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TOYOTA汽车机械基础四川教育学院汽车应用技术学院何强TOYOTA第四节车轮与轮胎TOYOTA•车轮的历史可以追溯到远古，人们将圆轮装在箱体上滚动，可以轻松地搬运重物。随着科学技术的发展和汽车工业的不断进步，车轮和轮胎成为汽车行驶的必需部件。TOYOTA•我们把车轮与轮胎放于行驶系，说明它对汽车行驶性能有很重要的作用。•它们的功用主要是：1.支承汽车车体重量，2.缓和由于路面不平引起的冲击力，3.接受和传递制动力和驱动力，4.轮胎具有抵抗侧滑的能力，轮胎具有自动回正的能力，使汽车正常转向，保持汽车直线行驶。TOYOTA一、车轮•现代的汽车车轮不但是安装轮胎的骨架，也是将轮胎和车轴连接起来的旋转部件，通常车轮由轮毂、轮辋以及这两件元件之间的连接部分称为轮辐的元件所组成。•按照轮辐的结构，车轮可分为辐板式和辐条式；根据轮辋形式不同又可分为组装轮辋式，可调式车轮，对开式，可反装式车轮；根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢车轮之分。TOYOTA1.辐板式•辐板式车轮由档圈，辐板（轮盘），轮辋和气门嘴伸出口组成。辐板为钢质圆板，它将轮毂和轮辋连接为一体，大多是冲压制成的，少数是与轮毂铸成一体。后者多用于重型汽车上。辐板与轮辋是铆接或焊接在一起的，对于采用无内胎轮胎的车轮，宜采用焊接法可提高轮辋的密闭性。TOYOTATOYOTA•轿车的辐板采用材料较薄，常冲压成起伏各样形状，以提高刚度。•辐板上开有若干孔，用以减轻质量，同时有利于制动器散热，安装时可作把手。TOYOTA双式后轮•货车后轴负荷大多比前轴大很多，为使后轮胎不致过载，后桥车轮一般安装双式车轮，在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋，为方便互换，辐板的螺栓两端面做成锥形，便于安装。内轮的辐板靠在轮毂凸缘的外端面上，用特制的带有锥形端面的螺母固装在螺栓上，外轮的辐板靠紧内轮辐板，并且锁紧螺母来锁紧。采用这种双螺母固紧防止汽车在行驶中固定辐板的螺母自行松动。汽车两侧车轮上的辐板固定螺栓一般采用旋向不同螺纹，左侧用左旋螺纹，右侧用右旋螺纹。TOYOTATOYOTA2.辐条式•钢丝辐条由价格昂贵钢丝辐条编制成，维修安装不便，一般用在赛车和高级轿车上；和轮毂铸成一体的铸造辐条一般装在重型汽车上，在这种结构的车轮上，轮辋是用螺栓和衬块固定在辐条上，为使轮辋与辐条对中好，在轮辋和辐条上都加工出配合锥面。TOYOTA3.车轮材料•钢制车轮作为新车的标准装备件，采用的最多，主要是可以大批量生产，价格低廉，重量和散热方面不如铝制车轮，从而从冲压及辊轧等生产工艺特性方面，它的造型受到限制，很难实现新颖的造型。TOYOTA•铝制车轮是铝合金铸造，比钢的散热性好，重量也轻，造型上受限少，十分受到欢迎。有些铝制车轮可通过造型方式，靠本身的旋转从制动器排出行驶风，这种车轮的旋转方向是固定的，在更换轮胎或轮胎换位时不要搞错旋转方向。•镁合金制车轮比铝制车轮轻，但由于价格昂贵而且耐腐蚀性差，所以普及率很低，目前也有采用其它材料的。TOYOTA4.轮辋结构及类型代号•轮辋是轮胎的装配和固定基础，每种规格的轮胎应配用标准轮辋。如果轮辋使用不当，尤其使用过窄轮辋，会使轮胎早期损坏，会影响汽车行驶性能。•轮辋按其断面结构形式分为深槽轮辋、平底轮辋和对开（可拆）式轮辋。TOYOTA1）深槽轮辋•一种整体式轮辋，多用于小轿车及越野车上。它有带肩的凸缘，倾斜角一般是5°±1°，断面中部是深凹形环槽，便于外胎拆装。深槽式轮辋结构简单，刚度大，重量相对轻，易于装卸，因而它的轮辋一般都采用钢板冲压成形的整体结构。对于小尺寸弹性较大的轮胎最为适宜。但对于轮胎尺寸较大，胎圈较硬的轮胎，很难装卸，不易装入这种轮辋内。凹槽较浅的深槽轮辋也被叫作半深槽轮辋，一般用于轻型货车上。断面较宽的深槽轮辋称作深槽宽轮辋，主要用于轿车和轻型汽车。TOYOTA2）平底轮辋•平底轮辋主要用于中、重型载货汽车，自卸汽车和大客车。