的同時(shí)，還要求具有良好的操縱穩(wěn)定性。汽車的操縱穩(wěn)定性是影響汽車主動(dòng)安全性的重要性能之一，因此，如何研究和評價(jià)汽車的操縱穩(wěn)定性，以獲得良好的汽車主動(dòng)安全性能一直是關(guān)于汽車研究的一個(gè)重要課題。而輪胎則是

3、汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸掛共同來緩和汽車行駛時(shí)所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性，提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。關(guān)于車輛運(yùn)動(dòng)特性的動(dòng)力學(xué)研究始于90年代上半期，主要研究了轉(zhuǎn)向特性。另外在五十年代，以有關(guān)飛機(jī)操縱穩(wěn)定性的論述作為參考，開始進(jìn)行了車輛運(yùn)動(dòng)模型化的嘗試。其后進(jìn)行了許多為了提高車輛運(yùn)動(dòng)性能的設(shè)計(jì)方法的研究，研究清楚了懸架系統(tǒng)，輪胎系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，車身系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)等等各方面的影響。本次設(shè)計(jì)的目的是通過visual basic完成對車輛動(dòng)力學(xué)性能在不

4、同的工況下（重點(diǎn)在輪胎動(dòng)力學(xué)方面），輸入相關(guān)的參數(shù)時(shí)的編程。同時(shí)設(shè)計(jì)中所述的軟件開發(fā)方法和設(shè)計(jì)思路，對計(jì)算機(jī)輔助的研究和開發(fā)工作具有一定應(yīng)用價(jià)值vb (visual basic 的簡稱) 是微軟公司推出的一套在windows 環(huán)境下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的軟件。它與以往的basic 的許多概念相同, 但其最主要的就是建立在事件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)模型之上的機(jī)制, 并且提供了一種面向?qū)ο蟮恼Z言和一組易于使用的調(diào)試工具, 使得操作界面更人性化, 編程更加容易。本課題主要是對輪胎動(dòng)力學(xué)的相關(guān)參數(shù)包括滾動(dòng)阻力、切向力與附著性能、側(cè)偏特性、滑水特性這幾個(gè)方面做研究。將其函數(shù)關(guān)系式編程，并且繪制幾個(gè)相關(guān)的函數(shù)特性曲線，起到

5、更直觀的了解其參數(shù)之間的變化特性。關(guān)鍵詞：車輛，輪胎，動(dòng)力學(xué)，vbdynamics performance analysis for the tire based on vbabstractwith the popularization of automobile, the demand of person to the automobile has also become higher and higher: the good operation stability is also demanded while the good economy and drive is obtained.

6、the operation stability of automobile is one of the important factors that affect the active safety performance, therefore, in order to obtain the well active safety performance, the research and appraisement of the operation stability of automobile has been a important topic on automobile at all ti

7、mes.the tire is one of important component of automobile. it get in touch with the road surface directly and mitigate the impingement with the suspension system together, in order to guarantee comfortableness and smooth finely in the running, to ensure the cohesion between the wheel and the road fin

8、ely, to improve the performance of traction and breaking. because of bearing the weight of automobile, the tire is attached importance to more and more.since the 90s, the dynamics research of vehicles has started, when the main research is the characteristic of veer. moreover, refer to the operation

9、 stability of aircraft, the attempt of vehicles movement model has started. afterward, many research has been done in order to improve the vehicle dynamic performance, the influences of the suspension system, tires system, steering system, body system, breaking system and so on have been found.the p

10、urpose of this design is programming through visual basic when we import the relevant parameters of the vehicle dynamics performance in different conditions, mainly focused on tire dynamics. while the way of software exploitation and the method of design thought have the applied value to assistant r

11、esearch of computer.vb (the abbreviation of visual basic) is a programmed designed software, which empoldered by microsoft corporation on the windows flat. it is the same with many former concepts of basic, but it is established above the event driver design model mechanism which is the most importa

12、nt concepts, and it provide a language facing to object and a debugged tool used easily,it makes operation flat more humanism and the design of program easier.this paper research mainly the parameters of tires dynamics includes rolling resistance, tangential force, adhesion properties, cornering pro

13、perties. through programmed to the functions and drawing the pertinent characteristic curve, it is more visual to know the variational characteristic of the parameters.keywords: vehicles, tires, dynamics, vb - viii -東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄目 錄畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書v摘 要viabstractvii第1章 緒 論11.1 車輛輪胎11.1.1 車輛輪胎的發(fā)展背景11.1.

14、2汽車輪胎在汽車整車中的重要作用21.1.3 研究輪胎動(dòng)力學(xué)的意義21.2 vb簡介31.2.1 vb的發(fā)展31.2.2 vb的主要特色3第2章 輪胎動(dòng)力學(xué)理論72.1 簡介72.2 輪胎的結(jié)構(gòu)72.3 滾動(dòng)阻力92.3.1輪胎滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生機(jī)理92.3.2輪胎滾動(dòng)阻力的影響因素122.3.3輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算142.4 輪胎切向力與附著性能152.4.1 滑動(dòng)率152.4.2 附著系數(shù)162.4.3 影響附著系數(shù)的因素182.5 輪胎的側(cè)偏特性192.5.1側(cè)偏角與側(cè)偏力192.5.2 影響輪胎側(cè)偏特性的主要因素212.5.3 側(cè)傾角與外傾側(cè)向力252.5.4 驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的側(cè)偏特性

