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第五节车轮总成

首先介绍车轮总成的概念

严格来讲

汽车车轮实际上包括两件

车轮与轮胎

车轮和轮胎组合在一起时

技术上因称它为车轮总成

对于没装轮胎的车轮

通常叫它为钢圈

以区别于常称的车轮

车轮有哪些具体的功能

首先是承载功能

它能够支撑整车 乘员

以及货物的重量

第二方面有吸收

从路面传来的冲击力

起到缓冲的功能

提高车内的乘坐舒适性

第三方面通过

轮胎和地面的附着作用

产生驱动力和制动力

承担越障功能

具有牵引和制动的作用

最后一方面就是轮胎

向着预想的方向转弯

或保证汽车的直线行驶

从而保证了汽车的操纵稳定性

下面介绍车轮的规格及轮辋标识

车轮是用来固定轮胎的内缘

支撑轮胎

并与轮胎共同承受

负荷的一个刚性轮

车轮的组成

包括轮辋和轮辐两部分

车轮的材料有钢 铝合金

镁铝合金等

车轮的结构形式有单式的

或者是双式的

也就是我们经常看到的并列双轮

车轮的轮辐有辐条式

和辐板式

轮辋的结构形式

有深槽式轮辋

平底式轮辋和对开式轮辋

它们的规格包括轮辋的宽度B

轮辋的直径d 偏置距E

螺栓节圆孔直径d1

轮毂直径d2

螺栓孔直径d3

轮辋的标识一般用

d×W的形式来表示

d表示轮辋的直径单位是英寸

W是轮辋的宽度

也是用英寸来表示的

中间的×号表示单件式轮辋

如果将×号改成-

那表示是多件式轮辋

后面的字母表示人员的形状符号

与人员高度相对应

见屏幕上的表格

要注意的是一定规格的轮胎

与一定规格的轮辋相匹配

下面介绍轮胎的发展简史

1493年哥伦布探险美洲大陆时

发现了橡胶

1844年美国人固特异

发明橡胶硫化技术

1846年苏格兰人汤姆逊

发明充气轮胎原形

1888年

英国邓禄普公司

发明改良型橡胶充气轮胎

并成功运用于自行车

1895年法国米其林

将可拆卸的充气轮胎

首次应用于汽车

并参加巴黎到布尔图的车赛

1948年美国人 B.F.GOODRICH

开发出无内胎轮胎

同年法国米其林公司

申请子午线轮胎的专利

目前轮胎朝着子午化

扁平化和无内胎化的方向发展

下面介绍对轮胎的要求

汽车轮胎是大宗消耗性产品

互换性是对它的基本要求

轮胎作为结构较为复杂的橡胶制品

随着使用环境的不同

对轮胎的要求也会有所差别

对于轿车轮胎要求行驶安全性

轮胎和车轮间可靠传力

与地面附着良好

高速不爆裂

负荷能力和使用寿命要求高

要求有一定的保证车辆的经济性

舒适性和操纵稳定性

对商用车轮胎原则上和轿车一致

但更加侧重于以下几个方面

一是轮胎花纹磨损比较均匀

提高行驶里程

二是降低行驶滚动阻力

三是轮胎的重量要轻

并且对于某些在冬季行驶的车辆

要求可以安装防滑链

下面介绍轮胎的分类

按用途分轮胎可以分为轿车轮胎

商用载重汽车轮胎和特种用途轮胎

按结构组成

可以分为有内胎轮胎和无内胎轮胎

按胎体连线排列方式

可以分为斜交胎和子午线轮胎

按胎体结构

可以分为充气轮胎

实心轮胎和非充气辐条轮胎

下面介绍有内胎和无内胎的充气轮胎

无内胎轮胎就是没有内胎

它的特点是在穿孔时

压力不会急剧下降

有利于安全行驶

第二方面是它不存在

内胎与外胎之间的摩擦

可直接通过轮辋散热 温升低

第三个方面就是它的结构简单

重量轻 使用寿命长

下面介绍轮胎各部分的组成及作用

从轮胎的周向断面来看

