轮胎力学特性

充气轮胎力学轮胎标识含义胎體輪胎風壓最大適用輪胎花紋強度外徑指示荷重輪圈型式深度(PR)(mm)(mm)(kPa/psi)(kg/lbs)(in)(mm)10.00R20146/143K161057277(S)830/120(D)830/120(S)3000/6615(D)2725/60057.50TT16.511.00R20150/147K161089292(S)830/120(D)830/120(S)3350/7390(D)3075/67808.00TT17.012.00R20154/151K181125311(S)830/120(D)830/120(S)3750/8270(D)3450/76108.50TT17.0規格斷寬CR969全鋼絲輻射層特性優點★CR969是專為高荷載、高磨耗之各類公路/中短距離運輸而設計貨車全輪位輪胎。★CR969(山地使用)是專為高荷載之低等級(惡)路面/短距離運輸而設計的卡貨車全輪位輪胎。★採用適用於中國路況折線溝加肩橫溝混合花紋設計、具強有力的驅動性兼耐偏磨耗之優異功能--------------------------------------增加產品使用壽命.★胎面部由四層鋼絲環帶所構成,具有胎面耐衝擊及耐刺性--------------------------------輪胎故障率最低.★超強載重胎體以及優化胎唇耐久結構設計、具有高耐載性兼優異耐爆破性----輪胎使用績效最高.★特殊胎面複合膠料配方、擁有低發熱兼耐磨耗的膠料特性、充分提高里程磨耗.--------------------------------------每單位磨耗里程最低.★另設計(山地使用)特殊胎面複合膠料配方、增強抗切割、耐撕裂能力-----------滿足低等級路面使用。★世界高水平胎體耐久性-----------------翻新再生使用。•A–胎面宽度•W–轮胎断宽•H–轮胎断高•E–轮辋外径•F–轮胎外径•G–扁平比H/WEFAH1、概述作用：轮胎是车辆重要的组成部分，功能包括：支撑整个车辆；与悬架元件共同作用，抑制由路面不平引起的振动与冲击；传递纵向力以实现加速、驱动和制动；传递侧向力，为车辆提供转向并保证行驶稳定性轮胎的要求有足够的强度和寿命、气密性好，保持行驶安全；良好的弹性和阻尼特性，噪声小，保证乘坐舒适和安全；胎面花纹要增强与地面的附着性，保证必要的驱动力和制动效能；轮胎变形时，材料中摩擦损失或迟滞损失要小，保证滚动阻力小；轮胎侧偏特性好，保证转向灵敏和良好的方向稳定性。荷重的支撑方向的维持与转变驱动、加速、减速、制动冲击的吸收轮胎的类型和各类轮胎的特点按用途分为：载货汽车轮胎（重型、中型、轻型）、轿车轮胎有无内胎分为：有内胎轮胎；无内胎轮胎。按轮胎结构特点分为：斜交轮胎；子午线轮胎。按轮胎胎面花纹可分为：普通花纹轮胎、混合花纹轮胎、越野花纹轮胎；按充气大小分为：高压、低压、超低压二、轮胎结构特点普通斜交轮胎：胎冠及胎侧由相同的结构层构成各层重叠构成较厚的胎体结构层胎体由几个斜交叉的帘布层构成普通斜交轮胎：优点：外胎面柔软；制造容易；噪音小；价格低；缺点：轮胎易磨损；高速时的稳定性差；受侧向力时接地面积变小，抗侧向力能力差；承载能力小。子午线轮胎胎冠和胎侧独立活动,可以提供更大的接地面积胎面磨耗均匀而且缓慢胎体由单独一层钢丝帘布构成，这样就没有了层间的摩擦，行驶时生热更低胎冠由钢丝环带固定，改善了轮胎的抗刺穿及抗撕裂性能子午线轮胎的特点：优点：接地面积大，附着性能好，磨损少，寿命长胎冠较厚，行驶时变形小，可降低油耗；帘布层少，胎侧薄，散热性好；径向弹性大，缓冲性好、负荷能力大；承受侧向力时，接地面积基本不变，行驶稳定性好。缺点：胎侧薄且软，胎冠厚，在过渡区容易产生裂纹制造技术要求高，成本高。轮胎的规格与标记1）斜交胎规格：用B-d表示，B为轮胎名断面宽度，d为轮辋名义直径代号。