越野汽车轮胎参数的确定方法_图文

1、中国农业机械学会年学术年会论文集越野汽车轮胎参数的确定方法刁增祥何建清摘要总结了越野汽车轮胎负荷、尺寸、气压以及单位面积平均压力的确定方法。统计分析了个不同机动等级越野车型所配轮胎尺寸与负荷之间关系，为轮胎尺寸确定提供了实用、简捷的方法。关键词；越野汽车轮胎参数负荷尺寸气压单位面积平均压力引言轮胎的性能除了与轮胎类型、材料、工艺有关外，还与轮胎的负荷能力、尺寸、充气气压等主要参数密切相关。这些轮胎参数也是影响或决定越野汽车机动能力的关键因数。凶此，如何合理地确定轮胎的这些参数，在越野汽车方案论证和设计过程中就显得尤为重要。本文对此给予了回答。负荷确定支承负荷是轮胎最基本、最重要的功能之一。轮胎

2、在静止和最高速度条件下的最大承载质量分别称为最大静负荷和额定负荷（最大动负荷），最大静负荷与额定负荷之比为负荷系数【】。确定汽车轮胎的负荷能力就是要计算出将要选配轮胎的额定负荷。即先根据汽车的最大总质量、轴荷分配、车轴上的轮胎数计算出单个轮胎最大静负荷，然后再选取适当的负荷系数计算出轮胎的最大动负荷，公式如下形：（）式中睨轮胎额定负荷，；朋。整车最大总质量，；。轴荷分配率；刀每轴上的轮胎数量；负荷系数。为避免轮胎负荷超限，大多数汽车的轮胎负荷系数取。越野汽车常在条件苛刻的路（地）面使用，且机动速度高，轮胎所受动负荷大，故轮胎负荷系数应取下限。实事上，轮胎的负荷能力与其结构密切相关，结构不同，负

3、荷计算公式也有相应变化。目前用于计算轮胎负荷的公式主要是美国轮胎轮辋协会（）提出的推荐负荷计算公式，其基本形式为【】形××（）酆×：×（，）（）刁增样总装备部汽车试验场主任高级工程师，南京市何建清总装备部汽车试验场工程师式中形轮胎负荷，；系数，根据轮胎所配车型和行驶速度等使用条件确定；气压，：轮胎断面宽度，；口轮辋直径，。从公式可以看出，轮胎的负荷能力主要由几何尺寸和气压等两个主要凶素决定，使用条件、材料、下沉变形和工艺水平等影响则以系数来反映。随着轮胎技术的发展和使用条件变化，不同系列轮胎的系数值会有些变化，但公式形式基本上仍没变。此公式是根据大量轮胎

4、的实际耐久性试验结果而得的经验公式，据此计算出的轮胎负荷用于实际时，能保证轮胎具有足够的耐久性（疲劳寿命）。因此，我国制定轮胎系列国家标准时也是采用的推荐公式。尺寸确定由公式（）知，如果气压确定，轮胎的负荷就主要取决于轮胎断面宽度和轮辋直径，其关系为酣×（，）（）一般轮胎的口，则有（）？（）即轮胎负荷与断面宽度、轮辋直径之间是幂函数关系。此外，轮胎外直径与整车尺寸参数（比如总高、最小离地间隙）、通过性能力等有关，轮胎滚动半径还与汽车动力传动参数的匹配密切相关，轮辋直径也会影响到制动器的尺寸和布置。因此，正确选取轮胎的尺寸参数非常重要。确定轮胎尺寸应包括轮胎断面宽度、轮辋直径和轮胎外直

5、径的选取。在进行新车型设计时，确定轮胎的尺寸参数，通常方法是比照已有同类型车辆的轮胎尺寸来选取。所以统计分析已有车型的轮胎参数，找出其中规律，对确定新车型的轮胎尺寸参数有重要的参考价值。越野汽车由于使用用途不同，不同车型之间的机动能力会有较大差异。在进行样本统计时，如果将不同机动性等级的车型混同分中国农业机械学会年学术年会论文集析，就会使结果产生较大的偏差。科学的方法是对越野汽车进行机动性分级，按高机动性、标准机动性和有限机动性进行分类后【】将相同机动性等级的车型放在一起进行统计分析，然后再拟合出轮胎断面宽度、轮辋直径和外直径随负荷变化的关系曲线。由（）和（）式可知其反函数也是幂函数，因此可得

6、轮胎断面宽度、轮辋直径和外直径与负荷的关系为（）口（）（）式中，轮胎断面宽度，；¨轮辋直径，；儿轮胎外直径，：石轮胎负荷，；，抚（，）待定系数。通过对个越野车型所配轮胎尺寸参数的回归统计，确定出了（）、（）和（）式中系数如表所示，并拟合出相应的关系曲线如图、和所示。由于整车各轴的负荷率一般不同，为了数据处理方便，在统计时轮胎负荷实际采用的是单胎平均负荷。从图示结果可知，在相同负荷条件下，不同车型的轮胎断面宽度和外直径差异显著，轮辋直径差别较小。其中，高机动性越野车轮胎无论断面宽度，还是外直径都更大，与标准机动性越野车轮胎相比，断面宽度要一般大外直径最大则可达。这一分析结果与我们通常认

7、识是一致的，即高机动性越野车的越障能力（最小离地间隙）和软地面通过能力均更强，这点反映在尺寸上就是轮胎断面更宽、外直径更大。建立上述关系曲线，其作用是在新车型方案论证和设计之初，即可根据单胎的平均负荷，按照车型所属机动性等级，大致确定出轮胎主要尺寸参数值，然后再根据相关轮胎系列标准进一步确定出具体的轮胎规格。这样避免了直接依据轮胎系列标准选取轮胎规格的盲目性，提高了轮胎尺寸确定效率。气压确定地面力学研究表明，轮胎的充气压力对越野汽车适应复杂路面的行驶需要具有十分重要的影响。通常，在铺装硬路面，为提高行驶速度，保持良好的操纵稳定性和降低滚动阻力，要求轮胎气压高些；而在越野路面，特别是松软地面，为