15、272.6 輪胎在濕路面上的性能27第3章 基于vb的輪胎動(dòng)力學(xué)性能分析313.1 主窗口的制作313.1.1 窗體的制作313.1.2 主窗體代碼的編寫323.2 滾動(dòng)阻力子窗體323.2.1 窗體的設(shè)計(jì)323.2.2 子窗體程序代碼的編寫343.3 滑動(dòng)率、側(cè)偏特性、濕路面特性子窗體393.3.1 窗體的設(shè)計(jì)393.3.1 程序編碼403.4滾動(dòng)阻力車速403.4.1 窗體的設(shè)計(jì)制作403.4.2 程序代碼413.5附著系數(shù)滑動(dòng)率493.5.1窗體的設(shè)計(jì)制作493.5.2程序代碼493.6 側(cè)偏力側(cè)偏角503.6.1窗體的設(shè)計(jì)制作503.6.2 編碼及運(yùn)行后的結(jié)輪503.7 外傾側(cè)向力外傾

16、角513.7.1窗體的設(shè)計(jì)制作513.7.2結(jié)論分析51第4章 結(jié)束語53參考文獻(xiàn)55致 謝57附 錄59- 74 -東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒 論第1章 緒 論1.1 車輛輪胎1.1.1 車輛輪胎的發(fā)展背景輪胎是汽車的重要部件之一，它直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩汽車行駛時(shí)所受到的沖擊，保證汽車有良好的乘座舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性，提高汽車的牽引性、制動(dòng)性和通過性；承受著汽車的重量，輪胎在汽車上所起的重要作用越來越受到人們的重視。很早前輪胎是用木頭、鐵等材料制成，第一個(gè)空心輪子是1845年英國人羅伯特湯姆遜發(fā)明的，他提出用壓縮空氣充入彈性囊，以緩和運(yùn)動(dòng)時(shí)

17、的振動(dòng)與沖擊。盡管當(dāng)時(shí)的輪胎是用皮革和涂膠帆布制成，然而這種輪胎已經(jīng)顯示出滾動(dòng)阻力小的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)這一原理，1888年約翰鄧錄普制成了橡膠空心輪胎，隨后托馬斯又制造了帶有氣門開關(guān)的橡膠空心輪胎，可惜的是因?yàn)閮?nèi)層沒有帆布，而不能保持一定的斷面形狀和斷面寬。1895 隨著 的出現(xiàn)，充氣輪胎得到廣泛的發(fā)展，首批汽車輪胎樣品是1895年在法國出現(xiàn)的，這是由平紋帆布制成的單管式輪胎，雖有胎面膠而無花紋。直到1908年至1912年間，輪胎才有了顯著的變化，即胎面膠上有了提高使用性能的花紋，從而開拓了輪胎胎面花紋的歷史，并增加了輪胎的斷面寬度，允許采用較低的內(nèi)壓，以保證獲得較好的緩沖性能。1892年英國的伯利

18、密爾發(fā)明了簾布，1910年用于生產(chǎn)，這一成就除改進(jìn)了輪胎質(zhì)量，擴(kuò)大了輪胎品種外，還使外胎具備了模制的可能性。隨著對輪胎質(zhì)量要求的提高，簾布質(zhì)量也得到改進(jìn)，棉簾布由人造絲代替，50年代末人造絲又被強(qiáng)力性能更好、耐熱性能更高的尼龍、聚酯簾線所代替，而且鋼絲簾線隨著子午線輪胎的發(fā)展，具有很強(qiáng)的競爭力。1904年馬特創(chuàng)造了炭黑補(bǔ)強(qiáng)橡膠，大規(guī)模用于補(bǔ)強(qiáng)胎面膠是在輪胎采用簾布之后，因?yàn)樵谶@之前，帆布比胎面在輪胎使用中損壞得還要快，炭黑在膠料中的用量增長很快，30年代每100份生膠中使用的炭黑也不過20份左右，這時(shí)主要在胎面上采用炭黑，胎體不用，現(xiàn)在已達(dá)50份以上。胎面中摻用炭黑以前，輪胎大約只行駛6000

19、km就磨光了，摻用炭黑后，輪胎的行駛里程很快就得到顯著的提高1。1913-1926年，因發(fā)明了簾線和炭黑輪胎技術(shù)，為輪胎工業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。輪胎外緣的標(biāo)準(zhǔn)化，制造工藝的逐漸完善，生產(chǎn)速度比以前提高了，輪胎的產(chǎn)量與日俱增。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，輪胎技術(shù)一直不斷地改進(jìn)與提高，如20年代初至30年代中期轎車胎由低壓輪胎過渡到超低壓輪胎；40年代開始輪胎逐步向?qū)捿嗇y過渡；40年代末無內(nèi)胎輪胎的出現(xiàn)；50年代末低斷面輪胎問世等等。隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步和材料技術(shù)的日新月異，汽車輪胎的發(fā)展也有了新的發(fā)展趨勢，越來越多的環(huán)保輪胎和高性能輪胎面市，汽車輪胎隨著汽車的發(fā)展而不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。1.1.2汽車輪胎在汽

20、車整車中的重要作用（1）承受載荷汽車的自重，還是乘人或載物，其重量都要通過車體傳到輪胎。（2）產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力與制動(dòng)力因?yàn)檩喬ナ瞧嚿衔ㄒ慌c路面接觸的部位，因此，不論是汽車的起動(dòng)、行駛、還是制動(dòng)、停車都要通過輪胎與路面“溝通”，并通過輪胎來完成 汽車或汽車駕駛?cè)藛T的意愿。（3）緩沖和吸震未經(jīng)鋪設(shè)的路面，大多是凸凹不平的石子路，路面上會(huì)有很多碎石或坑、包，即使是鋪設(shè)的路面，也經(jīng)常有一些障礙物，影響汽車的正常行駛。在這種情況下，輪胎就會(huì)發(fā)揮它的卓越的緩沖和吸震功能，使汽車能在較為舒適的情況下前行。（4）改變汽車行駛方向汽車不論是轉(zhuǎn)向還是掉頭都需要由汽車的輪胎來完成，它經(jīng)常要按照駕駛員的意愿來改變汽車行駛

