《轮胎瞬态纵滑特性试验方法》

团体标准

T/CSAEXX－20XX

轮胎瞬态纵滑特性基础试验方法

Basictiretestingmethodfortransientlongitudinalslipproperty

（报批稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的该标准所涉必要专利信息连同支持性文件一并附上。

2021-XX-XX发布2021-XX-XX实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAEXX－20XX

轮胎瞬态纵滑特性基础试验方法

1范围

本标准规定了轮胎瞬态纵滑特性试验的基础方法。

本标准适用于轿车轮胎、轻型载重汽车轮胎。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T2977载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷

GB/T2978轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷

GB/T3730.3-1992汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸

GB/T6326轮胎术语及其定义

GB/T12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义

3术语和定义

GB/T2977、GB/T2978、GB/T3730.3-1992、GB/T6326、GB/T12549-2013界定的及下列术语和定

义适用于本标准。

3.1车轮几何和轮胎坐标系

3.1.1

车轮中心平面wheelplane

与车轮轮辋的两侧内边缘等距的平面（见图1）。

[来源：GB/T3730.3-1992，2.2]

3.1.2

车轮中心wheelcenter

车轮中心平面与车轮回转中心线的交点（见图1）。

[来源：GB/T3730.3-1992，2.3]

3.1.3

轮胎接地中心centeroftirecontact

车轮中心平面与地面的交线和车轮回转中心线在地面上的投影的交点（见图1）。

[来源：GB/T12549-2013，5.1.1]

3.1.4

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轮胎坐标系（X,Y,Z）tireaxissystem（X,Y,Z）

以轮胎接地中心为原点的右手直角坐标系。X轴为车轮中心平面和道路平面的交线，以车轮中心平

面的行进方向为正；Z轴为道路平面的法线，向上为正；Y轴在道路平面内，方向按照右手法则确定（见

图1）。

[来源：GB/T12549-2013，5.1.2]

图1轮胎坐标系

3.1.5

负载半径loadedradius

车轮中心到轮胎接地中心之间的距离。

��

3.1.6

侧倾角inclinationangle（camberangle）

轮�胎坐标系的X-Z平面与车轮中心平面之间的夹角（见图1）。

注：在轮胎坐标系下，从X-Z平面转向车轮中心平面，按照右手法则确定其正负符号。

3.1.7

侧偏角slipangle

轮�胎接地中心的行进方向与轮胎坐标系X轴之间的夹角（见图1）。

[来源：GB/T12549-2013，5.1.3]

注：在轮胎坐标系中，从X轴转到轮胎接地中心的行进方向，按右手法则来判断其正负符号，图1中

所示侧偏角为负值。

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3.2轮胎的滚动和滑移特性

3.2.1

自由滚动轮胎freerollingtire

有轮胎垂向载荷（见3.3.2），但没有驱动力矩（见3.3.11）或制动力矩（见3.3.12）作用的滚动轮胎。

注：自由滚动轮胎可以有侧偏角和侧倾角，且轮胎接地中心在路面上的轨迹可以是直线也可以是曲

线。

3.2.2

轮胎自由滚动速度tirefreerollingspeed

�

滚�动轮胎的转动角速度与轮胎有效滚动半径（见3.2.3）的乘积。

3.2.3

轮胎有效滚动半径tireeffectiverollingradius

�

自�由滚动轮胎滚动一周轮胎接地中心移动的距离除以2π所得的数值称为轮胎有效滚动半径。

3.2.4

轮胎行驶速度tiretrajectoryvelocity

轮胎的接地中心相对于路面的运动速度。

注：它在轮胎坐标系X方向的分量称为轮胎纵向速度（tirelongitudinalvelocity），它在轮胎坐标系Y

方向的分量称为轮胎侧向速度（tirelateralvelocity）。

3.2.5

轮胎纵向滑移速度tirelongitudinalslipangularvelocity

𝑠

驱�动或制动条件下的轮胎自由滚动速度与此时轮胎纵向速度之差。

注：车轮滚动角速度与车轮自由滚动角速度应在保持轮胎纵向速度相同的条件下测得。

3.2.6

轮胎纵向滑移率tirelongitudinalslipratio

或

�

轮�胎纵�向滑移率为轮胎纵向滑移速度与轮胎自由滚动速度的比值，表示为：

𝑠·························································（1）

�𝑠

式中：𝑠=��

——轮胎纵向滑移速度，单位为千米每小时（km/h）；

�𝑠

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——轮胎自由滚动速度，单位为千米每小时（km/h）；

轮胎纵向滑移率。

��——

轮胎纵向滑移率为轮胎纵向滑移速度与轮胎纵向速度的比值，表示为：

𝑠

·························································（2）

�𝑠

式中：�=𝑠

——轮胎纵向滑移速度，单位为千米每小时（km/h）；

轮胎纵向速度，单位为千米每小时（）；

�𝑠——km/h

轮胎纵向滑移率。

�—�—

3.3轮�胎的力和力矩

3.3.1

轮胎法向力tirenormalforce

�

路�面作用在轮胎上的力沿Z轴的分量。

3.3.2

轮胎垂向载荷tireverticalload

轮胎法向力的绝对值。

3.3.3

轮胎侧向力tirelateralforce

�

路�面作用在轮胎上的力沿Y轴的分量。

3.3.4

轮胎纵向力tirelongitudinalforce

�

路�面作用在轮胎上的力沿X轴的分量。

3.3.5

驱动力drivingforce

正的轮胎纵向力（X方向）。

[来源：GB/T12549-2013，5.2.6，有修改]

