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1、国内车轮标准与德国 TUV 车轮标准差异分析张宝元 （华泰汽车工程院）摘要：车轮是汽车底盘系统的重要零部件，对车轮进行试验验证是车轮设计开发过程中必不可少的一步。 文章采用我国车轮标准和德国 TUV 车轮标准，对铝合金车轮试验验证中弯矩、径向载荷和冲头质量的确定及试验方法进行差异分析，并通 过实例计算具体数值来表明差异。 结果表明我国车轮标准和德国 TUV 车轮标准在弯矩、径向载荷确定及部分试验要求方 面存在差异。 为今后制定明确且严格的汽车质量考核准则提供了参考。关键词：乘用车；车轮；试验标准；分析 Variance Analysis between Wheel Standards in D
2、omestic and TUV in GermanyAbstract： Wheels are the important parts of vehicle chassis system, and test and verification of wheel are the necessary step in wheel design and development process. Adopting Chinese wheel standards and German TUV wheel standards, the variance is analyzed in determining be
3、nding moment, radial load, bullet mass and test method of aluminum alloy wheel; and throughexample calculation variance is showed by specific values. The results show that there is variance between Chinese wheel standards and German TUV wheel standards in the determination of bending moment, radial
4、load and test requirements. It provides reference for definiting and strict automobile quality assessing criterions in the future.Key words：Passenger car; Wheel; Test standard; Analysis车轮是汽车上重要的安全部件之一， 不仅与整车外观和性能有直接关系， 而且与驾乘人员的生命息息 相关， 所以在设计开发阶段就应该建立明确且严格的质量考核准则。 目前在乘用车领域，铝合金车轮凭借其优异性能，使用率已远远超过钢制车轮。
5、针对乘用车铝 合金车轮性能试验（动态弯曲疲劳试验、动态径向疲劳试验和冲击试验），我国已制定自己的试验方法和质量考核准则供汽车行业各厂家使用1。 但在实际工作中， 有部分厂家主动或被动（有整车厂要求）采用德国 TUV （Technical Inspection Association，技术监督协会）车轮标准进行车轮试验。 文章从车轮载荷确定和试验方法 要求方面对车轮标准间差异进行对比分析， 并列举实 例加以说明。1动态弯曲疲劳试验项目1.1国内标准2 1.1.1 弯矩确定国内标准弯矩确定公式，如式（1）所示。M=（R+d）FvS式中：M试验弯矩，Nm；（1）轮胎与路面间的设定摩擦因数，乘用车取
6、0.7；R轮胎静负荷半径，是汽车制造厂或车轮厂 规定的用在该车轮上的最大轮胎静半径，m；d车轮偏距，m；Fv车轮或汽车制造厂规定的车轮上的最大垂 直静负荷或车轮的额定负荷，N；S强化试验因数，铝合金车轮优先选用 1.60。行业观察 OVERVIEW2012 年 1 月1.1.2 试验要求1） 试验前将车轮螺母或螺栓拧紧至汽车厂规定 扭矩值，试验过程中可再次紧固；2） 轻合金车轮最低循环次数优先选用 100 000次；3） 试验样品应是代表准备装车使用的且经过了 完整加工过程的全新车轮。1.1.3 失效判定依据1) 车轮不能继续承受载荷；2） 车轮任何部位出现新的可见裂纹；3） 如果在达到要求的
7、循环次数之前，加载点的偏直静负荷或车轮的额定负荷，N；K强化试验因数，乘用车优先取 2.25，对应最 低循环因数，500 000 次。2.1.2 试验要求1） 试验车轮所选用的轮胎满足车轮最大负荷能 力要求， 试验时轮胎充气压力根据车轮可以配用的最大轮胎的使用气压来确定4；2） 试验期间，轮胎压力将会升高，这种升高是正 常的，且无需调整；3） 试验连接件安装面和车轮安装面均应光洁和 平整；4） 试验样品应是代表准备装车使用的且经过了 完整加工过程的全新车轮，每个车轮只能做 1 次试验。2.1.3 失效判定依据1） 车轮不能继续承受载荷；2） 车轮任何部位出现新的可见裂纹。2.2德国 TUV 车
8、轮标准32.2.1 径向载荷确定TUV 车轮标准径向载荷确定公式，如式（4）所示。移量已超过初始全加载偏移量 20%，已经失效。1.2德国 TUV 车轮标准31.2.1 弯矩确定应认为车轮试验TUV 车轮标准弯矩确定，如式（2）所示。Mbmx=fFR rdyn+e） 式中：Mbmx最大试验弯矩，Nm；（2）轮胎与路面间的摩擦因数，乘用车取 0.9；rdyn轮胎滚动半径，是汽车制造厂或车轮厂规 定的用在该车轮上的最大轮滚动半径，m；e车轮偏距，m；FR车轮或汽车制造厂规定的车轮上的最大 垂直静负荷或车轮的额定负荷，N；f 强化试验因数，乘用车取 2.0。1.2.2 试验要求1） 试验前将车轮螺母