21、的方向。 1.1.3 研究輪胎動(dòng)力學(xué)的意義因?yàn)檩喬ゾ哂猩鲜鏊拇笞饔?，因此，汽車才能在凸凹不平的路面上安全、自由、迅速、舒適地行駛；也正因它具有上述四大作用，所以，輪胎在整個(gè)汽車的零部件中才顯得十分地重要。根據(jù)全國交通事故管理中心資料顯示，去年全國發(fā)生事故70萬起，死亡55多萬，傷亡26多萬。在高速公路發(fā)生的事故里70%是由于汽車輪胎故障引起的，其中40%是汽車輪胎爆胎引起的。因此，可見輪胎的安全正常運(yùn)行對人們的出行是具有很大意義的。實(shí)際上我們完全可以用一句話來概括輪胎的作用和重要性：當(dāng)一個(gè)人坐到了汽車?yán)锩嬉院?，那么，這個(gè)人實(shí)際上就完全交給了汽車，而汽車在行駛當(dāng)中，實(shí)際上就全部交給了四個(gè)輪胎。輪

22、胎一旦出現(xiàn)問題，不論是車輛還是車上的人，都會(huì)受到巨大的危險(xiǎn)。所以，每一個(gè)駕駛員都應(yīng)該十分在意自己的輪胎。因此，輪胎對車輛行駛的安全性尤為重要，研究車輛輪胎動(dòng)力學(xué)特性是確保車輛在行駛時(shí)安全的一個(gè)關(guān)鍵因素。1.2 vb簡介1.2.1 vb的發(fā)展visual basic6.0是microsoft公司推出的基于windows環(huán)境的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它繼承了basic語言簡單易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，又增加了許多新的功能。它采用面向?qū)ο笈c事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)思想，使編程變得更加方便、快捷13。使用visual basic既可以開發(fā)個(gè)人或小組使用的小型工具，又可以開發(fā)多媒體軟件、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序等大型軟件，

23、是國內(nèi)外最流行的程序設(shè)計(jì)語言之一，也是學(xué)習(xí)開發(fā)windows應(yīng)用程序首選的程序設(shè)計(jì)語言。1.2.2 vb的主要特色（1）具有面向?qū)ο笳Z言的特點(diǎn) 符合人們習(xí)慣的思維方法，便于分解大型的復(fù)雜多變的問題。由于對象對應(yīng)于現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，因而可以很自然地按照現(xiàn)實(shí)世界中處理實(shí)體的方法來處理對象，軟件開發(fā)者可以很方便地與問題提出者進(jìn)行溝通和交流。 （2）易于軟件的維護(hù)和功能的增減。 對象的封裝性及對象之間的松散組合，都給軟件的修改和維護(hù)帶來了方便。 （3）可重用性好。 重復(fù)使用一個(gè)類（類是對象的定義，對象是類的實(shí)例化），可以比較方便地構(gòu)造出軟件系統(tǒng)，加上繼承的方式，極大地提高了軟件開發(fā)的效率。 （4）與可

24、視化技術(shù)相結(jié)合，改善了工作界面。 隨著基于圖形界面操作系統(tǒng)的流行，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法也將深入人心。它與可視化技術(shù)相結(jié)合，使人機(jī)界面進(jìn)入gui時(shí)代。提供了易學(xué)易用的應(yīng)用程序集成開發(fā)環(huán)境。 （5）具有面向?qū)ο蟮目梢暬O(shè)計(jì)工具 visual basic4.0版特別是5.0版以后支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，visual basic是應(yīng)用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法（oop），把程序和數(shù)據(jù)封裝起來作為一個(gè)對象，并為每個(gè)對象賦予應(yīng)有的屬性，使對象成為實(shí)在的東西14。在設(shè)計(jì)對象時(shí)，不必編寫建立和描述每個(gè)對象的程序代碼，而是用visual basic工具，在界面上自動(dòng)生成對象的程序代碼并封裝起來。每個(gè)對象以圖形方式

25、顯示在界面上，都是可視的。 （6）事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制 visual basic是通過事件來執(zhí)行對象的操作。一個(gè)對象可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事件，每個(gè)事件都可以通過一段程序來響應(yīng)，例如，命令按鈕是一個(gè)對象，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“單擊”（click）事件，而在產(chǎn)生該事件時(shí)將執(zhí)行一段程序，用來實(shí)現(xiàn)指定的操作。 在用visual basic設(shè)計(jì)大型應(yīng)用軟件時(shí)，不必建立具有明顯開始和結(jié)束的程序，而是編寫若干個(gè)微小的子程序，即過程，這些過程分別面向不同的對象，由用戶操作引發(fā)某個(gè)事件來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行某種特定的功能，或者由事件驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用通用過程來執(zhí)行指定的操作。這樣可以方便編程人員、提高效率。 （7）結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言 visu

26、al basic是在basic和quick basic語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有高級程序設(shè)計(jì)語言的語言結(jié)構(gòu)，接近于自然語言和人類的邏輯思維方式，其語句簡單易懂；其編譯器支持彩色代碼，可以自動(dòng)進(jìn)行語法檢查，同時(shí)具有功能強(qiáng)且使用靈活的調(diào)式器和編譯器15。 visual basic是解釋型語言，在輸入代碼的同時(shí)，解釋系統(tǒng)將高級語言分解翻譯成計(jì)算機(jī)可以識別的機(jī)器指令，并判斷每個(gè)語法的語法錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)visual basic程序的過程中，隨時(shí)可以運(yùn)行程序，而在整個(gè)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)好之后，visual basic又呈現(xiàn)其編譯型語言的特點(diǎn)，可以編譯生成可執(zhí)行文件（.exe），脫離visual basic環(huán)境，