8、增大轮胎接地面积，减少沉陷，提高通过性，则要求轮胎气压低些。研究证明，不同坚实度的地面均有一个适合的轮胎充气压力，如表所示吼表不同机动性等级越野车的轮胎尺寸参数随负荷变化的系数断面宽系数轮辋直径系数外直径系数机动性等级样本数口高机动标准机动有限机动单胎平均负荷（）图不同机动性等级越野车轮胎断面宽度与负荷的统计关系纵毖加埔地巡悄恒落霉辞中国农业机械学会年学术年会论文集琏捌薜勰，量搿砌蠢辑单胎平均负荷（）图不同机动性等级越野车轮辋直径与负荷的统计关系单胎平均负荷（）图不同机动性等级越野车轮胎外宣径与负荷的统计关系地面特点最佳轮胎气压（）非常松软的沙地、翻新地、沼泽地填土、没翻新的耕地车轮压实的填土

9、自然形成的坚固层压实过的道路越野汽车所要求行驶的路（地）面多种多样，要在各种路面都获得良好的机动能力，就必须采用轮胎调压的办法。为此，除了配备中央充放气系统外，轮胎气压应可调并适合低气压行驶。气压对轮胎的影响，不仅涉及负荷能力大小，而且对轮胎力学特性、滚动阻力等均有重要影响。所以对不同车型的轮胎气压要求可调，应有个合理的范围。这就涉及到要如何确定轮胎的额定气压和最低气压的问题。轮胎额定气压额定气压为轮胎在额定负荷状态下，在良好铺装路面上以最高速度行驶时的气压。通常根据轮胎的额定负荷，按美国轮胎轮辋协会工程设计手册（）规定的相应的计算式求得，也可根据相关标准给出的轮胎气压一负荷对应表查表求得。但

10、这种计算或查表方式确定的轮胎气压值，仅考虑了轮胎的负荷能力。车辆实际使用气压还应综合考虑整车的滚动阻力、燃油经济性、操纵稳定性、行驶平顺性以及噪声等因素，故还需要在计算出的额定气压基础加以适当调整确定。最低气压为轮胎在额定负荷状态下，低速通过松软地面时的应急气压。轮胎在松软地面上的附着系数、滚动阻力系数与轮胎气压的关系见图中国农业机械学会年学术年会论文集轮胎最低气压（尹一附着系数，一滚动阻力系数，户一气压，缈一，一通过能力）图轮胎在松软地面中的通过性。由图可知，轮胎附着系数随着气压的降低而增大，滚动阻力系数随着气压的降低而减小，因此通过能力（妒一）随着轮胎气压的降低而增大。当轮胎气压降低到一定

11、程度时（），通过能力（妒一）达到最大范围。如果轮胎气压进一步降低，不但滚动阻力系数将变大，而且还容易出现轮胎滑圈甚至损坏等问题。综合考虑轮胎承受能力和通过性要求，轮胎最低调压值一般确定在范围更合理。从分析国外越野汽车轮胎的最低调压气压来看，轻型车大多为，中、重和超重型车一般为左右。单位面积平均压力的确定轮胎的胎面磨耗、侧偏特性、牵引特性以及软地面通过能力等都与路面接触区域内的压力密切相关。为方便计算和分析，常采用单位面积平均压力来作为衡量越野车的越野能力，特别是软地面通过能力的指标。按轮胎静负荷性能测定方法，单位面积平均压力为名式中只单位面积平均压力，；巩轮胎负荷，：彳印痕面积（即接地全面积，

12、指静态轮胎在垂直负荷作用下，胎面行驶面压在刚性平面上的投影面积），。一般轮胎在负荷状态下印痕面积可通过试验测量，但在不具备试验条件时也可采用一些计算方法来进行估算。大量试验研究表明，当载荷一定，轮胎单位面积平均压力与充压有关，可表示为【】（。）式中只胎体刚度（时通过轮胎传递的平均压力），；充气压力影响系数，通常等于。研究表明，胎体刚度与轮胎负荷有关口。（）式中口转换系数，。于是只口（）转换系数口及充气压力影响系数可由试验结果求得。在缺乏试验数据的情况下，可取，可取用于估算。在已知轮胎充压的条件下，利用此方法来估算单位面积平均压力最为简捷。该计算方法的计算结果虽有一定误差，但对一般工程分析还是具

13、有意义。当轮胎主要参数确定后，为初步判断越野车所选配轮胎是否合适，可用整车在越野条件下、速度为左右时的轮胎单位面积平均压力来衡量。通常高机动性越野车的只一般不大于标准机动性越野车的只一般不大于。结论（）轮胎的负荷能力、尺寸、充气气压等主要参数对越野汽车性能有重大影响。（）轮胎额定负荷应根据车辆的最大总质量、轴荷分配、车轴上的轮胎数以及负荷系数来确定，这样能确保轮胎有足够的负荷能力。（）通过回归分析方法建立了不同机动性等级越野汽车所配轮胎断面宽度、轮辋直径和外直径与负荷之间的关系曲线，为轮胎尺寸确定提供了实用、简捷的方法。（）合理确定越野汽车轮胎气压的调压范围有助于保证汽车在各种路面都获得良好的机动能力和轮胎性能特性。（）在不具备试验条件时，可以通过分析与充气压力的关系来估算轮胎单位面积平均压力，有助于判断所确定的轮胎主要参数