高分子科学与工程学院第二章 轮胎的性能力学与结构力学2-1 轮胎的法向力与法向变形 一、轮胎静负荷性能1、轮胎的下沉量（法向变形）和压缩系数(factor of trie compression)压缩率： 表示轮胎的径向弹性特征。若f过小，说明轮胎的弹性发挥不良，影响乘坐的舒适性;若f过大，说明轮胎在大变形下工作，使用寿命缩短。H0QHc下沉量(deflection)：自由状态下充气轮胎断面高H0与静负荷下断面高Hc之差。高分子科学与工程学院2、轮胎的接地系数指轮胎在相应负荷下，接地印痕的长轴与短轴之比。表示了轮胎承受垂直负荷时发生的周向和横向变形状态。例如：9.00R20 全钢子午胎的接地系数在1.7左右， 轿车胎165/70R13 的在 1.43左右.高分子科学与工程学院3、硬度系数指轮胎承受负荷（Q）对接地印痕面积（S）和轮胎相应气压（P）乘积之比。表示在规定的轮辋条件下轮胎气压承受负荷的能力。Q/SP=1 说明轮胎的气压刚好承受全部负荷，为理想状态Q/SP1 说明气压不够用来承受全部负荷（胎体骨架承受过多负荷）Q/SP聚酯 尼龙4气压与负荷5行驶速度高分子科学与工程学院轮胎转动的条件：Fx*RsQ* a（二）附着力与附着系数附着力（F）是路面对轮胎切向反作用力的极限。在硬路面上F与Q成正比不同路面的附着系数：薄雪的最小=0.22 湿的沥青路和水泥路=0.35冰路面的=0.25 比较干的沥青路和水泥路=0.4-0.6附着系数 = F/ Q四、轮胎的牵引力和附着性能aQRsFx 发动机提供轮胎转动的条件：Fx*RsQ* a发动机提供（一）牵引力高分子科学与工程学院 从轮胎结构上考虑增大轮胎的附着系数，我们可以: 1)提高行驶曲率半径2)使接地压力分布均匀3)增加花纹块的分散度4)提高胎体弹性5)提高胎面胶料的tg 2-4 轮胎的高速性能一、高速时轮胎断面形状的变化高分子科学与工程学院3行驶速度与生热的关系随轮胎速度的增加，轮胎各部位的温度是按线性规律增长的，这一关系一直保持到临界速度。 关系可近似表示为：式中：T-轮胎温度v-轮胎行驶速度a1,a2-系数高分子科学与工程学院1.高速时轮胎半径的变化式中：dm-行驶面每1cm2中的质量B-轮胎充气断面宽；R-轮胎外直径；P-充气内压；k-系数，随轮辋宽度的增加、胎冠帘线角度的增大、帘线刚度的增大而减小，一般 0.10.2。一般在0.5以内。较大时增长缓慢2钢丝圈、帘线应力变化高分子科学与工程学院二、轮胎的驻波和临界速度驻波-当轮胎在高速下行驶，到达某一特定速度时，在轮胎离地处呈现出观察完全静止的波形。临界速度-轮胎产生驻波时的速 度。达到临界速度时轮胎的特性：（ 1）滚动损失剧增（ 2）接地压力分布不均匀（ 3）径向变形量增大三、轮胎临界速度的近似计算1斜胶胎临界速度的计算模型-假设轮胎是被拉伸的弹性环。高分子科学与工程学院式中:G胶料的弹弹性剪切模量 hn 胎体折合厚度A与帘线促度d和帘线节距t有关 Ek 帘线动态弹性模量i帘线密度 k 胎冠角rm零点半径（断面最宽点的半径） rk胎里半径y各层帘线至中面的距离 r1轮轮胎断面方向的曲率半径 h1外表面至中面的距离 h2内表面至中面的距离 高分子科学与工程学院2子午胎临界速度的计算Hattori公式：四、临界速度的影响因素1充气压力提高充气压力对提高临界速度有明显的效果，影响接近直线正比关系。高分子科学与工程学院2胎冠行驶部分质量行驶部分质量增加严重降低临界速度。因此，可采用减薄胎面胶厚度的措施来提高轮胎的临界速度，但要求采用高耐磨、高强度、耐撕裂胶料。3帘线角度增大帘线角度可以明显增大临界速度，但同时也会增加帘线层之间剪切应力的增大，因此必须增大胶料的粘和强度。高分子科学与工程学院4胶料的弹性模量另外对于斜胶胎：减小H/B和增加轮辋的宽度均能有效的提高临界速度。对于子午胎：增大气压和减小H/B都能提高临界速度；但与斜胶胎不同 增宽轮辋宽度和减轻胎面质量一般不能提高临界速度增大带束层的宽度和提高胎圈部位的硬度和提高其高度是提高临界速度的有效措施。提高轮胎的刚性是提高临界速度的有力措施。（如右图）高分子科学与工程学院 2-5 轮胎的噪音一、轮胎噪音发生的机理轮胎的噪音由几方面的噪音组成，主要是由于轮胎振动导致。由轮胎胎面、胎侧的振动以及胎面撞击路面相对路面的滑动，均发生振动噪音。二、轮胎噪音的测量1.实车滑行试验测量轮胎噪音这个试验方法的缺点是必须把测得的汽车滑行噪音变成单个试验轮胎的噪音，因轮胎以外的噪音不易消除，准确性欠佳。滑行试验场地应选在周围不形成有回声的平坦路面。2.单个轮胎台架试验测量轮胎噪音该方法存在的问题是：转鼓曲率半径无法与地面曲率半径相近，导致轮胎与转鼓的接触面积和形状与地面上有区别。此外，转鼓与地面的粗糙度差异、转鼓的振动等也对测量结果有影响。高分子科学与工程学院3.单胎路试法测量轮胎噪音 三、轮胎噪音的影响因素1.轮胎规格对轮胎噪音的影响噪音最大的是载重车轮胎，轻型载重车轮胎次之，轿车轮胎（含微型车轮胎）噪音最小。2.轮胎结构对轮胎噪音的影响在行驶速度相同时，斜交胎的噪音比子午胎的大。 3.轮胎材料对轮胎噪音的影响 钢丝作为帘线材料的轮胎噪音较小 高分子科学与工程学院4.轮胎花纹对轮胎噪音的影响 A B C D E分别代表硬独有小到大的五种橡胶，由右图可见，胎面较硬度小的，轮胎的噪音最小。右图可见：光滑胎面轮胎噪音最小，纵沟花纹轮胎的次之，横沟花纹轮胎的噪音最大。而花纹沟数、花纹沟总断面积以及花纹沟内容积大小的变化，会使轮胎噪音大小随之发生变化，测试证明这些都成正比例关系。 高分子科学与工程学院5.行驶速度对轮胎噪音的影响同一轮胎因行驶速度的改变而轮胎噪音也起变化高分子科学与工程学院