27、直接在windows環(huán)境下運(yùn)行。 （8）支持多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問 visual basic系統(tǒng)具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫管理功能。利用數(shù)據(jù)控件和數(shù)據(jù)庫管理窗口，可以直接建立或處理microsoft access格式的數(shù)據(jù)庫，并提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲和檢索功能16。同時(shí)，visual basic還能直接編輯和訪問其他外部數(shù)據(jù)庫，如：dbase、 foxpro、paradox等，這些數(shù)據(jù)庫格式都可以用visual basic編輯和處理。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第2章 輪胎動(dòng)力學(xué)理論第2章 輪胎動(dòng)力學(xué)理論2.1 簡介輪胎是汽車行駛系中介于汽車和路面之間的重要部件。除空氣阻力和重力以外，幾乎所有影響汽車運(yùn)動(dòng)的力

28、和力矩都產(chǎn)生于輪胎與路面的接觸區(qū)域。因此全面了解輪胎及其與路面相互作用的基本特性是研究汽車動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。輪胎必須具備以下四種基本功能；（1）支承汽車的重量；（2）緩沖由于路面不平產(chǎn)生的沖擊載荷；（3）提供足夠的縱向力以便汽車加速和制功；（3）提供足夠的轉(zhuǎn)向力以便汽車轉(zhuǎn)向。輪胎的力學(xué)特性是決定汽車運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。盡管輪胎是一個(gè)簡單的鉆彈性體，但卻是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，它也是由質(zhì)量、彈性元件和阻尼元件組成7。近半個(gè)世紀(jì)以來，世界各國學(xué)者對輪胎特性進(jìn)行了大量的研究，提出了許多寶貴的現(xiàn)代理論、計(jì)算力法和計(jì)算機(jī)模擬模型，為輪胎的生產(chǎn)和應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。輪胎的結(jié)構(gòu)與規(guī)格。2.2 輪胎的結(jié)構(gòu)汽車上

29、廣泛使用的充氣輪胎是斜交輪胎和于午線輪胎，這兩種輪胎的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。20世紀(jì)70年代以前，大量使用的是斜交輪胎，隨著子午線輪胎的優(yōu)越性逐漸被人們認(rèn)識，輪胎制造技術(shù)水平的提高和投資力度的加大，經(jīng)過幾十年的努力，子午線輪胎已逐漸取代了斜交輪胎，目前在轎車上子午線輪胎已完全取代了斜交輪胎而實(shí)現(xiàn)了子午線化，在載重汽車和公共汽車上的安裝率也已達(dá)到50左右。輪胎中最重要的結(jié)構(gòu)元素是簾布5。簾布是用縱向高模數(shù)的經(jīng)線和各經(jīng)線之間的少數(shù)緯線織成布并在布的兩面涂上低模數(shù)的生膠面制成。輪胎在生產(chǎn)過程中簾布層的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。在輪胎的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)中，簾布的簾線方向與輪胎圓周方向所形成的角度稱為簾線角。簾

30、線角的大小在很大程度上決定了輪胎的力學(xué)特性，當(dāng)簾線角較小時(shí)，輪胎能提供較好的方向穩(wěn)定性；而當(dāng)簾線角較大時(shí)，輪胎則能提供較好的平順性。圖2.1 斜交線輪胎和子午線輪胎結(jié)構(gòu)a）斜交線胎 ；b）子午線胎斜簾布層輪胎簡稱斜交輪胎，其名稱來源于作為輪胎主要部分的胎體結(jié)構(gòu)。斜交輪胎在制作過程中，第一層簾布與第二層簾布相互交叉并逐層地貼合在成型圓簡上，其簾線角為35。40。將貼合的簾布層兩側(cè)端部卷纏在胎圓鋼絲上固定，然后，在胎體的外用粘上胎面膠和胎側(cè)膠等。外胎定型后，故人金屬制模型內(nèi)，在內(nèi)部加高壓、高熱使其硫化，從面制成高彈性的輪胎。徑向簾布層輪胎簡稱子午線輪胎，子午線輪胎與斜交輪胎一樣，也是將簾布在成型簡

31、上粘貼合成，其兩側(cè)端部也卷纏在胎圈鋼絲上固定4。所不同的是子午線輪胎的簾線角為90。，并在胎體膨脹成環(huán)狀后，貼上強(qiáng)度較高且拉伸變形很小的織物簾布或鋼絲簾布帶束層，帶束層的簾線角為20。左右。所以子午線輪胎的方向穩(wěn)定性由帶束層提供。由于于午線輪胎在成型過程中有使胎體膨脹的工藝過程，所以造價(jià)較高。同時(shí)，帶束層容易偏心，輪胎的均勻性容易變壞，故子午線輪胎的制造需要有較高精度的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)斜交輪胎的胎體容易伸縮，故與子午線輪胎相比，把路面上的突起包進(jìn)去的能力大，即平順性好。但斜交輪胎因載荷作用發(fā)生撓曲，各簾布層間產(chǎn)生較大的相對滑動(dòng)，因面內(nèi)部摩擦大，發(fā)熱和滾動(dòng)阻力也大。同時(shí)，曲面狀輪胎

32、胎體的一部分在與平坦路面接觸時(shí)變平，從而在與地面接觸的胎內(nèi)中發(fā)生收縮。這樣，即使在自由滾動(dòng)時(shí)在胎面與路面之間也產(chǎn)生縱向或側(cè)向摩擦力，而且由于這種摩擦，斜交輪胎的耐磨耗性降低，滾動(dòng)阻力增大。至于于午線輪胎，因?yàn)橛袔膹埩ψ饔?，胎體不易伸縮，故它把突起包進(jìn)去的能力小。但因帶束非常硬，故可以用硬質(zhì)橡膠作為胎面材料，因此耐磨耗性好。2.3 滾動(dòng)阻力2.3.1輪胎滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生機(jī)理車輪滾動(dòng)時(shí)，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(diǎn)。當(dāng)輪胎在硬而平的路面(混凝上或?yàn)r青)上滾動(dòng)時(shí)，輪胎變形是主要的。由于輪胎變形時(shí)材料的內(nèi)摩擦產(chǎn)生

