【汽车前轮定位参数对轮胎异常磨损的影响浅析5300字（论文）】

汽车前轮定位参数对轮胎异常磨损的影响研究目录TOC\o"1-2"\h\u15990摘要 122428第1章导致汽车轮胎异常磨损的因素 1208761.1人为因素 1298271.2不良路况 2303331.3前轮外倾角与前束值匹配不合理 26241第2章前轮外倾和前轮前束影响轮胎异常磨损机理 2168802.1前轮外倾角与轮胎磨损的关系 3172842.2前轮前束角与轮胎磨损的关系 4522.3前轮前束与前轮外倾角的匹配对轮胎磨损的影响 544302.4样车前轮轮胎磨损分析 69774第3章前束值影响前轮侧滑量试验 7302003.1样车前轮侧滑试验 7262543.2前轮侧滑量与前束值关系曲线 749583.3试验结果分析 730185第4章结论 99540参考文献 10摘要前轮定位参数是导致轮胎异常损坏的主要原因。在分析了汽车前轮外倾角和前束值之后对这两种参数对轮胎异常磨损的影响程度进行探究，从而找到了轮胎特性值和轮胎磨损原因之间的关系计算的方程式。在参考最小测杆的值对前述角值进行调整之后，才能与前轮的前束角和前轮的外倾角完全对应，从而使车辆行驶时前轮的磨损最小化。关键词：前轮；定位参数；轮胎磨损第1章导致汽车轮胎异常磨损的因素1.1人为因素要是在驾驶的时候司机没有注意到轮胎气有没有打充足，那么轮胎异常磨损也有可能是因为轮胎气过足或者轮胎气过少等因素造成的，而这几个因素都属于人为因素。首先，在轮胎气打的过于充足的情况之下，轮胎上的橡胶都会被充足的轮胎气顶开，那么就会让磨损的部位被突出，从而减小轮胎和地面之间的接触面，造成磨损位置的压力增大。在司机驾驶汽车的时候，因为轮胎中间部位太过突出，并且在很长一段时间内，轮胎中间的移速都要比轮胎两边的移速大，这就造成了胎冠受损严重，甚至出现磨光胎面的异常现象[1]。其次，要是轮胎内的气没有打足，那么车轮在车身的压力之下就会产生变形，从而导致最外部的胎面内陷，使得轮胎两端胎面直接和地面接触，使得轮胎胎面两边的压力增大，造成轮胎胎面两端的磨损情况比中部磨损的情况更为严重。总之，轮胎的充气量不合适会导致不正常、不均匀的磨损，在驾驶的情况下，驾驶员的工作不正常、驾驶习惯不好等也是需要考虑的因素。刚在路上领到驾照的新人更容易紧张、忘记驾驶技术或反应迟缓。当他们准备在路上设置速度时，他们突然从低速转为不合适的高速，或者他们没有注意到他们必须在前面减速和刹车。当他们走得太快时，他们甚至忽略了拐角处轮胎的最大承载能力，也不减速。这些不恰当的驾驶操作会加剧轮胎的异常损坏，降低汽车内部机构的使用寿命。1.2不良路况汽车路况是一个外部不可控因素，一般情况下，路面为中高两端低。为了防止汽车被甩出赛道，弯道路面的构造是外高内低，使车辆的载重不同，磨损不均，特别是遇到不平不平不平的路况时，路面不平整，甚至有尖石散落。一旦汽车的轮胎表面接触到这些尖锐的固定装置，就很容易划伤和损坏；应该提到的是，拥挤在客货两用车中并不少见，但这也是轮胎故障的个人原因[2]。汽车运输过程中，如果每次运输过程都严重超载，会造成轮胎压力过大，导致轮胎起火，降低车脚的刚度，很可能导致车轴倾斜。如果弯曲方向是上下，车轮很容易向外倾斜，从而导致车身翻滚。此外，这些因素在实际驾驶过程中会相互影响，造成更严重的磨损[3]。1.3前轮外倾角与前束值匹配不合理为了防止车辆打滑，并使车轮在转向过程中保持运转，设计人员应为每个转向轴使用一个车轮梯形机构，使所有车轮在转向时围绕同一中心转动。如果用于转向的转向杆形状发生变化或不配合，影响制动系统的正常工作，改变转向控制装置正中心的轴距弦角，甚至改变转向梯形机构，导致轮胎负荷异常；然而，内外轮的实际转向情况并不符合理想的阿克曼条件，因此车轮在转动过程中会受到内部惯性力的作用，造成轮胎侧偏，从而引起轮胎受损[4]。除了胎压、轮胎负荷、车轮动平衡、转向系统与悬架之间的运动干涉、驾驶习惯和工况等因素外，另一个影响前轮位移调整参数的因素往往是前轮定位参数不合理。前轮外倾角和前束数值的不合理是导致轮胎异常磨损的主要原因。因此，本文针对汽车前轮定位参数对轮胎异常磨损进行分析、测试，寻找降低轮胎异常磨损的方法。