因为载重汽车的轮胎非常笨重，若采用深槽式轮辋将使轮胎的拆装工作带来很大的困难。因此在载重汽车采用平底式结构的轮辋。采用最广泛的一种是可拆卸整体式挡圈的平角式轮辋。其一边的凸缘与轮辋制成一体，销圈嵌入轮辋的环槽内以阻止挡圈的脱落。拆卸时，先将内胎放气，然后使外胎向里移动，用撬胎棒撬下锁圈，取下挡圈后即可拆下轮胎。TOYOTA3）对开式轮辋•对开式轮辋（对拆平底式轮辋）由左右可分的两半轮辋组成。两部分轮辋可以是等宽度，也可以不等宽，它们之间用螺栓紧固在一起形成用以安装轮胎的轮辋。挡圈是可拆的，有的无挡圈，用轮缘代替。这种结构使轮胎的安装特别可靠，并且装卸也很方便，它多在重型车上采用。TOYOTA4）其它类型及代号TOYOTA5）轮辋的结构形式•轮辋的结构形式，根据其主要由几个零件而组成分为5种。TOYOTA6）国产轮辋的规格代号•轮辋规格用轮辋名义宽度和名义直径以及轮缘高度代号（拉丁字母）来表示。•轮辋名义宽度和名义直径用英寸表示，两者之间用“×”或“－”连接，“×”表示该轮辋为一件式轮辋，“－”表示该轮辋为两件式及以上轮辋。•轮辋名义宽度后的字母表示轮缘的轮廓（如E、F、JJ、L、V等）TOYOTA•如BJ2020型汽车轮辋为4.50E×16表示名义宽度4.5英寸，名义直径16英寸，轮缘轮廓代号E的一件式深槽轮辋。•对于平底宽轮辋无拉丁字母。如解放CA1091型汽车轮辋规格为6.5-20。TOYOTA二、轮胎TOYOTA（一）功用•轮胎作为汽车与道路之间力的支承和传递部分，它的性能对汽车行驶性能影响很大。•轮胎的性能与其结构，材料、气压、花纹等因素有关。•轮胎总成是安装在轮辋上的，直接与路面接触。它的作用是：承受汽车的重力；当汽车行驶中，路面不平引起冲击和振动要求轮胎与悬架一齐起缓和冲击的作用；保证车轮和路面接触具有良好的附着性，传递驱动力和制动力，保持汽车行驶稳定性。TOYOTA（二）分类•轮胎按组成可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎；•按胎面花纹可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎，混合花纹轮胎；•按气压可分为高压轮胎（0.5-0.7MPa）、低压轮胎（0.15-0.45MPa）、超低压轮胎（0.15MPa以下）；低压轮胎弹性好、断面宽、接地面积大、壁薄散热好，提高了汽车的平顺性、稳定性及使用寿命，所以现在汽车上几乎全部使用低压胎。•按帘布层结构可分为斜交轮胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。TOYOTA（三）普通充气轮胎的结构•充气轮胎主要由外胎、内胎、垫带组成。内胎中充满压缩空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。TOYOTA1.外胎•外胎是轮胎的框架，必须有足够的刚性，以阻止高压空气外泻，又必须有足够的弹性，以吸收载荷的变化和冲击。它由许多层与橡胶粘接在一起的轮胎帘线（多股平行的高强度材料层）构成。•外胎主要由胎面（胎冠、胎肩、胎侧）、缓冲层（带束层）、帘布层和胎圈等部分组成。TOYOTATOYOTA1）胎面•胎面的外部是橡胶层，保护胎体免受路面造成的磨损，由胎冠、胎肩、胎侧组成，胎面与路面直接接触，产生摩擦阻力、驱动力和制动力。TOYOTA（1）胎冠•胎冠是指外胎两胎肩夹的中间部位。轮胎胎冠用耐磨橡胶制成，它直接与路面接触，承受全部载荷，减少冲击载荷，保护帘布层免受损伤。•为使轮胎与地面具有良好附着性能，防止纵向和横向滑移，在胎面上制有各种花纹。轮胎花纹主要有普通花纹、混合花纹和越野花纹。TOYOTA•普通花纹细而浅，花纹接地面积大，耐磨性和附着性都较好，适用于比较好的硬路面。其中的纵向花纹散热性好、滚动阻力小，防横向滑移性好，操纵性好，噪声小，但防纵向滑移性差，雨天排水性差，易夹石，适用于高速行驶的车辆，轿车，货车都可选用。横向花纹仅用于货车。TOYOTA•越野花纹凹部深而且粗，在软路面上与地面附着性好，越野能力强，适用于矿山、建筑工地，适于越野车轮胎。越野花纹不宜在好路上使用，否则会加大花纹磨损。