33、彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)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(shí)胎面在接觸區(qū)域有摩擦損失，以及滾動(dòng)輪胎對外部空氣的攪動(dòng)損失，這些能量損失就是產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的原因。其中遲滯損失是最主要的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，車速在128152km/h的范圍內(nèi)，遲滯損失約占輪胎滾動(dòng)阻力的9095，輪胎與路面的摩擦損失約占210，空氣阻力約占153.5。當(dāng)車輪在松軟路面上滾動(dòng)時(shí)，由于支承路面發(fā)生變形使所作的功幾乎全部不能收回，所以本節(jié)主要討論車輪在硬路面上的滾動(dòng)。圖2.2 輪胎的徑向變形曲線圖2.2為輪胎在硬路面上受法向載荷時(shí)的徑向變形曲線。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

34、，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(shí)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(dòng)阻力。這就是充氣輪胎的遲滯損失8。遲滯損失實(shí)際上可表現(xiàn)為阻礙車輪滾動(dòng)的一種阻力偶。當(dāng)車輪滾動(dòng)時(shí)，由于彈性遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的輪胎前面接地部分的變形大于處于恢復(fù)過程的輪胎后部的變形，所以與路面作用的法向反作用力也是不均勻的，同樣是前面大于后面，從而使反作用力的合力向前移了一個(gè)距離a，如圖2.3a)所示，它隨彈性遲滯損失的增大面變大。合力fz與法向載荷w大小相等，方向相反。圖2.3 從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力情況如果將法向反

35、作用力fz平移至與通過車輪中心的垂線重合，則從動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)的受力情況如圖2.3b)所示，即滾動(dòng)時(shí)有滾動(dòng)阻力偶矩tffza阻礙車輪滾動(dòng)。由圖2.3 可知，欲使從動(dòng)輪在硬路面上等速滾動(dòng)，必須在車輪中心加一推力fp1，它與地面切向反作用力構(gòu)成一個(gè)力矩來克服滾動(dòng)阻力偶矩，此地面切向反作用力為車輪滾動(dòng)阻力，車輪滾動(dòng)阻力與車輪所承受的法向載荷之比，即為滾動(dòng)阻力系數(shù)f。由平衡條件得故 ，令考慮到fz與w大小相等，常將fp1表示為 或 可見，滾動(dòng)阻力系數(shù)是車輪在一定條件下滾動(dòng)時(shí)所需的推動(dòng)力與車輪載荷之比。換而言之，滾動(dòng)阻力等于滾動(dòng)阻力系數(shù)與車輪載荷之乘積3，即 （21）且 同理，在驅(qū)動(dòng)輪上也作用有滾動(dòng)阻

36、力偶矩，圖2.4為驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上等速滾圖2.4驅(qū)動(dòng)輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)的受力情況動(dòng)時(shí)的受力圖。圖中fx2為驅(qū)動(dòng)力矩tt所引起的道路對車輪的切向反作用力。fp2為驅(qū)動(dòng)軸作用于車輪的水平力。法向反作用力fz也由于輪胎遲滯現(xiàn)象而使其作用點(diǎn)前移了一個(gè)距離a，即在驅(qū)動(dòng)輪上也作用有滾動(dòng)阻力偶矩tf。由平衡條件得即 （22）可見，真正作用在驅(qū)動(dòng)輪上驅(qū)動(dòng)汽車行駛的力為地面切向反作用力fx2，它的數(shù)值為驅(qū)動(dòng)力ft減去驅(qū)動(dòng)輪上的滾動(dòng)阻力ff。2.3.2輪胎滾動(dòng)阻力的影響因素滾動(dòng)阻力系數(shù)是由試驗(yàn)確定的，它與輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓和路面種類以及行駛車速等因素有關(guān)。因而滾動(dòng)阻力也受各種因素的影響，具體如下：（1）輪胎結(jié)

37、構(gòu)輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種，對滾動(dòng)阻力系數(shù)有很大的影響。一般子午線輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)較低。一般子午線輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.0l0015，斜交輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)為00150.02。（2）輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)輪胎行駛面設(shè)計(jì)參數(shù)對滾動(dòng)損失起很大的作用。如減窄行駛面寬度和減小胎面弧高，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(dòng)損失。此外，采用縱向曲折、條形花紋都可以減小輪胎滾動(dòng)阻力。試驗(yàn)表明，胎面膠厚度每減小lmm，轎車年胎滾動(dòng)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(shí)，輪胎滾動(dòng)損失可減少7左右。（3）輪胎氣壓輪胎氣壓對滾動(dòng)阻力的影響是很明顯的，這是由于低氣壓時(shí)

38、輪胎的下沉量和接地面積增大，使得滾動(dòng)阻力增加；而在載荷一定，輪胎氣壓增大時(shí)，輪胎撓度變小，則滾動(dòng)阻力減?。?）輪胎垂直載荷輪胎的滾動(dòng)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(dòng)阻力也大致與輪胎變形成比例增加。但是垂直載荷變化時(shí)輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)卻基本上為一常數(shù)。各種汽車所用輪胎，不論是斜交輪胎還是子午線輪胎，滾動(dòng)阻力系數(shù)幾乎都不隨垂直載荷變化。（5）行駛車速行駛車速對滾動(dòng)阻力系數(shù)影響很大。圖2.5說明，在車速低于120km/h以下時(shí)，滾動(dòng)阻力隨車速的提高稍微有些增加。這種傾向?qū)Ω鞣N輪胎大致相同，這是因?yàn)樵谳喬L動(dòng)阻力產(chǎn)生的機(jī)理中，胎面與地面間的摩擦大致遵循庫侖摩擦

