《车轮知识》PPT课件

车 轮 及 轮 胎 3. 轿 车 车 轮 及 轮 胎 汽 车 车 轮 与 悬 架 系 统 搭 配 后 变 成 汽 车 部 件 中 的 “ 顶 梁 柱 ” ， 它 的品 质 优 劣 几 乎 影 响 汽 车 运 动 过 程 中 的 所 有 性 能 ， 譬 如 ： 操 纵 稳 定性 、 平 顺 性 、 制 动 性 、 NVH、 经 济 性 以 及 动 力 性 等 。 汽 车 车 轮 由 车 轮 、 轮 胎 及 其 附 件 组 成 。 而 车 轮 总 成 包 含 了 轮辋 和 轮 幅 两 部 分 。 它 又 分 为 钢 制 车 轮 和 铝 合 金 车 轮 两 种 ； 轮 胎 则有 斜 交 轮 胎 和 子 午 轮 胎 之 分 。 3-1. 轮 胎 轮 胎 的 分 类 : 按 组 成 结 构 区 分 为 : 有 内 胎 轮 胎 无 内 胎 轮 胎 按 胎 内 压 大 小 不 同 来 分 : 高 压 轮 胎 (0.5-0.7Mpa) : 滚 动 阻 力 小 ,省 油 低 压 轮 胎 (0.15-0.25Mpa) : 胎 面 宽 ， 附 着 力 大 ， 弹 性 好 ， 吸 震 。 现 代 汽 车 广 泛 采 用 低 压 轮 胎 。 按 胎 体 内 帘 线 排 列 方 向 来 区 分 为 : 斜 交 帘 布 层 轮 胎 (见 图 15a) 子 午 线 帘 布 层 轮 胎 (见 图 15b、 图 16) 3-2 轮 胎 花 纹 普 通 花 纹 (见 图 17a) 混 合 花 纹 (见 图 17b) 越 野 花 纹 (见 图 17c) 图 15 由 于 这 种 排 列 方 式 ， 使 子 午 线 帘 布 层 比 斜 交 帘 布 层 减 少 约 40-50%。 图 16 图 17 3-3 子 午 线 轮 胎 子 午 线 轮 胎 的 帘 布 层 与 胎 面 中 心 线 呈 90 角 排 列 ，其 排 列 方 向 与 轮 胎 的 子 午 断 面 （ 径 向 断 面 ） 一 致 ， 很象 地 球 上 的 子 午 线 ， 故 称 子 午 线 轮 胎 。 为 了 提 高 胎 面橡 胶 沿 圆 周 方 向 切 向 力 的 承 受 能 力 及 切 向 刚 度 ， 子 午线 轮 胎 还 具 有 若 干 层 帘 线 与 子 午 断 面 呈 较 大 角 度 （ 夹角 70-75 ， 见 图 16） 、 强 度 高 不 易 拉 伸 的 缓 冲 带 的带 束 层 ， 它 一 般 采 用 玻 璃 纤 维 、 聚 铣 胺 纤 维 或 钢 丝 帘布 制 造 。 子 午 线 轮 胎 与 斜 交 轮 胎 相 比 ， 具 有 如 下 优 点 ： 滚 动 阻 力 小 20-30%， 节 油 5-10%。 这 是 因 为 有 带 束 层 ， 轮 胎 着 地 后 胎 冠 切 向 变 形 及 相对 滑 移 很 小 ， 而 且 其 胎 侧 薄 ， 径 向 变 形 恢 复 快 之 故 。 胎 面 耐 磨 、 使 用 寿 命 高 （ 提 高 30-40%） 。 这 是 因 为 车 轮 滚 动 时 ， 轮 胎 着 地 面 既 变 形 又 滑 移 ，变 形 促 使 滑 移 ， 滑 移 加 剧 胎 面 磨 损 。 而 子 午 线 轮 胎 胎冠 刚 度 大 ， 变 形 小 几 乎 没 有 滑 移 ， 此 外 胎 冠 接 地 面 积大 ， 单 位 压 力 小 而 均 匀 ， 所 以 胎 面 磨 损 小 。 径 向 弹 性 大 （ 径 向 刚 度 低 ） ， 缓 冲 性 好 ， 提 高 了车 辆 的 行 驶 平 顺 性 和 乘 坐 舒 适 性 。 附 着 力 大 ， 侧 偏 刚 度 高 ， 提 高 了 汽 车 抓 地 性 及 操稳 性 。 