分析轮胎性能对汽车行驶的影
学生：陈刚，机电与建筑工程学部
指导老师：邢晓娟，工作单位：江汉大学文理学院
摘要
本文介绍了轮胎在汽车整车系统中的作用，分析轮胎性能对汽
车行驶性能的影响。汽车的行驶性能（动力性能、燃料经济性、制动性能、操纵稳定性、平顺性等）与轮胎的路面附着性能、滚动阻力、侧偏特性、垂直特性、包封性、振动性等动态力学性能及结构和尺寸密切相关。轮胎性能与汽车性能合理分配，汽车的行驶性能好。
关键词：轮胎性能 汽车的行驶性能 匹配
目录
一、轮胎简史.....................................................................................1 二、轮胎作用及其分类.....................................................................2 （一）轮胎的结构...................................................................3 （二）轮胎的作用...................................................................3
（三）按胎体中棉线的排列方向分.......................................3 （四）按轮胎花纹分...............................................................4 （五）按轮胎气压分................................................................4 三、轮胎规格参数及表示方法……………………………………………………4
（一）轮胎高宽比 ……………………………………………………………4 （二）轮胎负荷指数...............................................................4 （三）层级...............................................................................4 四、轮胎对汽车性能的影响分析...................................................4 （一）动力性能.......................................................................4 （二）经济性能.......................................................................5 （三）平顺性能.......................................................................5 （四）操作稳定性能...............................................................5 （五）制动性能.......................................................................6 五、轮胎选用对汽车行驶的影响.....................................................6 （一）轮胎类型的选择...........................................................7 （二）轮胎花纹的选择...........................................................7 （三）轮胎尺寸和气压的选择...............................................7 六、轮胎与汽车性能的匹配分析....................................................8
七、轮胎异常磨损对汽车行驶的影响............................................9 总结……………………………………………………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………………………11
第一章轮胎简史
轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。很早以前轮胎是用木头、铁等材料制成，第一个空心轮子是1845年英国人罗伯特·汤姆逊发明的，他提出用压缩空气充入弹性囊，以缓和运动时的振动与冲击。尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成，然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点。根据这一原理，1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎，随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎，可惜的是因为内层没有帆布，而不能保持一定的断面形状和断面宽。1895年随着汽车的出现，充气轮胎得到广泛的发展，首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的，这是由平纹帆布制成的单管式轮胎，虽有胎面胶而无花纹。直到1908年至1912年间，轮胎才有了显著的变化，即胎面胶上有了提高使用性能的花纹，从而开拓了轮胎胎面花纹的历史，并增加了轮胎的断面宽度，允许采用较低的内压，以保证获得较好的缓冲性能。1892年英国的伯利密尔发明了帘布，1910年用于生产，这一成就除改进了轮胎质量，扩大了轮胎品种外，还使外胎具备了模制的可能性。随着对轮胎质量要求的提高，帘布质量也得到改进，棉帘布由人造丝代替，50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替，而且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展，具有很强的竞争力。1904年马特创造了炭黑补强橡胶，大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后，因为在这之前，帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快，炭黑在胶料中的用量增长很快，30年代每100份生胶中使用的炭黑也不过20份左右，这时主要在胎面上采用炭黑，胎体不用，现在已达50份以上。胎面中掺用炭黑以前，轮胎大约只行驶6000km就磨光了，掺用炭黑后，轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。现在一组货车轮胎大约可行驶10万km，在好的路面上，甚至可达20万km。1913-1926年，因发明了帘线和炭黑轮胎技术，为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化，制造工艺的逐渐完善，生产速度比以前提高了，