2）子午线轮胎规格：用BRd表示，R代表子午线轮胎。目前国产轿车子午线轮胎有80，75，70，65，60五个系列。轮胎结构发展轮胎是典型的粘弹性结构，其材料组成十分复杂（橡胶41%、炭黑37%、油18%、化学物质等）。橡胶混合物的材料构成、胎面花纹以及内部结构都是决定轮胎品质的重要因素。其结构特性直接影响了轮胎的物理特性，包括前进方向所受的滚动阻力、车轮所提供的垂向减振与缓冲作用，以及为车辆提供侧向转向力的能力。下面以德国新倍力（Semperit)轮胎为例说明轮胎的发展进程3、轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系。车轮运动参数滑动率S(滑转/滑移）车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。0s1驱动：雪天打滑制动：完全抱死%100wwduurs%100wdwurus车轮运动参数轮胎侧偏角是影响轮胎侧向力的一重要因素，定义为车轮平面与车轮中心运动方向的夹角wwuarctanX轴：车轮平面与地平面的交线式中：uω-----轮心前进速度；vω-----车轮侧向速度。作用在轮胎上的力和力矩车轮平面垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面坐标系的原点O车轮平面和地平面的交线与车轮旋转轴线在地平面上的投影线的交点车轮平面与地平面的交线取为X轴，规定向前为正Z轴与地面垂直规定为正Y轴在地平面上规定面向车轮前进方向时指向左方为正轮胎坐标系车轮运动参数轮胎径向变形车辆行驶过程中遇到路面不平度影响而使轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时的轮胎半径与负载时的轮胎半径之差式中：rt-----无负载时的轮胎半径；rtf-----负载时的轮胎半径。轮胎模型根据车轮动力学研究内容不同：纵滑模型：预测车辆在驱动与制动工况下的纵向力侧偏模型和侧倾模型：预测轮胎的侧向力和回正力矩垂向振动模型：用于高频垂向振动的评价3、轮胎模型分类经验模型根据轮胎的实验数据，通过插值或函数拟合方法给出预测轮胎特性的公式物理模型根据轮胎与路面之间的相互作用机理和力学关系建立模型，旨在模拟力和力矩产生的机理和过程3、轮胎模型基于物理建模的轮胎模型轮胎通常被简化成一系列理想化、具有给定的物理特性的径向排列的弹性单元体。根据轮胎与路面相互作用的关系，推导出以数学公式表达的物理过程模型。几个典型的轮胎物理模型：(1)弦模型；(2)梁模型；(3)刷子模型；(4)辐条模型3、轮胎模型基于实测数据的轮胎经验模型经验模型必须充分利用所有可获得的数据，以此来计算各种运行工况范围内的轮胎力。两种典型的测量方法：实车中安装一个测试轮胎；是转鼓实验台上测试轮胎。3、轮胎模型基于实测数据的轮胎经验模型插值法：数据太少，插值不可靠；数据太多，插值过于复杂。超出测试点之外的插值法通常不可靠。不如数据拟合函数可靠。被函数拟合取代简单函数拟合法复合函数拟合法：3、轮胎模型基于实测数据的轮胎经验模型简单函数拟合法大多情况下．轮胎侧向力F、与侧偏角，侧向力与垂直载荷的关系可近似用指数函数形式表达如F：适用小侧偏角或小垂直载荷的线性特性，也适用于大侧偏角或大载荷下的饱和情况。对最简单的操纵模型而言，轮胎的垂直载荷通常假定为恒定，只利用第1个公式。在完全线性模型中，当侧偏角为0时的梯度，即为系数A1，该值表示轮胎的侧偏刚度，通常用K表示。如果垂直载荷变化（如考虑了载荷的重新分配），则可把上式合为一个公式：)1)(1(zCFBayeeAF1212(1)(1)zFzBayBFyFAeFAe恒定恒定3、轮胎模型基于实测数据的轮胎经验模型复合函数拟合法：魔术公式，越来越占据主导地位与简单函数拟合方法采用相同的思想．只是更复杂。