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1、车轮及轮胎,3. 轿车车轮及轮胎 汽车车轮与悬架系统搭配后变成汽车部件中的“顶梁柱”，它的品质优劣几乎影响汽车运动过程中的所有性能，譬如：操纵稳定性、平顺性、制动性、NVH、经济性以及动力性等。 汽车车轮由车轮、轮胎及其附件组成。而车轮总成包含了轮辋和轮幅两部分。它又分为钢制车轮和铝合金车轮两种；轮胎则有斜交轮胎和子午轮胎之分。 3-1. 轮胎 轮胎的分类: 按组成结构区分为: 有内胎轮胎 无内胎轮胎 按胎内压大小不同来分: 高压轮胎(0.5-0.7Mpa) : 滚动阻力小,省油 低压轮胎(0.15-0.25Mpa) : 胎面宽，附着力大，弹性 好，吸震。 现代汽车广泛采用低压轮胎。,按胎体内
2、帘线排列方向来区分为: 斜交帘布层轮胎(见图15a) 子午线帘布层轮胎(见图15b、图16) 3-2 轮胎花纹 普通花纹 (见图17a) 混合花纹 (见图17b) 越野花纹 (见图17c) 图15,由于这种排列方式， 使子午线帘布层比 斜交帘布层减少约40-50%。 图16 图17,3-3 子午线轮胎 子午线轮胎的帘布层与胎面中心线呈90角排列，其排列方向与轮胎的子午断面（径向断面）一致，很象地球上的子午线，故称子午线轮胎。为了提高胎面橡胶沿圆周方向切向力的承受能力及切向刚度，子午线轮胎还具有若干层帘线与子午断面呈较大角度（夹角70-75，见图16）、强度高不易拉伸的缓冲带的带束层，它一般采用
3、玻璃纤维、聚铣胺纤维或钢丝帘布制造。 子午线轮胎与斜交轮胎相比， 具有如下优点： 滚动阻力小20-30%，节油5-10%。 这是因为有带束层，轮胎着地后胎冠切向变形及相对滑移很小，而且其胎侧薄，径向变形恢复快之故。, 胎面耐磨、使用寿命高（提高30-40%）。 这是因为车轮滚动时，轮胎着地面既变形又滑移，变形促使滑移，滑移加剧胎面磨损。而子午线轮胎胎冠刚度大，变形小几乎没有滑移，此外胎冠接地面积大，单位压力小而均匀，所以胎面磨损小。 径向弹性大（径向刚度低），缓冲性好，提高了车辆的行驶平顺性和乘坐舒适性。 附着力大，侧偏刚度高，提高了汽车抓地性及操稳性。 抗刺能力强，提高了行驶安全性。 因有坚
4、硬的带束层之故。 子午线轮胎具有如下缺点： 胎侧薄，易起裂口。 胎冠硬，汽车驶过接缝时，有明显过铁轨感，行使噪声较大。 制造要求高、成本高。,3-4 轮胎规格 包括我国在内,大多数国家采用英制标注， 根据GB/T2978-1997较长轮胎系列和GB/T2977-1997载重汽车轮胎系列： 斜交轮胎的规格：用B-d表示。“B”为轮胎名义 断面宽度，“d”为轮辋名义直径，“”表示低压胎。B和d均使用英制。譬如7.50-16是指轮胎名义断面宽度为7.50 in，轮辋名义直径为16 in。 欧洲国家的低压斜交轮胎采用Bd表示。 譬如185400是指轮胎名义断面宽度为185mm，轮辋名义直径d为400m
5、m,相当于7.50-16轮胎。 子午线轮胎的规格： 我国子午线轮胎规格用BRd表示。其中R是Radial的第一个字母。 “B”为轮胎名义断面宽度，采用公制mm，“d”为轮辋名义直径，采用英制 in 。 现代轿车轮胎呈扁平化趋势发展，既轮胎断面高度越来越矮，一般用扁平率来表示轮胎断面的高宽比（见图18），即：,图18 轮胎规格的标注: 例如: 175/70 R 14 86 T 185 轮胎名义断面宽度 70 轮胎断面的高宽比(70系列) R 子午线轮胎代号 14 轮辋名义直径 (英吋) 86 负荷指数(轮胎负荷能力) T 轮胎速度级符号(轮胎最高速度190 km/h), 轮胎最大速度代号 B 5
6、0 km/h C 60 km/h D 65 km/h E 70 km/h R 170 km/h F 80 km/h S 180 km/h G 90 km/h T 190 km/h H 210 km/h U 200 km/h J 100 km/h K 110 km/h L 120 km/h M 130 km/h N 140 km/h P 150 km/h Q 160 km/h, 轮胎载重指标 75 387 kg 76 400 kg 77 412 kg 78 425 kg 79 435 kg 80 450 kg 81 462 kg 82 475 kg 83 487 kg 84 500 kg 85