轮胎的产量与日俱增。随着汽车工业的发展，轮胎技术一直不断地改进与提高，如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎；40年代 开始轮胎逐步向宽轮辋过渡；40年代末无内胎轮胎的出现；50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过于1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎，这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高，特别是在行驶中可以节省燃料，而被誉为轮胎工业的革命，在这里简略介绍一下当今发展的主要几种轮胎特征。子午线轮胎：这种轮胎的特点是帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致(即胎冠角为零度)，由于帘线的这样排列，使帝线的强度能得到充分利用，子午线轮胎的帘布层数一般比普通的斜线胎约可减少40—50％。帘线在圆周方向只靠橡胶来联系。子午线轮胎与普通斜线胎相比，具有弹性大，耐磨性好，可使轮胎使用寿命提高30—50％，滚动阻力小，可降低汽车油耗8％左右， 附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易穿刺等优点。缺点是：胎侧易裂口，由于侧面变形大，导致汽车侧向稳定性差，制造技术要求及成本高。无内胎轮胎：无内胎轮胎与一般的轮胎不同之处在于没有内胎，空气直接压入外胎中，因此轮胎与轮辋间需有很好的密封。无内胎轮胎在外观上和结构上与有内胎轮胎近似，所不同的是无内胎轮胎内壁上附加了一层厚约2—3mm的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法粘附上去的，当轮胎穿孔后，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，故能长期不漏气，即使将穿刺物拔出，也能暂时保持胎内气压。无内胎轮胎胎圈上有若干道同心的环形槽，在胎内气压作用下，槽纹能可靠地使胎圈压紧在轮辋边缘上保证密封。安装无内胎轮胎的轮辋是不漏气的，它有着倾斜的底部和平匀的漆层。气门嘴直按固定在轮辋上，其间垫以密封用的橡胶衬垫。无内胎轮胎有气密性好，散热好，结构简单，质量轻等优点。缺点是途中修理较为困难。宽断面轮胎：随着汽车车速的提高，要求降低整车重心，改善操纵性能，这就要求提高轮胎的侧向稳定性和对路面的附着性能，以确保高速状态下的行车安全，这样低断面轮胎的出现就成为必然趋势。轮胎的断面高(H)与断面宽(的比值(H／是代表轮胎结构特征的重要参数，称之为轮胎的高宽比，也有人称之为扁平比。从上世纪20年代开始，轿车轮胎的外径减小了25％，轮辋直径减小了35％，轮胎和轮辋的宽度增加了将近一倍，轮胎的高宽比不断减小，轿车达0．5，赛车达0．4，特别是宽宽的轮胎与高级轿车匹配，更为美观大方。 汽车轮胎生产发展的历史表明，前50年主要是解决如何提高轮胎的使用寿命问题，近年来，由于汽车制造和交通运输部门对轮胎的要求日益苛刻，轮胎研究的重点转到轮胎行驶性能、安全性能、舒适性能和经济性能上来，总之，轮胎的发展总趋势是“三化”，即子午线化、无内胎化、低断面化。目前，轿车轮胎已实现了这“三化”，货车轮胎正在向这个方面发展。
第二章轮胎的作用及其分类
（一）轮胎的结构
轮胎的种类不同，其构造也略有差别。现代汽车绝大多数采用充气轮胎，充气轮胎根据组成结构又有有内胎轮胎和无内胎轮胎之分。 有内胎轮胎一般由外胎、内胎和垫带等部分组成，
1外胎
外胎是用以保护内胎不受外来损伤和充入压缩空气后不致过分膨胀的外壳，是轮胎的主体，具有承担车重和变形，缓和汽车振动和冲击的作用，一般要
求其具有较高的强度，并富有一定的弹性。
轮胎外胎的一般构造包括胎冠和胎肩、胎侧、胎体（棉布层和缓冲层）和胎圈等部分，
（1）胎冠为轮胎滚动时与地面的接触部分，上面刻有各种沟纹和窄槽，
称为胎面花纹。直接承受汽车行驶时产生的冲击和磨损，并保证轮胎与路面间具有充足的附着力。
胎肩为厚度较大的胎冠与厚度较小的太侧的过渡部分，为提高该
部分的散热和防滑能力，一般也刻有各种花纹。
（2）胎侧是在胎体棉布层侧壁的薄橡胶层，其作用是保护轮胎侧面棉
布层免受损伤。
（3）胎体位于外胎的内侧，是外胎的骨架，由棉布层和缓冲层组成，
其作用是承受负荷，保持轮胎外援尺寸和形状。
（4）胎圈包括钢丝圈、棉布层包边和胎圈包边等部分。 2内胎
内胎是一个环形橡胶管，橡胶管内充满压缩空气，装入外胎后，使轮胎
可保持一定内压，从而获得缓冲性能和承载能力。
（3）胎垫
胎垫放在内胎与轮辋之间，其作用是防止内胎被轮辋及外胎的胎圈擦伤
和磨损，并能防止尘土、水侵入胎内。
（二）轮胎的作用
轮胎是汽车上最重要的组成部件之一，它的作用主要有：支持车辆的全部重量，承受汽车的负荷；传送牵引和制动的扭力，保证车轮与路面的附着力；减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力，防止汽车零部件受到剧烈震动和早期损坏，适应车辆的高速性能并降低行驶时的噪音，保证行驶的安全性、操纵稳定性、舒适性和节能经济性。
（三）按胎体中棉线的排列方向分
汽车轮胎按胎体棉线排列方向不同，可分为普通斜交轮胎和子午线轮胎两种。
（四）按轮胎花纹分
汽车轮胎按胎面花纹不同，可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎和混合花纹轮胎三种。
（五）按轮胎气压分
汽车轮胎按充气压力不同，可分为高压轮胎、低压轮胎、超低压轮胎和调压轮胎四种。
第三章轮胎规格参数及表示方法
（一）轮胎高宽比