轮胎包括胎面

也就是胎冠部分

胎间 胎侧和胎圈四个部分

或从垂向的来看

也就是最外面是花纹

然后胎面 胎面下层

缓冲层或者带束层

帘布层 气密层等

轮胎的帘布层种类有棉线 人造丝

尼龙丝 钢丝等

要说明一下的是层级是指

轮胎橡胶层内帘布的公称层数

与实际帘布层不完全一致

是轮胎强度的重要标志

层级用中文表示12层级

由英文表示如14RP即14层级

下面介绍轮胎各部分的作用

胎面也称为胎冠部分

它是直接与路面接触的耐磨橡胶层

保护轮胎内侧帘布

延长轮胎的使用寿命

为提高排水性 驱动性 制动性

表面常可有花纹

带束或者缓冲层

位于胎面和胎体之间的充层

能够缓冲冲击

并可防止胎面产生的外伤

波及胎体

还可以防止胎面和胎体的剥离

胎体是轮胎的承载骨架

一般至少有两层挂胶的帘布构成

并形成轮胎的承载骨架

胎圈用来支撑连线的末端

并将轮胎附着在轮辋上

起传力和密封作用

下面介绍一下子午线胎和

斜交胎的机构

斜交胎它的胎冠角

通常为30度到40度

所谓的胎冠角

是指轮胎连线与轮胎纵向

对称中心线之间的夹角

斜交胎帘布层数比较多

而缓冲层比较少

它的胎冠和胎侧的刚度都比较大

子午线轮胎它的胎冠角接近90度

也就是说连线沿着子午方向

及车轮轮轴的方向

为防止切向力将帘线层拉裂

带束层 胎冠角通常为十度左右

它的层数比较多

帘线强度得到了充分的利用

而帘布的层数减少近一半

所以它的胎冠刚度大

胎侧刚度小

下面比较一下它的两种轮胎

受力后的表现

对于斜交胎胎壁部分

相互交叉的帘线形成菱形

进入和驶出接地区域时

胎体伸缩变形

帘线部分的橡胶产生更多的热量

而且胎壁比较厚热量不易散出

而对于子午线轮胎胎壁部分帘线

沿着胎体径向排列

且胎壁较薄

进出接地区域时产生弯曲变形

产生的热量少而散热比较快

再看斜交胎

它的胎体比较硬 胎侧变形小

接地长度短 接地压力大

而且分布不均匀

所以胎面划过地面时摩擦较大

而对于子午线轮胎

它的胎体较软

胎侧变形较大

接地长度长 压力小

且范围比较均布

胎面划过地面时摩擦力较小

下面看受到侧向力的情况

斜交胎由于胎体较硬

受到侧向力作用时

胎体整体翻转接地面积减小

附着性能变差

而对于子胎 胎体较软

受测向力作用时

胎体产生测向偏移

接地面积基本保持不变

附着性能比较好

相比较之后

我们就可以看出子午线轮胎

有一系列的优点

包括滚动阻力小

节省汽车的原有消耗

胎面比较耐磨使用寿命长

径向弹性大 缓冲能力强

有利于提高汽车的行驶平顺性

受测向力作用时

接地面基本保持不变

与地面附着性能良好

转向和高速行驶时

稳定性比较好

另外它的胎面较厚

有坚强的带束层

因此它耐刺扎安全性比较好

还有就是它的胎侧薄

散热性能良好

适于长时间高速行驶

但是子午线轮胎也有它的缺点

就是它的胎壁薄容易划伤

另外它的胎测比较柔软

受到测向力作为时变形较大

容易导致汽车横向性能变差

它的胎冠部分比较硬

汽车驶过路面接缝时

有明显过铁轨的感觉

行驶噪音比较大

另外它的制造技术要求高

成本也比较高

下面看一下轮胎的气压

保持轮胎的正确气压

对汽车安全行驶

和延长轮胎使用寿命至关重要

子午线轮胎难以从外观上

判断气压的高低

需要定时去检测

豪华轿车通过装备胎压监测系统

实现对轮胎的压力的监测

轮胎的气压

对于商用车轮胎

气压一般为700到800千帕

对于轿车轮胎

一般较低150到250千帕

