【汽車前輪定位參數(shù)對輪胎異常磨損的影響淺析5300字（論文）】

汽車前輪定位參數(shù)對輪胎異常磨損的影響研究目錄TOC\o"1-2"\h\u15990摘要 122428第1章導(dǎo)致汽車輪胎異常磨損的因素 1208761.1人為因素 1298271.2不良路況 2303331.3前輪外傾角與前束值匹配不合理 26241第2章前輪外傾和前輪前束影響輪胎異常磨損機理 2168802.1前輪外傾角與輪胎磨損的關(guān)系 3172842.2前輪前束角與輪胎磨損的關(guān)系 4522.3前輪前束與前輪外傾角的匹配對輪胎磨損的影響 544302.4樣車前輪輪胎磨損分析 69774第3章前束值影響前輪側(cè)滑量試驗 7302003.1樣車前輪側(cè)滑試驗 7262543.2前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系曲線 749583.3試驗結(jié)果分析 730185第4章結(jié)論 99540參考文獻 10摘要前輪定位參數(shù)是導(dǎo)致輪胎異常損壞的主要原因。在分析了汽車前輪外傾角和前束值之后對這兩種參數(shù)對輪胎異常磨損的影響程度進行探究，從而找到了輪胎特性值和輪胎磨損原因之間的關(guān)系計算的方程式。在參考最小測桿的值對前述角值進行調(diào)整之后，才能與前輪的前束角和前輪的外傾角完全對應(yīng)，從而使車輛行駛時前輪的磨損最小化。關(guān)鍵詞：前輪；定位參數(shù)；輪胎磨損第1章導(dǎo)致汽車輪胎異常磨損的因素1.1人為因素要是在駕駛的時候司機沒有注意到輪胎氣有沒有打充足，那么輪胎異常磨損也有可能是因為輪胎氣過足或者輪胎氣過少等因素造成的，而這幾個因素都屬于人為因素。首先，在輪胎氣打的過于充足的情況之下，輪胎上的橡膠都會被充足的輪胎氣頂開，那么就會讓磨損的部位被突出，從而減小輪胎和地面之間的接觸面，造成磨損位置的壓力增大。在司機駕駛汽車的時候，因為輪胎中間部位太過突出，并且在很長一段時間內(nèi)，輪胎中間的移速都要比輪胎兩邊的移速大，這就造成了胎冠受損嚴重，甚至出現(xiàn)磨光胎面的異?，F(xiàn)象[1]。其次，要是輪胎內(nèi)的氣沒有打足，那么車輪在車身的壓力之下就會產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致最外部的胎面內(nèi)陷，使得輪胎兩端胎面直接和地面接觸，使得輪胎胎面兩邊的壓力增大，造成輪胎胎面兩端的磨損情況比中部磨損的情況更為嚴重?？傊喬サ某錃饬坎缓线m會導(dǎo)致不正常、不均勻的磨損，在駕駛的情況下，駕駛員的工作不正常、駕駛習(xí)慣不好等也是需要考慮的因素。剛在路上領(lǐng)到駕照的新人更容易緊張、忘記駕駛技術(shù)或反應(yīng)遲緩。當他們準備在路上設(shè)置速度時，他們突然從低速轉(zhuǎn)為不合適的高速，或者他們沒有注意到他們必須在前面減速和剎車。當他們走得太快時，他們甚至忽略了拐角處輪胎的最大承載能力，也不減速。這些不恰當?shù)鸟{駛操作會加劇輪胎的異常損壞，降低汽車內(nèi)部機構(gòu)的使用壽命。1.2不良路況汽車路況是一個外部不可控因素，一般情況下，路面為中高兩端低。為了防止汽車被甩出賽道，彎道路面的構(gòu)造是外高內(nèi)低，使車輛的載重不同，磨損不均，特別是遇到不平不平不平的路況時，路面不平整，甚至有尖石散落。一旦汽車的輪胎表面接觸到這些尖銳的固定裝置，就很容易劃傷和損壞；應(yīng)該提到的是，擁擠在客貨兩用車中并不少見，但這也是輪胎故障的個人原因[2]。汽車運輸過程中，如果每次運輸過程都嚴重超載，會造成輪胎壓力過大，導(dǎo)致輪胎起火，降低車腳的剛度，很可能導(dǎo)致車軸傾斜。如果彎曲方向是上下，車輪很容易向外傾斜，從而導(dǎo)致車身翻滾。此外，這些因素在實際駕駛過程中會相互影響，造成更嚴重的磨損[3]。1.3前輪外傾角與前束值匹配不合理為了防止車輛打滑，并使車輪在轉(zhuǎn)向過程中保持運轉(zhuǎn)，設(shè)計人員應(yīng)為每個轉(zhuǎn)向軸使用一個車輪梯形機構(gòu)，使所有車輪在轉(zhuǎn)向時圍繞同一中心轉(zhuǎn)動。