抗 刺 能 力 强 ， 提 高 了 行 驶 安 全 性 。 因 有 坚 硬 的带 束 层 之 故 。 子 午 线 轮 胎 具 有 如 下 缺 点 ： 胎 侧 薄 ， 易 起 裂 口 。 胎 冠 硬 ， 汽 车 驶 过 接 缝 时 ， 有 明 显 过 铁 轨 感 ， 行使 噪 声 较 大 。 制 造 要 求 高 、 成 本 高 。 3-4 轮 胎 规 格 包 括 我 国 在 内 ,大 多 数 国 家 采 用 英 制 标 注 ， 根 据 GB/T2978-1997 较 长 轮 胎 系 列 和 GB/T2977-1997 载 重 汽车 轮 胎 系 列 ： 斜 交 轮 胎 的 规 格 ： 用 B-d表 示 。 “ B” 为 轮 胎 名 义 断 面 宽 度 ，“ d” 为 轮 辋 名 义 直 径 ， “ ” 表 示 低 压 胎 。 B和 d均 使 用 英 制 。譬 如 7.50-16是 指 轮 胎 名 义 断 面 宽 度 为 7.50 in， 轮 辋 名 义 直 径 为16 in。 欧 洲 国 家 的 低 压 斜 交 轮 胎 采 用 B d表 示 。 譬 如 185 400是 指 轮 胎 名 义 断 面 宽 度 为 185mm， 轮 辋 名 义 直 径 d为400mm,相 当 于 7.50-16轮 胎 。 子 午 线 轮 胎 的 规 格 ： 我 国 子 午 线 轮 胎 规 格 用 BRd表 示 。 其 中 R是 Radial的 第 一 个字 母 。 “ B”为 轮 胎 名 义 断 面 宽 度 ， 采 用 公 制 mm， “ d”为 轮 辋名 义 直 径 ， 采 用 英 制 in 。 现 代 轿 车 轮 胎 呈 扁 平 化 趋 势 发 展 ， 既 轮 胎 断 面 高 度 越 来 越 矮 ， 一般 用 扁 平 率 来 表 示 轮 胎 断 面 的 高 宽 比 （ 见 图 18） ， 即 ： 轮 胎 断 面 宽 度轮 胎 断 面 高 度扁 平 率 图 18 轮 胎 规 格 的 标 注 : 例 如 : 175/70 R 14 86 T 185 轮 胎 名 义 断 面 宽 度 70 轮 胎 断 面 的 高 宽 比 (70系 列 ) R 子 午 线 轮 胎 代 号 14 轮 辋 名 义 直 径 (英 吋 ) 86 负 荷 指 数 (轮 胎 负 荷 能 力 ) T 轮 胎 速 度 级 符 号 (轮 胎 最 高 速 度 190 km/h) 轮 胎 最 大 速 度 代 号 B 50 km/h C 60 km/h D 65 km/h E 70 km/h R 170 km/h F 80 km/h S 180 km/h G 90 km/h T 190 km/h H 210 km/h U 200 km/h J 100 km/h K 110 km/h L 120 km/h M 130 km/h N 140 km/h P 150 km/h Q 160 km/h 轮 胎 载 重 指 标 75 387 kg 76 400 kg 77 412 kg 78 425 kg 79 435 kg 80 450 kg 81 462 kg 82 475 kg 83 487 kg 84 500 kg 85 515 kg 86 530 kg 87 545 kg 88 560 kg 89 580 kg 90 600 kg 91 615 kg 92 630 kg 3-5 轮 胎 的 平 衡 车 轮 高 速 旋 转 时 ,由 于 不 平 衡 而 造 成 上 下 跳 动 和 摇 摆 ，从 而 影 响 汽 车 的 舒 适 性 、 操 稳 性 及 制 动 性 ， 造 成 很 大的 安 全 隐 患 ， 并 且 增 加 各 部 件 的 受 力 ， 加 大 轮 胎 的 磨损 和 行 驶 噪 声 。 