9、或螺栓拧紧至汽车厂规定 扭矩值，在经大约 10 000 次负载循环后重新紧固一次；2） 在避免车轮共振的情况下，试验循环周期设置 相对要高；3） 车轮试验循环组成：75% Mbmx， 最低循环次数2.0105 次。 50% Mbmx，最低循环次数 1.8106 次；4） 车轮有最大与最小安装位置时，应分别进行项3）试验。1.2.3 失效判定依据1） 车轮任何部位出现新的可见裂纹；2） 车轮紧固力矩相对试验前下降超过 30%。FP= FR f式中：FP径向载荷，N；（4）FR车轮或汽车制造厂规定的车轮上的最大垂直静负荷或车轮的额定负荷，N；f强化试验因数，轿车铝合金车轮取 2.5。2.2.2 试
10、验要求1） 转鼓转动方向为车轮前进方向；2） 测试速度通常在 60100 km/h，转鼓运转行程2 000 km；3） 试验期间，轮胎压力将会升高，这种升高是正 常的，且无需调整；4) 通过重新紧固的方式来检查螺栓紧固力矩损失，不采用旋松再紧固的方式；5） 在车轮临界位置点如轮辐连接处及气门嘴孔之间的区域，在车辆通过障碍物时，轮辋轮缘是以适当方式变形的，在施加力过程中应记录力值变化图表。2.2.3 失效判定依据1） 车轮任何部位出现的新可见裂纹和辐条没有 弯曲；2） 车轮紧固力矩下降超过 30%（相对试验前）。2动态径向疲劳试验项目2.1国内标准22.1.1 径向载荷确定国内标准径向载荷确定公
11、式，如式（3）所示。F= FvK式中：F径向载荷，N；3车轮冲击试验项目3.1 国内标准53.1.1 冲头质量确定国内标准冲头质量确定公式，如式（5）所示。（3）Fv车轮或汽车制造厂规定的车轮上的最大垂 - 16 -2012（1）第 1 期OVERVIEW 行业观察D=0.6W+180式中：D冲头质量，kg；（5）直静负荷或车轮的额定负荷，N；g 重力加速度，g=9.81 m/s2。3.2.2 试验要求1） 试验用轮胎应选用与该车轮相匹配的轮胎，轮 胎的充气压力根据允许车轮载荷和最大车速来确定，但压力不得低于 200 kPa；2） 冲 头 的 冲 击 面 长 不 小 于 375 mm， 宽 不
12、 小 于125 mm，冲头下落 高 度 应 在 轮辋 轮缘 的 最高 点 上 方 （2302）mm，其带有圆角的冲击面刃缘应与轮辋轮缘重 叠 （251）mm，每个冲击位置冲击 1 次；3） 必须考虑轮辐连接处及气门嘴区域附近，在允许的情况下， 冲击位置必须进行选择以确保适用的冲 击力；4） 在车轮有最大与最小不同安装位置时，应分别 进行冲击试验。3.2.3 失效判定依据出现下列情况之一即判定为损坏 （由落锤直接造 成的断裂和变形除外）。1） 轮辐的任一断面处有目测可见裂纹；2） 轮胎气压在 1.0 min 内有明显的压力降。W最大车轮静载荷，按车轮和（或）车辆制造厂规定，kg。3.1.2 试验
13、要求1） 试验用轮胎应选用与该车轮相匹配的轮胎，轮 胎的充气压力按车辆制造厂的规定；2） 冲头的冲击面长不小于 375 mm，宽不小于 125 mm， 冲头下落高度应在轮辋轮缘的最高点上方（2302）mm；3） 在车轮上施加冲击力的位置，除下面规定的径向位置外，在车轮周向应是最容易发生破裂、变形和空 气泄露等故障的部位。 冲头置于轮胎上方，其带有圆角 的冲击面刃缘应与轮辋轮缘重叠（251）mm；4） 试验环境温度为 1038 ；5） 试验用的车轮应是未经试验或使用的新成品 车轮。3.1.3 失效判定依据出现下列情况之一即判定为损坏 （车轮的变形或 与冲头相接触的轮辋断面的断裂除外）。1） 轮辐
14、的任一断面处有目测可见的穿透裂纹；2） 轮辐从轮辋上分离；3） 轮胎气压在 1.0 min 内漏尽。3.2 德国 TUV 车轮标准33.2.1 冲头质量确定TUV 车轮标准冲头质量确定公式，如式（6）所示。4实例对比分析设定相关技术参数为：1）车轮。 设计载荷：550 kg；偏距：50 mm；螺栓拧紧力矩（10515）Nm；2）配装轮胎。 轮胎规格：P225/60R16 98H； 负荷指数 98 （标准 型）；对应负荷能力 750 kg；静负荷半径 308 mm；滚动半径 328 mm。依据式（1）式（6）计算试验载荷并简要叙述试验 要求，如表 1表 3 所示。D=0.6FR/g+180式中：
15、D冲头质量，kg；（6）FR车轮或汽车制造厂规定的车轮上的最大垂表 1 动态弯曲疲劳试验项目动态弯曲疲劳试验- 17 -比较项目GB/T 53342005 标准德国 TUV 车轮标准=0.7f=2.0R=0.308 mm=0.9d=0.05 mFR=550g NFv=550g Ne=0.05 mS=1.6rdyn=0.328 mM=（R+d）Fv SMbmx=fFR rdyn+e）=（0.70.308+0.05）550g1.6=2.0550g（0.90.328+0.05）= 2 293 Nm=3 725 Nm重载荷：75% Mbmx=2 974 Nm轻载荷：50% Mbmx=1 862 Nm载
16、荷：M=2 293 Nm重载荷：2 974 Nm，转数：20 万 r 试验要求转数：10 万 r轻载荷：1 862 Nm，转数：180 万 r螺栓拧紧力矩（10515）Nm螺栓拧紧力矩（10515）Nm行业观察 OVERVIEW2012 年 1 月表 2 动态径向疲劳试验项目RPR表 3冲击试验项目胎压：200 kPa5结论通过上述对比分析，可知：1） 试验载荷计算公式相同，但部分参数取值有差北京：机械工业出版社，2005：178-1812 全国汽车标准化技术委员会 GB/T 53342005 乘用车车轮性能要 求和试验方法S 北京：中国标准出版社，2006：3-63 TUV Guidelines for Tes
