汽车轮胎设计理念

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1、汽车轮胎设计理念汽车轮胎既起到承载全车重量的作用，也起到避震和缓冲的作用。它也是全车最重要的部件， 对汽车的 驶性、通过性、环保性、舒适性和安全性有直接影响。尤其在安全性方面，一旦 行驶中轮胎出现故障，轻则 汽车停驶，重则发生事故。因此，对轮胎的认识很重要。 目 前的汽车轮胎从表面形状到整体形状都有不同，也对应不同的作用。因此，轮胎设计有四大 要素，即 花纹（表面形状）、轮廓（整体形状）、结构和材料。其中花纹设计是最复杂，最 难处理的，要考虑的因素 很多。 轮胎表面形状指轮胎胎纹，它决定了轮胎的使用特性， 轮胎的抓地力、排水性和噪声。从轮胎表面花纹 胶块的形状设计，就可以看出它是偏问哪 一种作

2、用。是偏向抓地力还是排水性，是否有助于抑制噪声。如果 胎面花纹的胶块都是大 块的，那么这种轮胎偏重于抓地力；如果胶块是多且较小并有较多的沟槽，可能偏重 于排 水；如果在中线两侧胶块花纹适当错位，有助于降低噪声。从胎面花纹胶块的形状也可以分 析出它的抓 地性能。如果胶块的边缘做得很尖锐，当轮胎在路面上滚动时每个胶块就象刀 子一样切人路面，摩擦力会比 边缘圆滑的胶块大很多。 胎面花纹对排水性能的影响 由于高速汽车和低扁平率轮胎的广泛使用，轮胎的排水性能受到人们的普遍重视。排水不但 涉及到汽车 直线行驶问题，也涉及到汽车转向行驶问题，排水欠佳的轮胎会使汽车失去控 制能力，从而对行车安全构成 严重威胁

3、。轮胎的排水性能全靠胎面花纹，有些轮胎在胎面 中央设置宽大的排水沟，轮胎与路面之间形成较 大的排水空间，使轮胎能将集中到中间的 水大量抛向后面。有些轮胎在胎面设计了弯曲的弧形侧沟，利用轮 胎的弹性将水挤压往侧 边。 轮胎花纹对噪声的影响 由于轮胎滚动，在接触地面部分的胎面被挤压，花纹 沟部容积缩小，沟内空气被挤出，当胎面离开地面 时沟部容积恢复空气又跑进去，这样空 气流出流进，就好象泵气一样，所产生的噪声也称为泵气噪声。另外 胎面花纹接触地面时 也会产生连续打击路面的振动噪声。根据试验，表面光滑的轮胎发出的噪声最小，因为 上 述产生噪声因素的作用最低。换句话说，只要胎面有花纹就会有一定程度的噪

4、声，只是噪声 程度的大小差 别而巳。 胎面花纹对轮胎影响是多方面的，有时甚至是互相影响，彼此 矛盾。因此从设计的角度来说，对于一些 设计参数不可能做到面面俱到，追求最优，只能 根据轮胎的用途突出重点，优化选择。例如要追求较大的抓 地性能，很可能噪声程度也较 大。因为摩擦越大振动越大，振动越大噪声也越大，所以抓地力较大的轮胎， 一般噪声也 会大一些。 现代轮胎的结构 轮胎的轮廓是由扁平率决定的，扁平率就是高宽比， 即轮胎胎壁（横截面高度）高度占胎宽（横截面宽 度）的百分比，现代轿车的轮胎高宽比 多是 50%至 70%之间，这个百分比数值又称为系列，例如 70%称为 70 系列 。系列越小， 轮胎

5、形状越扁平。从汽车的发展历史来看，20 世纪初的汽车轮胎横截面几乎是园形，胎壁 与胎 宽一样，因此扁平率为1。一直到二次大战后才出现了扁平率1 以下的轮胎，有了稍 微扁平的轮胎；60 年代初 美国出现了扁平率0.8 的轮胎，60 年末则出现了扁平率0.7 的轮 胎。 现在兴起的低扁平化轮胎与地面接触面大，抓地力强，除了具有操纵稳定性好外， 还具有高速耐久力好 和制动力好的优点，因为扁平轮胎不容易产生“驻波”。“驻波”是一 种导致轮胎变形的物理现象，“驻波 ”越多轮胎变形越大。 扁平轮胎具有较强的制动 能力，这是因为低扁平化轮胎通常需要大直径的轮圈来配合，较大的轮圈可以 容纳更大尺 寸的制动盘（

6、鼓），制动盘（鼓）直径越大，制动力就越大。但同时低扁平化轮胎内的空气 层厚 度小，缓冲和减震相对减弱，导致舒适性较差，因此需要相应的悬挂结构来配合。 现在的轿车普遍用子午线真空轮胎（无内胎轮胎），商用汽车也普遍使用子午线轮胎，斜交 胎一般只用 于摩托车和工程车上。无内胎轮胎的要求是防漏气，它采用一个硫化、气密的 内衬来取代内胎，轮胎的胎圈 能够牢固贴合在轮圈上，对轮圈的要求是整体式，密封不漏 气。 轮胎的材料 现在轮胎材料的主要成份是天然橡胶或者合成橡胶，天然橡胶的 综合性能优越过合成橡胶，所以高级轮 胎多用天然橡胶。为了使橡胶具有制造轮胎所要求 的性能，必须要在橡胶中渗入各不同的化学材料，即化学 添加剂。其中添加的一种很重要 的添加剂叫碳黑，因为碳具有特别的吸附性，碳粒子与橡胶分子的粘结非常 好，使得橡胶 增强了硬度，强度和耐磨性。由于碳黑与橡胶基本等量，所从汽车轮胎主要材料实际上是一 种 橡胶和碳黑的复合材料。