39、定律，而與速度無關(guān)。只是由于內(nèi)部 摩擦的粘性阻力才隨速度而變。但在某一車速以上時(shí)滾動(dòng)阻力卻增長較快，車速達(dá)到某一臨界車速左右時(shí)，滾動(dòng)阻力迅速增長，此時(shí)輪胎產(chǎn)生駐波現(xiàn)象，輪胎周緣不再是圓形而呈明顯的波浪狀。出現(xiàn)駐波后，不但滾動(dòng)阻力顯著增加，輪胎圖2.5 滾動(dòng)阻力速度的變化輪胎的溫度也很快增加到100以上，胎面與輪胎簾布層脫落，幾分鐘內(nèi)輪胎就會(huì)爆破，這對高速行駛的汽車是一件很危險(xiǎn)的事情。（6）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)隨著驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩增加而增大。這是因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下，艙面相對于地面有一定程度的滑動(dòng)，增加了輪胎滾動(dòng)時(shí)的能量損耗。圖2.6滾動(dòng)阻力系數(shù)與驅(qū)動(dòng)力函數(shù)的關(guān)系曲線圖2.6是由試驗(yàn)得到

40、的滾動(dòng)阻力系數(shù)與驅(qū)動(dòng)力系數(shù)的關(guān)系曲線。驅(qū)動(dòng)力系數(shù)為驅(qū)動(dòng)力與垂直載荷之比?？梢?，隨著驅(qū)動(dòng)力系數(shù)的加大，滾動(dòng)阻力系數(shù)迅速增加；圖中還可以看出，子午線輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)較小，驅(qū)動(dòng)力系數(shù)變化對它的影響也較小。（7）輪胎工作溫度若輪胎的溫度升高，則滾動(dòng)阻力降低。另外，外界氣溫對輪胎的滾動(dòng)阻力也有影響。外界氣溫每上升10。c，滾動(dòng)阻力約降低4。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：輪胎溫度的變化約為外界氣溫變化量的1/3。因此，外界氣溫對輪胎滾動(dòng)阻力的影響相當(dāng)大。（8）路面類型路面類型也影響滾動(dòng)阻力的大小。通常在平硬且干燥的路面，其滾動(dòng)阻力比坑洼路面低得多，而濕路面上得滾動(dòng)阻力較大。（9）輪胎側(cè)偏角與外側(cè)傾角輪胎的側(cè)偏角對輪胎滾

41、動(dòng)損失有很大的影響。在轉(zhuǎn)彎行使?jié)瘢喬グl(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象，輪胎滾動(dòng)阻力大幅度增加。試驗(yàn)表明，這種由于轉(zhuǎn)彎行駛增加的滾動(dòng)阻力，己接近直線行駛時(shí)的50100。但在一船的動(dòng)力性分析中，常不考慮由轉(zhuǎn)彎增加的阻力。輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)隨著車輪外傾角的增大而增加。研究了輪胎結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)計(jì)參數(shù)等對輪胎滾動(dòng)阻力的影響之后，總希望輪胎的滾動(dòng)阻力越小越好，例如，在結(jié)構(gòu)方而，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(dòng)阻力的極有效的措施；同時(shí)改善輪胎用材料，減小輪胎體積，盡量使輪胎輕量化等。但是提高氣壓會(huì)使輪胎的徑向剛度增大，從而導(dǎo)致汽車平順性變壞，也會(huì)使輪胎的回正力矩減

42、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(gè)系統(tǒng)的特性之間的關(guān)系。同時(shí)必須考慮輪胎的使用壽命、驅(qū)動(dòng)性能、側(cè)偏特性以及吸振能力等。2.3.3輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算由于滾動(dòng)阻力與輪胎的設(shè)計(jì)及工作參數(shù)的關(guān)系太復(fù)雜，很難用分析方法計(jì)算滾動(dòng)阻力，因此，滾動(dòng)阻力大部分依靠試驗(yàn)得到。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，人們得出了許多估計(jì)滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式12。例如，加拿大黃祖元博土推薦的在混凝土路面計(jì)算轎車輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，當(dāng)車速ua128km/h時(shí)，可得 （23）式中，ua為車速（km/h）。美國密執(zhí)安大學(xué)運(yùn)輸研究院(umtri)提出的計(jì)算載重汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為 （子午

43、線輪胎）（24） （斜交線輪胎）（25）式中，ch為路面系數(shù)。良好混凝土路面ch1；磨損混凝土及冷瀝青路面ch1.2；熱瀝青路面ch1.5。2.4 輪胎切向力與附著性能2.4.1 滑動(dòng)率當(dāng)輪胎受到驅(qū)動(dòng)力短tt或制動(dòng)力矩t作用時(shí)，地面將對輪胎在接地點(diǎn)作用有驅(qū)動(dòng)力ftttr或制動(dòng)力fxbt/r ，面這兩個(gè)切向力的最大值受輪胎與地面接觸區(qū)內(nèi)附著條件的限制，可傳遞的最大切向力fxmax與法向反作用力fz成正比，即fxmaxfzf，其中為附著系數(shù)，f為附著力。由于輪胎是一個(gè)非線性的粘彈性體，在受到驅(qū)動(dòng)力矩或制動(dòng)力矩作用時(shí)，輪胎幾乎不可能在路面上進(jìn)行純滾動(dòng)，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

44、輪上要傳遞比fxmaxr大的驅(qū)動(dòng)力矩或制動(dòng)力矩，則輪胎不再處于純滾動(dòng)狀態(tài)，而將出現(xiàn)兩種極限工況，即車輪驅(qū)動(dòng)時(shí)輪胎出現(xiàn)“打滑”，制動(dòng)時(shí)輪胎“抱死拖滑”現(xiàn)象。 圖2.7 驅(qū)動(dòng)力矩作用下輪胎的特性圖 2.8 制動(dòng)力矩作用下輪胎的特性當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩作用在輪胎上時(shí)，地面與輪胎接觸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力使輪胎的前方受壓縮，圖2.7為驅(qū)動(dòng)力矩作用下輪胎的特性。由于胎面在進(jìn)入接觸區(qū)以前 （26）式中，st為驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)率；uw為車輪中心的速度；w為車輪的角速度；rr0為自由滾動(dòng)輪胎的滾動(dòng)半徑；re為輪胎的有效滾動(dòng)半徑。對于制動(dòng)工況，如圖2.8，制動(dòng)滑動(dòng)率sb由下式確定 （2-7）式中，sb為制動(dòng)滑動(dòng)率。因此，車輪純自由滾動(dòng)