魔术公式轮胎模型（MagicFormulaTireModel)为侧向力、回正力矩和纵向力提供了一个统一形式的函数拟合公式，其通式表达如下（Pacejka教授提出）：式中，Y可以是纵向力、侧向力或回正力矩x可以在不同的情况下分别表示轮胎侧偏角或纵向滑移率。)]}arctan(arctan[sin{BxBxEBxCDy3、轮胎模型复合函数拟合法：魔术公式)]}arctan(arctan[sin{BxBxEBxCDy图中曲线可以是纵向力、侧向力或回正力矩；D：曲线峰值C：曲线形状系数，控制曲线的形状由曲线峰值yp,稳态值ys决定B：也称刚度系数E：控制曲线峰值处的曲率1[12arcsin(/)/]tan/{tan[/(2)]}/{arctan()]pspppDyCyDBCDEBxCBxBx3、轮胎模型基于实测数据的轮胎经验模型复合函数拟合法：魔术公式的特点用一套公式表达轮胎的各向力学特性，统一性强对纵向力、侧向力或回正力矩，拟合精度都比较高魔术公式为非线性函数，参数的拟合较困难，有些参数与垂直载荷的关系也是非线性的，计算量大C值的变化对拟合的误差影响较大不能很好的拟合小侧偏情况下的轮胎侧偏特性现在，越来越多的制造商以“魔术公式”系数的形式为正车提供轮胎数据，而不再以表格或图形提供数据3、轮胎模型基于理论与试验基础上的轮胎经验模型幂指数统一轮胎模型：半经验模型，由郭孔辉院士提出可用于轮胎的稳态侧偏、纵滑及纵滑侧偏联合工况通过获得有效的滑移率，该模型也可进行非稳态工况下的轮胎纵向力、侧向力及回正力矩的计算类似简单函数拟合法SWIFT（ShortWavelengthIntermediateFrequencyTire)轮胎模型刚性圈理论与魔术公式结合的产品，适合小波长、大滑移幅度下的高频输入情况考虑侧向力和回正力矩时：采用MagicFormula公式；考虑纵向力和垂直力时：采用刚性圈理论4、轮胎纵向力特性轮胎滚动阻力道路阻力轮胎侧偏阻力总的车轮滚动阻力轮胎纵向力与滑动率的关系轮胎滚动阻力弹性迟滞损失：90~95%胎体变形所引起的轮胎材料迟滞作用是造成轮胎滚动阻力的主要原因。轮胎内部摩擦产生迟滞损失。摩擦阻力：2~10%在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在纵向和横向将产生相对运动，由于部分滑动引起轮胎磨损，其能量转换热，由此产生阻力。风扇效应阻力：1.5~3.5%轮胎的旋转运动会导致气流损失CDKNF,mmh/轮胎径向变形曲线WZFafF1pFau轮胎滚动阻力滚动阻力系数滚动阻力：弹性迟滞损失摩擦阻力风扇效应阻力滚动阻力系数：滚动阻力/车辆垂直载荷zfFFfRMa1fTZFaufFdZfdffZRrFFfrFTFM..轮胎滚动阻力轮胎压力:结构:轮胎结构、材料、帘线、花纹、胎面对f的影响也很大。子午线轮胎f小，天然橡胶f低载荷：载荷越大，滚动阻力越大，但滚动阻力系数变化不大fPa、摩擦变形轮胎压力：滚动阻力系数的影响因素道路阻力不平路面：塑性路面：松软路面压实阻力、推土阻力、剪切阻力湿路面水膜区、过渡区，接触区速度、花纹、路面不平情况轮胎侧偏阻力侧向载荷的影响滚动阻力：水平滚动阻力侧向力分力车轮定位的影响前束角：可产生侧偏角外倾角：可产生侧偏角通过分析受力可得到影响，增加了滚动阻力总的车轮滚动阻力总的车轮滚动阻力组成轮胎滚动阻力道路阻力轮胎侧偏阻力轮胎纵向力与滑动率的关系S滑动率20sblp100lspbwr侧向力系数滑动附着系数峰值附着力系数制动力系数为边滚边滑为纯滑动为纯滚动%1000%100,00%10000法向力驱动力驱动力系数/%100wwduurs制动：驱动：轮胎与路面间的附着性能是决定汽车安全性的重要因素之一。统计资料显示，有5％一10％的公路运输事故是因为附着力不够而造成的，在湿滑路面上事故率更高，可达交通事故的25％一40％。因此，国际公路协会