•花纹分为无向与有向（人字形）花纹，如果安装人字形越野花纹应注意花纹方向，驱动轮胎花纹的尖端与旋转方向一致，不致使花纹被泥水阻塞以提高附着力。从动轮则相反。TOYOTA•混合花纹介于普通花纹和越野花纹之间，兼顾了两者的使用要求，中部为菱形、纵向锯齿形或烟斗形花纹，两边为横向花纹，适于城市、乡村之间的路面行驶的汽车。现代货车驱动轮也采用这种花纹的轮胎。TOYOTA（2）胎肩•胎肩是较厚的胎冠与较薄的胎侧间的过渡部分，一般也制有花纹，以提高该部位的散热性能。TOYOTA（3）胎侧•胎侧上标有厂家名称、轮胎规格尺寸及其它资料（如帘布层的层数等）。•胎侧是指胎肩到胎圈之间的胎体侧壁部位上的橡胶层，较薄，它的主要作用是保护胎体，承受侧向力。•作为面积最大、弹性最强的轮胎部件，胎侧在行驶过程中，不断地在载荷作用下弯曲变形。TOYOTA2）缓冲层（带束层）•缓冲层是指斜交轮胎胎面和帘布层之间的胶布层，用胶片和数层挂上胶的稀帘布做成，它具有较大的弹性。它的作用是缓和并部分吸收路面对轮胎的冲击。并防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离。•带束层是指在子午线轮胎和带束斜交轮胎的胎面基部下，沿胎面中心线圆周方向箍紧胎体的材料层。它的主要作用是增强轮胎的周向刚度和径向刚度，并承受大部分胎面的应力。TOYOTA3）帘布层•帘布层是指胎体中由覆胶平行帘线组成的布层，它是胎体的骨架，支撑外胎各部分。•帘布材料可分为棉帘布、人造线、尼龙、钢丝、聚酯，玻璃纤维等。棉线帘布价格低，但强度差，需要多层帘布，在受热后强度下降，不能很好承受轮胎工作时产生的交变载荷；采用人造丝做帘布可以减少层数，因为人造丝有较好的抗变形能力，耐久性比棉布层轮胎高60～70%，但它不足处是吸湿性较大，此时强度会下降，会伸长变形而使其不能与橡胶更好结合。还有采用尼龙线或钢丝帘线，在轮胎承载能力一样时，层数可减小，减轻轮胎重量。TOYOTA•为了保持外胎的形状和尺寸，使其具有足够的强度，帘布层由成双数的多层帘布用橡胶贴合而成。帘布层数越多强度就越大，但弹性会下降。•斜交轮胎的胎体帘布线彼此交叉排列，子午线的胎体帘线互相平行。现代汽车普通斜交轮胎和子午线轮胎被广泛采用，尤其轿车用子午线轮胎占主要地位。TOYOTATOYOTATOYOTA•子午线轮胎帘线强度得到充分利用，它的帘布层数小于普通斜交轮胎帘布层数，使轮胎重量可以减轻，胎体较柔软。子午线胎采用了与胎面中心线夹角较小（10o～20o）的多层缓冲层，用强力较高、伸张力小的结构帘布或钢丝帘布制造，可以承担行驶时产生的较大的切向力。带束层象钢带一样，紧紧箍在胎体上，极大地提高胎面的刚性和驱动性以及耐磨性。TOYOTA•子午线轮胎与普通斜交胎相比有许多优越性：（1）耐磨性好，寿命长，轮胎滚动时胎面要变形会产生滑移，从而加剧轮胎磨损，而子午线胎冠刚度大，胎面宽，接地面积大，单位压力小，因而减少胎面磨损，延长寿命，行程比斜交胎高30～50%。（2）滚动阻力小，节约燃料，由于子午线轮胎帘布层少，行驶温度低，散热好，滚动阻力比斜交胎低25～30%，油耗降低6%～8%。（3）减振性好，附着性能高，安全性能好，子午线轮胎本身结构原因，使其高速旋转时，变形小，升温低，其承载能力也高于斜交胎14%，子午线胎面耐穿刺，在恶劣条件下行驶，轮胎不易爆破，提高了行驶中的安全性。TOYOTA•子午线胎越来越在现代汽车上得到广泛应用。但它也有缺点：胎侧薄，变形大，胎侧与胎圈受力比普通斜交胎大很多，容易在胎侧和与轮辋接触处发生裂纹，因胎侧变形大，其侧面稳定性较差，成本也较高。•子午线胎与斜交胎不能混装于一辆车上。TOYOTA4）胎圈•胎圈是指轮胎安装在轮辋上的部分。由胎圈芯（钢丝）和胎圈包布等组成，在轮胎内的加压空气作用下胎缘胀紧在轮辋边缘，可防止轮胎在各种力的作用下脱离轮辋。TOYOTA2.内胎•内胎是装在外胎内部的一个环形的橡胶管，外表很光滑，上面装有气门嘴，以便充气。•内胎具有良好的弹性、耐热性及密封性，其直径尺寸应稍小于外胎的内壁尺寸，以防在充气状态下内胎产生皱折。TOYOTA3.垫带•是一个环形橡胶带，垫在内胎和轮