7、515 kg 86 530 kg 87 545 kg 88 560 kg 89 580 kg 90 600 kg 91 615 kg 92 630 kg,3-5 轮胎的平衡 车轮高速旋转时,由于不平衡而造成上下跳动和摇摆，从而影响汽车的舒适性、操稳性及制动性，造成很大的安全隐患，并且增加各部件的受力，加大轮胎的磨损和行驶噪声。 车轮不平衡有两种： 静平衡 动平衡 图19, 静不平衡: 质量中心与旋转中心不重合造成离心力F. 若不平衡量为m、偏心距为r、车轮旋转角速度为 ，则 见图19a 离心力F可分解为垂直分力Fy和水平分力Fx。 Fx引起车轮 前后窜动，形成绕转向主销的力矩，导致车轮来回振摆
8、； Fy则引起车轮上下挑动，使车身摆振。为了达到静平衡，只需不平衡量所在平面相反方向的半径上，配置相同的平衡质量即可达到静平衡。见图19b。 动不平衡：如果不平衡质量不在同一平面内，即使处于静平衡状态也可能发生动不平衡，见图19c。假设两个质量相等，即：m1= m2 ，车轮是静平衡的，但当车轮转动时所产生的离心力F1及F2，将形成一对力偶产生不平衡力矩M=FL。由于不平衡力矩是旋转的，导致车轮绕主销来回摆动。左右车轮在不平衡力矩作用下，汽车摆振将会更强烈。为了达到平衡，可在m1和 m2 的相反方向的半径上分别配置相同的平衡质量见图19d。使各不平衡质量点的离心合力为零，合力矩也为零，这样，车轮
9、既满足静平衡条件，又处于动平衡状态。,3-6 轮辋 轮辋俗称钢圈，轿车通常都采用“深槽轮辋”或“深槽宽轮 辋”，如图20所示。深槽轮辋是用钢板经滚压成型后经卷制对焊而成，它与钢制轮辐焊接在一起后成为钢制车轮。铝合金车轮其轮辋与轮辐经低压浇铸为一体后加工而成。 轮辋规格的标注： 譬如6J14 6 轮辋宽度B=6吋 J 轮缘高度h代号 14 轮辋直径D=14吋 图20, 轮缘高度h(mm)代号 C D E F G H J K L P 15.88 17.45 19.81 22.23 27.94 33.73 17.27 19.26 21.59 25.4 R S T V W 28.58 33.33 38
10、.1 44.45 50.8 4. 车轮的紧固方式(车轮的定心) 为防止由于车轮在行驶过程中产生振动或振摆，车轮廻转中心必须与车轴同心，即产生所谓“车轮定心”方式。 车轮定心方式有两种类型： 锥角（或球面）螺母座定心：见图21,图6 特点: 锥角选定为60，相对于轮辋中心的位置度为 0.25,为防止螺母自行松动，在钢制轮辐的中心孔处留有0.5mm的间隙，当旋紧螺母消除该间隙时，由于弹力的作用使得螺纹间的摩擦力加大，以达到锁紧螺母的作用。 球面螺母座定心的方式由于加工球面较复杂，在现代小轿车上已很少采用。 缺点：由于轮毂螺栓孔及轮辐螺母锥孔座（球面座）加工过程所产生的位置度误差，当扭紧螺母时，理论
11、上只有一个螺母锥面座会与轮辐锥面座同心，互相吻合，而其余螺母必然与锥面座（球面座）不相吻合，特别是当车轮转动时,势必造成螺栓偏置从而形成交变的附加载荷，从而导致螺栓早期损坏,见图22,图22,基于上述原因，现代时尚汽车，特别是中高档轿车，通 常都采用ISO推荐的更为简单的“轮辐中心孔定心”方式。 “轮辐中心孔定心”方式 通过轮辐中心孔及轮毂中心孔D的配合来得到车轮的定心。中心孔D的配合间隙一般控制在0.2-0.7mm范围内，见图23。 图23,为防止螺母在扭紧时损伤铝合金轮辐表面，特在它们之间装有可自由转动的垫圈。 老式汽车设计,为防止左车轮在转动时螺母松动，通常将螺母制成左旋螺纹，而现代轿车
12、，则依靠螺母额定的拧紧力矩，使得轮辐表面产生弹性变形而自锁，因此，无论左右车轮的螺母一律都采用右旋。 图24系FC-1（远景）的轮胎螺母紧固方式。 此种通过轮辐中心孔定心的方式，其特点是：轮胎螺母除利用拧紧摩擦力外，还需用其外部的导向颈部分来传递车轮的驱动力。 螺母导向颈直径d与轮辐相应孔D的配合关系较为复杂，轮毂上的轮胎螺栓存在着安装位置度的误差（一般为0.3mm）,因此孔D的公差，是轮胎螺母能获得顺利安装的重要保证。否则，则会产生超定位现象。,图24,Dmax 轮辐螺母孔的最大直径 mm Dmin 轮辐螺母孔的最小直径 mm d 螺母导向颈直径 mm 为保证轮胎螺母导向颈能顺利进入孔内，其必要条件是： Dmin d+0.3（轮毂孔位置度） 见图25，26 Dmax d+0.6（轮毂孔位置度+轮辐孔位置度） 图25,图26 该种车轮定心方式要求加工精度较高，故在经济型轿车上，通常不采用带导向颈的轮胎螺母。,