如果用于轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向桿形狀發(fā)生變化或不配合，影響制動系統(tǒng)的正常工作，改變轉(zhuǎn)向控制裝置正中心的軸距弦角，甚至改變轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，導(dǎo)致輪胎負荷異常；然而，內(nèi)外輪的實際轉(zhuǎn)向情況并不符合理想的阿克曼條件，因此車輪在轉(zhuǎn)動過程中會受到內(nèi)部慣性力的作用，造成輪胎側(cè)偏，從而引起輪胎受損[4]。除了胎壓、輪胎負荷、車輪動平衡、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架之間的運動干涉、駕駛習(xí)慣和工況等因素外，另一個影響前輪位移調(diào)整參數(shù)的因素往往是前輪定位參數(shù)不合理。前輪外傾角和前束數(shù)值的不合理是導(dǎo)致輪胎異常磨損的主要原因。因此，本文針對汽車前輪定位參數(shù)對輪胎異常磨損進行分析、測試，尋找降低輪胎異常磨損的方法。第2章前輪外傾和前輪前束影響輪胎異常磨損機理為了使汽車自動回到正確的位置，保持平穩(wěn)的直線，轉(zhuǎn)向輕便，減少輪胎磨損，前輪（轉(zhuǎn)向輪）的安裝，主要螺栓與前軸應(yīng)有一定的相對位置稱為前輪定位。前輪外傾角與前輪前束參數(shù)之間應(yīng)有合理的關(guān)系。2.1前輪外傾角與輪胎磨損的關(guān)系前輪設(shè)置時，先設(shè)置前輪外傾角，然后插入前束協(xié)調(diào)外傾角角度，因此前輪外傾與前輪前束相互配合，這是影響輪胎異常磨損的主要因素。如圖2.1所示，當車的兩個前輪外傾角γ時，往往會繞旋轉(zhuǎn)軸與地面的交點滾動，這意味著當車輪在道路上滾動時，與滾動的錐體相似，但受轉(zhuǎn)向桿和結(jié)的限制，使車輪不傾向外移動。車輪中心施加的側(cè)向力Fy使車輪無法向外滾動，且車輪與地面之間的接觸處應(yīng)具有外側(cè)向力Fyγ。車輪將在地面上滾動和滑動，這會增加輪胎的磨損和前輪外傾角一般1.0°[5]。圖2.2顯示了前輪傾角與外傾角之間的比值曲線。輪胎的橫向變形增加，導(dǎo)致輪胎表面胎面面積增加，輪胎承受的磨損程度也會加重。圖2.1前輪外傾角與外傾側(cè)向力圖2.2前輪外傾角與外傾側(cè)向力的關(guān)系圖2.3顯示了輪胎磨損和外傾角之間的關(guān)系。隨著角度的增加，輪胎磨損增加。圖2.3輪胎磨損與外傾角的關(guān)系曲線如果前輪外傾角度過大，前輪一側(cè)會出現(xiàn)異常磨損（稱為偏心磨損），當車輛由于前輪過大而直線行駛時，車輛集中在輪胎外緣，導(dǎo)致輪胎表面直線速度差異，導(dǎo)致胎面外側(cè)與地面滑動，內(nèi)側(cè)與地面滑動，增加胎面外側(cè)磨損，輪胎單面磨損，同樣，如果前輪外傾角度過小，內(nèi)側(cè)胎面也會上升[6]。2.2前輪前束角與輪胎磨損的關(guān)系如圖2.4所示，兩個車輪之間的距離B小于后邊緣與A和B之間的差值（A-B）之間的距離，稱為前束值，前輪前束值一般為0-12mm，以消除前輪造成的負面后果以及A和B之間的差異。它也經(jīng)常用于描述前輪的前束角Λ，為前輪中心線與車輛中心線之間的縱向角度。圖2.4前輪前束值和前輪前束角的關(guān)系如圖2.5所示，前束呈Λ角度，當車輪向前移動時，車輪將向內(nèi)移動。輪軸驅(qū)動對車輪施加被動力。在車輪與地面接觸時，輪胎將在地面滿側(cè)產(chǎn)生內(nèi)部反應(yīng)。這種力稱為前束側(cè)向力FyΛ。在側(cè)向力的影響下，輪胎發(fā)生橫向變形，其變形導(dǎo)向與前輪外傾角相反。車輪在車輪側(cè)向力作用下的橫向磨損導(dǎo)致輪胎在地面上滑動，并導(dǎo)致輪胎異常磨損。圖2.5側(cè)偏力分析示意圖圖2.6表示的是前束角和輪胎磨損之間的關(guān)系曲線。