45、時(shí)，uwr r0w，滑動(dòng)率速s0；車輪制動(dòng)抱死完全拖滑時(shí)，w0，s100；車輪邊滾邊滑時(shí)，0s 100%。2.4.2 附著系數(shù)若令驅(qū)動(dòng)力與輪胎垂直載荷之比為制動(dòng)力系數(shù)t，地面制動(dòng)力與輪胎垂直載荷之比為制動(dòng)力系數(shù)b，驅(qū)動(dòng)力系數(shù)和制動(dòng)力系數(shù)統(tǒng)稱為附著系數(shù)，在不同滑動(dòng)率s時(shí)，附著系數(shù)的值不相同11。圖2.9為附著系數(shù)與滑動(dòng)率s的關(guān)系曲線。圖2.9 s曲線s曲線有以下特點(diǎn)：（1）在s015之間，附著系數(shù)隨滑動(dòng)率s線性增長。這是因?yàn)槌跏嫉能囕喕D(zhuǎn)主要是由于輪胎胎面的彈性變形而引起的。（2）在s1520附近，可達(dá)到最大值，稱為峰值附著系數(shù)p。（3）在s20100之間，隨著s的增加，曲線下降，在滑動(dòng)率為10

46、0時(shí)附著系數(shù)降為s，稱為滑動(dòng)附著系數(shù)。伴隨著道路附著系數(shù)從峰值附著系數(shù)降為p急劇降低為滑動(dòng)附著系數(shù)s而產(chǎn)生一種不穩(wěn)定狀態(tài)。通常s與p的大致關(guān)系為，在干燥路面上p1.2s；而在濕路面上，p1.3s。以上的輪胎特性曲線是在輪胎沒有受到側(cè)向力的條件下測得的。而汽車實(shí)際上行駛時(shí)，輪胎時(shí)常受到側(cè)向力的作用面發(fā)生側(cè)偏或側(cè)滑。圖2.10為試驗(yàn)得到的，在側(cè)向力作用下輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)的制動(dòng)力系數(shù)b，側(cè)偏角條件下的側(cè)向力系數(shù)l圖2.10有側(cè)偏時(shí)的bs，ls曲線和滑動(dòng)率s的關(guān)系曲線。令側(cè)向力系數(shù)l為輪胎所受側(cè)向力與輪胎垂直載荷之比?？梢姡瑒?dòng)率越低同一側(cè)偏角條件下的側(cè)向力系數(shù)l越大，即輪胎保持轉(zhuǎn)向、防止汽車側(cè)滑的能力

47、越強(qiáng)。但是隨著s的增加，同一側(cè)偏角條件下的側(cè)向力系數(shù)l將迅速下降，汽車很快進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，特別是在s100時(shí)，側(cè)向力系數(shù)l接近于0，汽車將不能承受側(cè)向力，而發(fā)生側(cè)滑，這僅在極端情況或發(fā)生事故時(shí)才出現(xiàn)。大多數(shù)情況下，在側(cè)向滑動(dòng)率的值s2025時(shí)，汽車已在極限范圍中行駛。所以，制動(dòng)時(shí)應(yīng)使滑動(dòng)率保持在較低值，以便獲得較大的制動(dòng)力系數(shù)和較高的側(cè)向力系數(shù)。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(jì)資料顯示，有510的公路運(yùn)輸事故是因?yàn)楦街Σ粔蚨斐傻?，在濕滑路面上事故率更高，可達(dá)交通事故的2540。因此，國際公路協(xié)會(huì)規(guī)定了不同路面條件下的最低附著系數(shù)，一般最低附著系數(shù)在0.40.6之間。

48、2.4.3 影響附著系數(shù)的因素附著系數(shù)的數(shù)值主要取決于道路的材料、路面的狀況、輪胎結(jié)構(gòu)、胎面花紋、所用材料、輪胎載荷、氣壓及汽車行駛的速度等因素。具體如下：（1）路面類型不同的路面狀況有不同的附著系數(shù)，它是對輪胎附著性能影響最大的一個(gè)因素。路狀對bs曲線形狀影響很大，干燥路面的p與s較高，而在結(jié)冰路面上p與s下降很多。路面結(jié)構(gòu)對排水能力有很大影響。為了增加潮濕時(shí)的附著能力，路面的宏觀結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的不平度和自動(dòng)排水的能力；同時(shí)，路面的微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)是粗糙且有一定的尖銳棱角，以穿透水膜，使路面與胎面直接接觸。（2）輪胎結(jié)構(gòu)及所用材料輪胎結(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

49、率、胎面花紋、斷面輪廓曲率以及簾線角大小等)，可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)影響附著系數(shù)。首先要準(zhǔn)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(dòng)輪胎，在濕路面和打滑路面上可提高附著性能。通常子午線輪胎與寬斷面、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)。車輪在滾動(dòng)過程中，輪胎要吸收大量的能量。已經(jīng)證明，若輪胎具有較大滯后損耗值，則它與路面具有較大附著系數(shù)。合成膠輪胎的附著系數(shù)比天然膠輪胎的附著系數(shù)高。（3）輪胎載荷與氣壓輪胎的載荷與氣壓對附著系數(shù)有彩響。增加輪胎的垂直載荷將