第2章前轮外倾和前轮前束影响轮胎异常磨损机理为了使汽车自动回到正确的位置，保持平稳的直线，转向轻便，减少轮胎磨损，前轮（转向轮）的安装，主要螺栓与前轴应有一定的相对位置称为前轮定位。前轮外倾角与前轮前束参数之间应有合理的关系。2.1前轮外倾角与轮胎磨损的关系前轮设置时，先设置前轮外倾角，然后插入前束协调外倾角角度，因此前轮外倾与前轮前束相互配合，这是影响轮胎异常磨损的主要因素。如图2.1所示，当车的两个前轮外倾角γ时，往往会绕旋转轴与地面的交点滚动，这意味着当车轮在道路上滚动时，与滚动的锥体相似，但受转向杆和结的限制，使车轮不倾向外移动。车轮中心施加的侧向力Fy使车轮无法向外滚动，且车轮与地面之间的接触处应具有外侧向力Fyγ。车轮将在地面上滚动和滑动，这会增加轮胎的磨损和前轮外倾角一般1.0°[5]。图2.2显示了前轮倾角与外倾角之间的比值曲线。轮胎的横向变形增加，导致轮胎表面胎面面积增加，轮胎承受的磨损程度也会加重。图2.1前轮外倾角与外倾侧向力图2.2前轮外倾角与外倾侧向力的关系图2.3显示了轮胎磨损和外倾角之间的关系。随着角度的增加，轮胎磨损增加。图2.3轮胎磨损与外倾角的关系曲线如果前轮外倾角度过大，前轮一侧会出现异常磨损（称为偏心磨损），当车辆由于前轮过大而直线行驶时，车辆集中在轮胎外缘，导致轮胎表面直线速度差异，导致胎面外侧与地面滑动，内侧与地面滑动，增加胎面外侧磨损，轮胎单面磨损，同样，如果前轮外倾角度过小，内侧胎面也会上升[6]。2.2前轮前束角与轮胎磨损的关系如图2.4所示，两个车轮之间的距离B小于后边缘与A和B之间的差值（A-B）之间的距离，称为前束值，前轮前束值一般为0-12mm，以消除前轮造成的负面后果以及A和B之间的差异。它也经常用于描述前轮的前束角Λ，为前轮中心线与车辆中心线之间的纵向角度。图2.4前轮前束值和前轮前束角的关系如图2.5所示，前束呈Λ角度，当车轮向前移动时，车轮将向内移动。轮轴驱动对车轮施加被动力。在车轮与地面接触时，轮胎将在地面满侧产生内部反应。这种力称为前束侧向力FyΛ。在侧向力的影响下，轮胎发生横向变形，其变形导向与前轮外倾角相反。车轮在车轮侧向力作用下的横向磨损导致轮胎在地面上滑动，并导致轮胎异常磨损。图2.5侧偏力分析示意图图2.6表示的是前束角和轮胎磨损之间的关系曲线。一旦束角变大，胎盖增大，胎面边缘会造成划伤磨损，如果值太大（太小），胎面外侧（内侧）会被严重磨损。图2.6轮胎磨损与前束角的关系曲线2.3前轮前束与前轮外倾角的匹配对轮胎磨损的影响如上所述，当车辆在水平良好的道路上直线行驶时，前外倾角会导致前轮侧向外变形，前束会导致前束向内侧向变形，因此，合理的前束在正确选择后可以保持一定角度，使车轮外倾角和前束相对变形相互抵消，使得车辆的前轮在移动过程中的横向滑动更少，进一步降低了轮胎的磨损程度[7]。2.3.1前轮前束角与外倾角合理匹配前轮前束角与外倾角的合理调整可分为生产匹配的设计和车辆使用匹配的动态调整，许多研究者对前轮外倾角和前束角的合理匹配设计方法进行了广泛深入的研究。目前，这些数据主要是通过计算、经验、统计和实验获得的，理论上还没有建立合理的算法。2.3.2根据轮胎特性合理选择前束角的设计匹配有外倾角γ时的地面侧向反作用力与外倾角、侧偏角α的关系式（2.1）式中：α—侧偏角，（°）；γ—外倾角，（°）；K—轮胎侧偏刚度，N／（°）；Kγ—轮胎外倾刚度，N／（°）。在稳态时，可以近似地考虑轮胎的转角，这就是前束角Λ。根据轮胎的曲线特性，在曲线转角时，在曲线转角时，在曲线转角时，在曲线转角时轮胎不提供侧向倾斜，侧向变形也应相等，且应尽量减少轮胎的磨损。按照该原则，有必要按照轮胎的性质来确定前述角度。由（1）式可得：（2.2）例如。对于子午线轮胎（185/65R14），前轮刚度为7665n/行，曲线刚度为50176n/行。假设前轮外倾角为1°。根据公式（2），前束角为0.153°。根据子午线轮胎模型，轮胎直径为596.1mm，因此其值约为3.18mm，更为合理。2.3.3根据前轮侧滑量及时调整前束的动态匹配如果调整前轮的参数不正确，前轮在直线上运动时会侧滑，形成前轮平行。前轮角度引起的外倾角侧向量和前轮角度侧向量不能相互补偿。如，在其他定位参数不变的情况下，东风EQ1090型汽车的前束由8-12mm改为2-6mm。