一旦束角變大，胎蓋增大，胎面邊緣會造成劃傷磨損，如果值太大（太?。?，胎面外側(cè)（內(nèi)側(cè)）會被嚴重磨損。圖2.6輪胎磨損與前束角的關(guān)系曲線2.3前輪前束與前輪外傾角的匹配對輪胎磨損的影響如上所述，當車輛在水平良好的道路上直線行駛時，前外傾角會導(dǎo)致前輪側(cè)向外變形，前束會導(dǎo)致前束向內(nèi)側(cè)向變形，因此，合理的前束在正確選擇后可以保持一定角度，使車輪外傾角和前束相對變形相互抵消，使得車輛的前輪在移動過程中的橫向滑動更少，進一步降低了輪胎的磨損程度[7]。2.3.1前輪前束角與外傾角合理匹配前輪前束角與外傾角的合理調(diào)整可分為生產(chǎn)匹配的設(shè)計和車輛使用匹配的動態(tài)調(diào)整，許多研究者對前輪外傾角和前束角的合理匹配設(shè)計方法進行了廣泛深入的研究。目前，這些數(shù)據(jù)主要是通過計算、經(jīng)驗、統(tǒng)計和實驗獲得的，理論上還沒有建立合理的算法。2.3.2根據(jù)輪胎特性合理選擇前束角的設(shè)計匹配有外傾角γ時的地面?zhèn)认蚍醋饔昧εc外傾角、側(cè)偏角α的關(guān)系式（2.1）式中：α—側(cè)偏角，（°）；γ—外傾角，（°）；K—輪胎側(cè)偏剛度，N／（°）；Kγ—輪胎外傾剛度，N／（°）。在穩(wěn)態(tài)時，可以近似地考慮輪胎的轉(zhuǎn)角，這就是前束角Λ。根據(jù)輪胎的曲線特性，在曲線轉(zhuǎn)角時，在曲線轉(zhuǎn)角時，在曲線轉(zhuǎn)角時，在曲線轉(zhuǎn)角時輪胎不提供側(cè)向傾斜，側(cè)向變形也應(yīng)相等，且應(yīng)盡量減少輪胎的磨損。按照該原則，有必要按照輪胎的性質(zhì)來確定前述角度。由（1）式可得：（2.2）例如。對于子午線輪胎（185/65R14），前輪剛度為7665n/行，曲線剛度為50176n/行。假設(shè)前輪外傾角為1°。根據(jù)公式（2），前束角為0.153°。根據(jù)子午線輪胎模型，輪胎直徑為596.1mm，因此其值約為3.18mm，更為合理。2.3.3根據(jù)前輪側(cè)滑量及時調(diào)整前束的動態(tài)匹配如果調(diào)整前輪的參數(shù)不正確，前輪在直線上運動時會側(cè)滑，形成前輪平行。前輪角度引起的外傾角側(cè)向量和前輪角度側(cè)向量不能相互補償。如，在其他定位參數(shù)不變的情況下，東風(fēng)EQ1090型汽車的前束由8-12mm改為2-6mm。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，雖然部分車輛的數(shù)值在設(shè)計值范圍內(nèi)，但前輪平行度達不到國家標準；另一方面，將前束橫向調(diào)零后，在前輪數(shù)值中檢測到前束，發(fā)現(xiàn)數(shù)值并沒有在設(shè)計值的范圍，這也表明了原來的設(shè)計值不滿足要求[8]。例如。北京BJ212以零側(cè)滑調(diào)整新車前束，然后在前輪的數(shù)值中檢測前束?？磥碇挥?0%左右的數(shù)值在設(shè)計范圍內(nèi)，為了保證前輪正常運轉(zhuǎn)，需要及時演示前輪的平行度，評估前輪數(shù)值中的前輪腳趾是否與前輪的攝像頭角度合理對應(yīng)，前輪水平的檢測方法有兩種：四輪牽引儀的靜態(tài)檢測和試驗臺上檢測側(cè)滑量的動態(tài)檢測。2.4樣車前輪輪胎磨損分析在外傾角處的外傾側(cè)向力根本沒有辦法和由前束值導(dǎo)致的前述側(cè)向力持平，并且車輪移動的時候也會造成輪胎側(cè)向滑移，使得胎面的磨損痕跡加重。對于非獨立前懸架的輕型客車，前輪外傾角基準值左右均為1°，前輪外傾角參考值為1-3mm，車輪表面的前輪軸承從外到后有明顯的磨損痕跡，四輪導(dǎo)向時，前輪外傾角分別為角度和前輪輪緣：前輪軸承左右前輪角度滿足基本要求，前束值過大，根據(jù)以上理論分析，可以看出試驗車前部應(yīng)用的磨損痕跡是由于測量的前束值5.1mm太大，造成異常磨損。