车 轮 不 平 衡 有 两 种 ： 静 平 衡 动 平 衡 图 19 静 不 平 衡 : 质 量 中 心 与 旋 转 中 心 不 重 合 造 成 离 心 力 F. 若 不 平 衡 量 为 m、 偏 心 距 为 r、 车 轮 旋 转 角 速 度 为 ，则 见 图 19a 离 心 力 F可 分 解 为 垂 直 分 力 Fy和 水 平 分 力 Fx。 Fx引 起 车 轮 前后 窜 动 ， 形 成 绕 转 向 主 销 的 力 矩 ， 导 致 车 轮 来 回 振 摆 ； Fy则引 起 车 轮 上 下 挑 动 ， 使 车 身 摆 振 。 为 了 达 到 静 平 衡 ， 只 需 不平 衡 量 所 在 平 面 相 反 方 向 的 半 径 上 ， 配 置 相 同 的 平 衡 质 量 即可 达 到 静 平 衡 。 见 图 19b。 动 不 平 衡 ： 如 果 不 平 衡 质 量 不 在 同 一 平 面 内 ， 即 使 处于 静 平 衡 状 态 也 可 能 发 生 动 不 平 衡 ， 见 图 19c。 假 设 两 个 质 量相 等 ， 即 ： m1= m2 ， 车 轮 是 静 平 衡 的 ， 但 当 车 轮 转 动 时 所 产生 的 离 心 力 F1及 F2， 将 形 成 一 对 力 偶 产 生 不 平 衡 力 矩 M=FL。由 于 不 平 衡 力 矩 是 旋 转 的 ， 导 致 车 轮 绕 主 销 来 回 摆 动 。 左 右车 轮 在 不 平 衡 力 矩 作 用 下 ， 汽 车 摆 振 将 会 更 强 烈 。 为 了 达 到平 衡 ， 可 在 m1和 m2 的 相 反 方 向 的 半 径 上 分 别 配 置 相 同 的 平衡 质 量 见 图 19d。 使 各 不 平 衡 质 量 点 的 离 心 合 力 为 零 ， 合 力 矩也 为 零 ， 这 样 ， 车 轮 既 满 足 静 平 衡 条 件 ， 又 处 于 动 平 衡 状 态 。2mrF 3-6 轮 辋 轮 辋 俗 称 钢 圈 ， 轿 车 通 常 都 采 用 “ 深槽 轮 辋 ” 或 “ 深 槽 宽 轮 辋 ” ， 如 图 20所 示 。 深 槽 轮辋 是 用 钢 板 经 滚 压 成 型 后 经 卷 制 对 焊 而 成 ， 它 与 钢 制轮 辐 焊 接 在 一 起 后 成 为 钢 制 车 轮 。 铝 合 金 车 轮 其 轮 辋与 轮 辐 经 低 压 浇 铸 为 一 体 后 加 工 而 成 。 轮 辋 规 格 的 标 注 ： 譬 如 6J 14 6 轮 辋 宽 度 B=6吋 J 轮 缘 高 度 h代 号 14 轮 辋 直 径 D=14吋 图 20 轮 缘 高 度 h(mm)代 号 C D E F G H J K L P 15.88 17.45 19.81 22.23 27.94 33.73 17.27 19.26 21.59 25.4 R S T V W 28.58 33.33 38.1 44.45 50.8 4. 车 轮 的 紧 固 方 式 (车 轮 的 定 心 ) 为 防 止 由 于 车 轮 在 行 驶 过 程 中 产 生 振 动 或 振摆 ， 车 轮 廻 转 中 心 必 须 与 车 轴 同 心 ， 即 产 生所 谓 “ 车 轮 定 心 ” 方 式 。 