相关数据显示，虽然部分车辆的数值在设计值范围内，但前轮平行度达不到国家标准；另一方面，将前束横向调零后，在前轮数值中检测到前束，发现数值并没有在设计值的范围，这也表明了原来的设计值不满足要求[8]。例如。北京BJ212以零侧滑调整新车前束，然后在前轮的数值中检测前束。看来只有50%左右的数值在设计范围内，为了保证前轮正常运转，需要及时演示前轮的平行度，评估前轮数值中的前轮脚趾是否与前轮的摄像头角度合理对应，前轮水平的检测方法有两种：四轮牵引仪的静态检测和试验台上检测侧滑量的动态检测。2.4样车前轮轮胎磨损分析在外倾角处的外倾侧向力根本没有办法和由前束值导致的前述侧向力持平，并且车轮移动的时候也会造成轮胎侧向滑移，使得胎面的磨损痕迹加重。对于非独立前悬架的轻型客车，前轮外倾角基准值左右均为1°，前轮外倾角参考值为1-3mm，车轮表面的前轮轴承从外到后有明显的磨损痕迹，四轮导向时，前轮外倾角分别为角度和前轮轮缘：前轮轴承左右前轮角度满足基本要求，前束值过大，根据以上理论分析，可以看出试验车前部应用的磨损痕迹是由于测量的前束值5.1mm太大，造成异常磨损。外倾角产生的外倾角侧向力不能与前束值产生的侧脚完全平衡。当车轮滚动时，轮胎就会出现侧偏现象，导致胎面侧边出现磨损痕迹。第3章前束值影响前轮侧滑量试验在正确选择前轮安装角的情况下，对于非独立悬架，前轮的平行度主要取决于前束角的大小。前轮侧倾试验值应反映前轮调整参数的准确性，试验车前轮侧倾试验应分析验证前轮平行度的变化规律。3.1样车前轮侧滑试验根据GB7258-2004，方向盘侧向位移的试验方法是通过试验车辆的侧向脱甜试验进行的。GB7258-2004规定车辆的侧向滑动量如下：通过调整转向杆的长度并改变其值，讨论了前轮与其值的关系，当前束值逐渐调整为：-1.0mm、0mm、1.0mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm时，其结果见表3.1。表3.1样车小同前束值对应的侧滑试验结果前轮前束值T/mm-1.00.01.02.03.04.05.06.0前轮侧滑量S/(m/km)-7.0-6.0-4.6-3.8-1.7+3.2+4.8+6.5注:侧滑试验台滑板向外侧滑动为正3.2前轮侧滑量与前束值关系曲线如图3.1所示，定义了以横坐标系为值，坐标系为横向阶跃值。根据表3.1中的试验数据，在该坐标系中，绘制了前轮的试验曲线，该曲线随前束值的变化而变化。图3.1前轮侧滑量与前束值关系试验曲线3.3试验结果分析（1）前束值影响侧滑量分析表3.1显示了试验车辆（外倾角1°）。当前束值从-1.0m调整到6.0mm时，轮胎的轮胎侧在-6.0-+6.5m/km范围内。如图3.1所示，在不考虑测量误差影响的情况下，前轮基本上与前束值成线性关系。如果正前束值太大（如6.0mm），轮胎侧滑量会很大（例如+6.5m/km）。如果负前束值太大（如-1.0mm），轮胎的负侧滑会很大（如-7.0M/km），这意味着如果该值太大或太小，都会导致轮胎侧滑严重。基于最小侧滑量的前束值与外倾角合理匹配分析当试验车辆的前束角值为3.0mm时，即前轮侧向绝对值最小为1.7m/km。当试验车辆的前束值为2.0mm时，前轮侧滑量绝对值增大为3.8m/km，均满足国家标准小于5m/km，在对比前后状况时，可以确定侧滑量越小，内倾角和外倾角之间的配合越好，轮胎磨损越小。从图3.1可以看出，当前束值约为3.4mm时，前轮为0段，而前束值3.4mm已不在参考值前束1-3mm范围内，说明原设计值前束不理想或随工况变化而变化。数据表明，当前轮磨耗从1米/公里增加到5米/公里时，前轮异常磨损将增加140%，轮胎磨损和侧滑量成正比，并且对于乘用车，有必要在前轮侧滑量不小于三米，每公里的时候对前束值进行调整。（3）减少小车前轮异常磨损的措施考虑到试验车测得前束值为5.1mm，前轮外倾角度为1°，因不匹配而造成异常磨损的原因，考虑到前轮侧面的侧滑量，应将前束值调整到3.0-3.4mm的范围，进一步减小前轮的损耗。第4章结论（1）前轮外倾角与前束值这两个因素相互干扰，相互制约，也是导致轮胎异常磨损的主要因素，因此在汽车设计的时候，一定要着重关注前轮外倾角的设计。（2）前轮外倾角一定时，可根据轮胎侧偏刚度和轮胎外倾刚度选择前轮前束值，实现两者合理匹配，达到降低轮胎磨损的