外傾角產(chǎn)生的外傾角側(cè)向力不能與前束值產(chǎn)生的側(cè)腳完全平衡。當車輪滾動時，輪胎就會出現(xiàn)側(cè)偏現(xiàn)象，導(dǎo)致胎面?zhèn)冗叧霈F(xiàn)磨損痕跡。第3章前束值影響前輪側(cè)滑量試驗在正確選擇前輪安裝角的情況下，對于非獨立懸架，前輪的平行度主要取決于前束角的大小。前輪側(cè)傾試驗值應(yīng)反映前輪調(diào)整參數(shù)的準確性，試驗車前輪側(cè)傾試驗應(yīng)分析驗證前輪平行度的變化規(guī)律。3.1樣車前輪側(cè)滑試驗根據(jù)GB7258-2004，方向盤側(cè)向位移的試驗方法是通過試驗車輛的側(cè)向脫甜試驗進行的。GB7258-2004規(guī)定車輛的側(cè)向滑動量如下：通過調(diào)整轉(zhuǎn)向桿的長度并改變其值，討論了前輪與其值的關(guān)系，當前束值逐漸調(diào)整為：-1.0mm、0mm、1.0mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm時，其結(jié)果見表3.1。表3.1樣車小同前束值對應(yīng)的側(cè)滑試驗結(jié)果前輪前束值T/mm-1.00.01.02.03.04.05.06.0前輪側(cè)滑量S/(m/km)-7.0-6.0-4.6-3.8-1.7+3.2+4.8+6.5注:側(cè)滑試驗臺滑板向外側(cè)滑動為正3.2前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系曲線如圖3.1所示，定義了以橫坐標系為值，坐標系為橫向階躍值。根據(jù)表3.1中的試驗數(shù)據(jù)，在該坐標系中，繪制了前輪的試驗曲線，該曲線隨前束值的變化而變化。圖3.1前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系試驗曲線3.3試驗結(jié)果分析（1）前束值影響側(cè)滑量分析表3.1顯示了試驗車輛（外傾角1°）。當前束值從-1.0m調(diào)整到6.0mm時，輪胎的輪胎側(cè)在-6.0-+6.5m/km范圍內(nèi)。如圖3.1所示，在不考慮測量誤差影響的情況下，前輪基本上與前束值成線性關(guān)系。如果正前束值太大（如6.0mm），輪胎側(cè)滑量會很大（例如+6.5m/km）。如果負前束值太大（如-1.0mm），輪胎的負側(cè)滑會很大（如-7.0M/km），這意味著如果該值太大或太小，都會導(dǎo)致輪胎側(cè)滑嚴重?；谧钚?cè)滑量的前束值與外傾角合理匹配分析當試驗車輛的前束角值為3.0mm時，即前輪側(cè)向絕對值最小為1.7m/km。當試驗車輛的前束值為2.0mm時，前輪側(cè)滑量絕對值增大為3.8m/km，均滿足國家標準小于5m/km，在對比前后狀況時，可以確定側(cè)滑量越小，內(nèi)傾角和外傾角之間的配合越好，輪胎磨損越小。從圖3.1可以看出，當前束值約為3.4mm時，前輪為0段，而前束值3.4mm已不在參考值前束1-3mm范圍內(nèi)，說明原設(shè)計值前束不理想或隨工況變化而變化。數(shù)據(jù)表明，當前輪磨耗從1米/公里增加到5米/公里時，前輪異常磨損將增加140%，輪胎磨損和側(cè)滑量成正比，并且對于乘用車，有必要在前輪側(cè)滑量不小于三米，每公里的時候?qū)η笆颠M行調(diào)整。（3）減少小車前輪異常磨損的措施考慮到試驗車測得前束值為5.1mm，前輪外傾角度為1°，因不匹配而造成異常磨損的原因，考慮到前輪側(cè)面的側(cè)滑量，應(yīng)將前束值調(diào)整到3.0-3.4mm的范圍，進一步減小前輪的損耗。第4章結(jié)論（1）前輪外傾角與前束值這兩個因素相互干擾，相互制約，也是導(dǎo)致輪胎異常磨損的主要因素，因此在汽車設(shè)計的時候，一定要著重關(guān)注前輪外傾角的設(shè)計。（2）前輪外傾角一定時，可根據(jù)輪胎側(cè)偏剛度和輪胎外傾剛度選擇前輪前束值，實現(xiàn)兩者合理匹配，達到降低輪胎磨損的