如何知道一辆轿车

轮胎的标准气压

通常在车门 加油盖

写明了各轮胎的工程气压

下面介绍轮胎胎压的监测系统

轮胎压力监测系统

能够在轮胎气压下降时

通过图形和声音来提醒驾驶员

轮胎气压通过固定在轮辋上的

胎压传感器测出

而胎压传感器随着车轮一起回转

胎压监测的监控单元

则固定在车身上

二者之间需要通过监控天线

进行无线通讯

对于越野行驶的轮胎

往往需要根据地面软硬的不同

来调节汽车的气压

于是就提出了轮胎的充放气系统

这里给出了

轮胎充放气系统的示意图

它的核心技术就包括

路面条件的预判段和动态密封性

所谓路面条件预判断

就是由于轮胎充放气需要时间

当你驶经软路面时

要及时的把轮胎气压去放掉

而驶上高速路面之前

就要给轮胎充上气

正是由于这项关健的难断技术

使得该系统

在车身上的应用比较困难

迄今没有得到量产

下面介绍泄气保用轮胎

所谓的泄气保用轮胎

就是在轮胎压力完全丧失的情况下

仍然可维持车辆以一定的速度

行驶一定的里程

按照结构的不同

泄气保用轮胎可以分为

侧壁加厚型和集成式防爆辅圈型

后一种主要用于重型防弹车

泄气保用轮胎

它的不足之处

是自重比较大 油耗较大

第二方面

车辆的乘坐舒适性变差

需要匹配合适的悬挂系统

再一个方面就是

轮胎的更换不方便

成本比较高

所以目前泄气保用轮胎

并没有得到广泛的应用

下面介绍轮胎的花纹

轮胎的花纹

好比我们鞋子的鞋底

它能够保证

在有纵向力和横向力作用

是能够较好地咬住地面

在有水的路面上

能够及时的将水排走

不会形成水膜

防止车轮失去附着

轮胎花纹的类型主要有

纵沟型 横沟型 混合型和越野型

越野型就包括块状的人字形等

这是轮胎花纹的事例

下面介绍轮胎的标识

首先看轮胎的关键尺寸

主要包括轮胎名义断面宽度

轮胎名义断面高度

轮辋名义直径

轮胎名义外径 轮胎静力半径

轮缘高度 车轮和钢圈的外径

轮胎静变型

轮胎名义断面高度

与轮胎名义断面宽度之比

成为轮胎的扁平率或者是高宽比

汽车轮胎常见的扁平率系列为

80系列 75系列 70 65 60 55 35等

具有较小扁平率的断面轮胎

不仅能够降低质心高度

还具有侧向刚度大

滚动阻力小 利于高速行驶

和负荷能力大等优点

轿车常用的扁平率为70%到50%

高性能跑车

常用45%到35%系列的轮胎

下面介绍轮胎的规格

在我国轮胎规格有英制和公制两种

首先看英制规格

图中所示

这个轮胎的规格为7.50R16

7.50指轮胎的胎面宽度为7.5英寸

R表示子午线轮胎

16表示轮辋直径为16英寸

这是一个公制轮胎的规格

185/60R1491V

其中185指轮胎的胎面宽度为185毫米

60表示高宽比是60%

R表示子午线轮胎

14表示轮辋直径为14英寸

91和V分别表示轮胎的负荷指数

和速度符号

关于轮胎的负荷指数和速度符号

可以有相关的表格查询

这是一张轮胎上标记的信息

除标了轮胎的规格之外

还有其它的相关的信息

轮胎的磨耗指示点

在轮胎的侧面有三角形标志

在其对应的胎冠部分的沟槽内

有几个凸轮

用于确定轮胎的实际磨损极限

耐磨指数

以数字表示轮胎

在给定使用环境下的可行驶里程

数值越大轮胎越耐磨

但车辆的行驶舒适性可能会变差

来标识抓地指数

以字母AI或ABC

来标示轮胎的抓地能力

AI表示优秀

C则表示最差

温度指数以字母A或BC

来标示轮胎的耐高温性能

A为优秀