50、使附著系數(shù)減小，通常在輪胎的額定載荷附近，載荷每增加l0，附著系數(shù)將減少001。對于每一種輪胎都有相應(yīng)最大附著系數(shù)的固有氣壓。（4）車速車速對附著系數(shù)也有一定的影響。在不同的車速下，p與s值均有一些變化，特別是在車速低于32km/h時(shí)，隨著車速的降低，p與s值略有增加。在潮濕路面上，由于車速提高使車輪與路面接觸區(qū)排水較困難，附著系數(shù)隨車速增加而下降。特別是如果路面上形成的水膜有一定厚度，此時(shí)車速繼續(xù)增加，會(huì)有產(chǎn)生滑水現(xiàn)象的可能，附著系數(shù)將急劇下降。2.5 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性是輪胎力學(xué)特性的一個(gè)重要組成部分2。側(cè)偏特性主要是指側(cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角間的關(guān)系，它是研究汽車操縱穩(wěn)定性的基

51、礎(chǔ)。2.5.1側(cè)偏角與側(cè)偏力汽車在行駛過程中，由于曲線行駛時(shí)的離心力、路面的側(cè)向傾斜或受側(cè)向風(fēng)的作用，車輪中心將受到一個(gè)側(cè)向力fy，相應(yīng)在地面上產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧y，由于輪胎具有側(cè)向彈性，在輪胎胎面中心線上標(biāo)出的各點(diǎn)人a0、al、a2、a3、a4將發(fā)圖2.12 輪胎的側(cè)偏特性生扭曲，如圖2.11所示。隨著車輪滾動(dòng)，上述各點(diǎn)將落于a0、 a1、 a2、 a3、 a4，其連線所形成的軌跡aa線與車輪平面和地面交線cc之間形成夾角即為輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象，此角稱為側(cè)偏角，fy稱為側(cè)偏力。車輪側(cè)偏時(shí)沿aa線滾動(dòng)，顯然，側(cè)偏角的數(shù)值與側(cè)偏力fy的大小有關(guān)。圖2.11 輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象圖2.12給出了一條由試

52、驗(yàn)測出的側(cè)偏角與側(cè)偏力fy的關(guān)系曲線。曲線表明，側(cè)偏角不超過3。5。時(shí)，與fy成線性關(guān)系，汽車正常行駛時(shí)，側(cè)向加速度不超過0.4g，側(cè)偏角不超過4。5。，故可以認(rèn)為側(cè)偏角與側(cè)偏力fy成線性關(guān)系6并以下式表示 （2-8）式中，k為輪胎側(cè)偏剛度，是fy曲線在0。處的斜率，單位為n/rad或n/(。)由輪胎坐標(biāo)系可知，負(fù)的側(cè)偏力產(chǎn)生正的側(cè)偏角，因此側(cè)偏剛度為負(fù)值，小型轎車輪胎的k值約在2800080000n/rad之間。側(cè)偏剛度是決定汽車操縱穩(wěn)定性的重要輪胎參數(shù)，輪胎應(yīng)有高的側(cè)偏剛度(絕對值)，以保證汽車良好的操縱穩(wěn)定性。如圖212所示，在較大的側(cè)偏力時(shí)，輪胎的側(cè)偏角以較大的速率增長，即fy。曲線的

53、斜率逐漸減小，這時(shí)輪胎在接地面處已發(fā)生部分側(cè)滑。最后當(dāng)側(cè)偏力達(dá)到附著極限時(shí)，整個(gè)輪胎側(cè)滑。顯然，輪胎的最大側(cè)偏力決定于附著條件，即輪胎結(jié)構(gòu)、材料、花紋、充氣壓力，垂直載荷，路面的結(jié)構(gòu)、材料、干濕程度以及車輪的外傾角等。一般來說，最大側(cè)偏力越大，汽車的轉(zhuǎn)向極限性能就越好。2.5.2 影響輪胎側(cè)偏特性的主要因素（1）輪胎的結(jié)構(gòu)輪胎的結(jié)構(gòu)類型對側(cè)偏剛度有顯著影響。如圖2.13所示，同一規(guī)格的子午圖2.13 輪胎的結(jié)構(gòu)對側(cè)偏剛度的影響線輪胎比斜交輪胎有較大的側(cè)偏剛度。子午線輪胎接地面寬，一般具有較高的側(cè)偏剛度。尺寸較大的輪胎有較高的側(cè)偏剛度。輪胎胎面花紋與胎面磨損程度對側(cè)偏特性也有影響，過多的刀槽花紋

54、將使側(cè)偏剛度降低。（2）輪胎的扁平率扁平率對輪胎側(cè)偏剛度的影響較大。采用扁平串小的寬輪胎是提高側(cè)偏剛度的主要措施，圖2.14給出了四種輪胎的側(cè)偏剛度與垂直載荷的關(guān)系曲線?？梢姡馄铰蕿?0的60系列輪胎的側(cè)偏剛度有大幅度提高。日前現(xiàn)代轎車采用輪胎的扁平率逐漸減小，而運(yùn)動(dòng)型轎車輪胎的便平率更低。圖2.14 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a.82系列；b.70系列；c.高性能70系列；d.60系列（3）垂直線荷的變化圖2.15 垂直載荷對側(cè)偏特性的影響垂直線荷的變化對輪胎側(cè)偏特性有顯著影響。如圖2.15所示，側(cè)偏力隨垂直載荷的增加而增大。但垂直載荷過大時(shí)，輪胎產(chǎn)生很大的徑向變形，且與地面接觸區(qū)壓力極不均勻，側(cè)偏力反而會(huì)有所減小。（4）充氣壓力輪胎的氣壓對側(cè)偏特性也有一定程度的影響。圖2.16表明隨氣壓的增加，側(cè)偏力增大。但氣壓過高后側(cè)偏力不再增大。圖2.16 輪胎充氣壓力對側(cè)偏剛度的影響（5）路面類型及干濕狀況 路面類型及干濕狀況對側(cè)偏特性，尤其是最大側(cè)偏力有很大影響，如圖2.17所示。在同一側(cè)偏角下，輪