车 轮 定 心 方 式 有 两 种 类 型 ： 锥 角 （ 或 球 面 ） 螺 母 座 定 心 ： 见 图 21 图 6特 点 : 锥 角 选 定 为 60 ， 相 对 于 轮 辋 中 心 的 位 置 度 为 0.25 为 防 止 螺 母 自 行 松 动 ， 在 钢 制 轮 辐 的 中 心 孔 处留 有 0.5mm的 间 隙 ， 当 旋 紧 螺 母 消 除 该 间 隙 时 ，由 于 弹 力 的 作 用 使 得 螺 纹 间 的 摩 擦 力 加 大 ， 以达 到 锁 紧 螺 母 的 作 用 。 球 面 螺 母 座 定 心 的 方 式 由 于 加 工 球 面 较 复 杂 ，在 现 代 小 轿 车 上 已 很 少 采 用 。 缺 点 ： 由 于 轮 毂 螺 栓 孔 及 轮 辐 螺 母 锥 孔 座（ 球 面 座 ） 加 工 过 程 所 产 生 的 位 置 度 误 差 ， 当扭 紧 螺 母 时 ， 理 论 上 只 有 一 个 螺 母 锥 面 座 会 与轮 辐 锥 面 座 同 心 ， 互 相 吻 合 ， 而 其 余 螺 母 必 然与 锥 面 座 （ 球 面 座 ） 不 相 吻 合 ， 特 别 是 当 车 轮转 动 时 ,势 必 造 成 螺 栓 偏 置 从 而 形 成 交 变 的 附 加载 荷 ， 从 而 导 致 螺 栓 早 期 损 坏 ,见 图 22 图 22 基 于 上 述 原 因 ， 现 代 时 尚 汽 车 ， 特 别 是 中 高 档 轿 车 ，通 常 都 采 用 ISO推 荐 的 更 为 简 单 的 “ 轮 辐 中 心 孔 定 心 ”方 式 。 “ 轮 辐 中 心 孔 定 心 ” 方 式 通 过 轮 辐 中 心 孔 及 轮 毂 中 心 孔 D的 配 合 来 得 到 车 轮 的定 心 。 中 心 孔 D的 配 合 间 隙 一 般 控 制 在 0.2-0.7mm范围 内 ， 见 图 23。 图 23 为 防 止 螺 母 在 扭 紧 时 损 伤 铝 合 金 轮 辐 表 面 ， 特 在 它们 之 间 装 有 可 自 由 转 动 的 垫 圈 。 老 式 汽 车 设 计 ,为 防 止 左 车 轮 在 转 动 时 螺 母 松 动 ， 通常 将 螺 母 制 成 左 旋 螺 纹 ， 而 现 代 轿 车 ， 则 依 靠 螺 母 额定 的 拧 紧 力 矩 ， 使 得 轮 辐 表 面 产 生 弹 性 变 形 而 自 锁 ，因 此 ， 无 论 左 右 车 轮 的 螺 母 一 律 都 采 用 右 旋 。 图 24系 FC-1（ 远 景 ） 的 轮 胎 螺 母 紧 固 方 式 。 此 种 通 过 轮 辐 中 心 孔 定 心 的 方 式 ， 其 特 点 是 ： 轮 胎螺 母 除 利 用 拧 紧 摩 擦 力 外 ， 还 需 用 其 外 部 的 导 向 颈 部分 来 传 递 车 轮 的 驱 动 力 。 螺 母 导 向 颈 直 径 d与 轮 辐 相 应 孔 D的 配 合 关 系 较 为 复杂 ， 轮 毂 上 的 轮 胎 螺 栓 存 在 着 安 装 位 置 度 的 误 差 （ 一般 为 0.3mm） ,因 此 孔 D的 公 差 ， 是 轮 胎 螺 母 能 获 得顺 利 安 装 的 重 要 保 证 。 否 则 ， 则 会 产 生 超 定 位 现 象 。 图 24 Dmax 轮 辐 螺 母 孔 的 最 大 直 径 mm Dmin 轮 辐 螺 母 孔 的 最 小 直 径 mm d 螺 母 导 向 颈 直 径 mm 为 保 证 轮 胎 螺 母 导 向 颈 能 顺 利 进 入 孔 内 ， 其 必 要 条件 是 ： Dmin d+0.3（ 轮 毂 孔 位 置 度 ） 见 图 25， 26 Dmax d+0.6（ 轮 毂 孔 位 置 度 +轮 辐 孔 位 置 度 ） 图 25 图 26 该 种 车 轮 定 心 方 式 要 求 加 工 精 度 较 高 ， 故 在 经 济 型 轿车 上 ， 通 常 不 采 用 带 导 向 颈 的 轮 胎 螺 母 。