3.3.6

制动力breakingforce

负的轮胎纵向力（X方向）。

[来源：GB/T12549-2013，5.2.7，有修改]

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3.3.7

轮胎翻倾力矩tireoverturningmoment

�

路�面作用于轮胎上的力矩矢量使轮胎沿X轴旋转的分量。

3.3.8

轮胎滚动力矩tirerollingmoment

y

路M面作用于轮胎上的力矩矢量使轮胎沿Y轴旋转的分量。

3.3.9

轮胎回正力矩tirealigningtorque

z

路�面作用于轮胎上的力矩矢量使轮胎沿Z轴旋转的分量。

3.3.10

车轮扭矩wheeltorque

作用在车轮轮辋上绕车轮旋转轴的外力矩（见图1）。

[来源：GB/T12549-2013，5.3.4，有修改]

3.3.11

驱动力矩drivingtorque

等于正的车轮扭矩。

[来源：GB/T12549-2013，5.3.5]

3.3.12

制动力矩brakingtorque

等于负的车轮扭矩。

[来源：GB/T12549-2013，5.3.6]

3.4力和力矩系数

3.4.1

轮胎的纵向力系数tirelongitudinalforcecoefficient

轮胎纵向力与轮胎垂向负荷的比值。

3.4.2

轮胎驱动力系数tiredrivingforcecoefficient

轮胎驱动力与轮胎垂向载荷的比值。

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3.4.3

轮胎制动力系数tirebrakingforcecoefficient

轮胎制动力与轮胎垂向负荷的比值。

3.4.4

轮胎纵滑刚度（轮胎制动/制动刚度）tirelongitudinalstiffness(tirebraking/drivingstiffness）

轮胎纵向力相对于纵向滑移率的一阶导数。

轮胎纵滑刚度通常在零侧偏、零外倾和零纵向滑移率下确定。

3.4.5

轮胎纵滑刚度系数（轮胎制动/驱动刚度系数）tirelongitudinalstiffnesscoefficient(tirebraking/

drivingstiffnesscoefficient)

轮胎纵滑刚度与轮胎垂向负荷的比值。

3.4.6

驱动峰值摩擦系数peakcoefficientofdrivingadhesion

在规定的使用条件下，驱动力系数所能达到的最大值。

3.4.7

制动峰值摩擦系数peakcoefficientofbrakingadhesion

在规定的使用条件下，制动力系数所能达到的最大值。

3.4.8

驱动滑移摩擦系数slidecoefficientofdrivingadhesion

在规定的使用条件下，大驱动力矩作用导致轮胎空转状态时的轮胎的驱动力系数。

3.4.9

制动滑移摩擦系数slidecoefficientofbrakingadhesion

在规定的使用条件下，大制动力矩作用导致轮胎抱死状态时的轮胎制动力系数。

3.4.10

驱动摩擦系数比peak-to-slideratioofdrivingadhesion

驱动工况下的轮胎峰值摩擦系数与滑移摩擦系数的比值。

3.4.11

制动摩擦系数比peak-to-slideratioofbrakingadhesion

制动工况下的轮胎峰值摩擦系数与滑移摩擦系数的比值。

3.4.12

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轮胎纵向力载荷敏感度tirelongitudinalforceloadsensitivity

在任意给定的纵向滑移率下，轮胎纵向力相对于轮胎垂向载荷的变化率。

3.5瞬态transientstate

轮胎运动状态及由此运动状态导致的轮胎的力和力矩，在轮胎坐标系中随时间而改变的状态。

4试验条件

4.1试验环境温度

在轮胎停放和试验期间，试验轮胎周围环境温度应保持在24℃±3℃。对于特殊的试验研究，用户

可根据自己的需求来设定环境温度。

4.2试验设备

4.2.1总则

为确保试验的完整性和可靠性，用于实施轮胎瞬态纵滑特性试验的试验设备，满足以下要求。

4.2.2加载及定位系统要求

试验设备应具备加载及定位系统，且应满足以下条件：

a)在试验路面上实现轮胎垂向载荷的加载、设定轮胎侧倾角，并可施加制动力矩或驱动力矩；

b)满足轮胎瞬态纵滑特性试验对设备量程的要求，同时可以实现对加载半径、垂向负荷、侧偏角、

以及侧倾角的精确控制（最低精度应满足：加载精度为设备最大加载能力的±1.0%，角度精度

不低于±0.1°，加载半径精度不低于±0.5mm，车轮转速精度不低于±15rpm）。

4.2.3路面要求

试验设备应具备均一、稳定可靠的试验路面，且应满足以下条件：

a)保证在试验过程中不会出现与试验轮胎接触的路面发生弯曲、侧向偏移、剧烈磨损、裂缝、污

染以及表面过热等影响试验结果可靠性的情况；

b)试验路面应具有一定的粗糙度，以保证轮胎瞬态纵滑特性试验实施；

c)保证试验轮胎相对于试验路面的轮胎行驶速度可以满足轮胎瞬态纵滑特性试验的要求，且能准

确控制（最低精度±1km/h）。

室外试验设备的试验路面为真实路面，根据实际试验需求选择。

4.2.4传感测量系统要求

试验设备应具备准确可靠的传感测量系统，且应满足以下条件：

a)满足轮胎瞬态纵滑特性试验对传感测量系统量程的要求（任一传感器精度至少为满量程的

±1.0%）；

b)精确测量试验轮胎的转动角速度、行驶速度、侧倾角、负载半径、垂向载荷、纵向力及充气压

力等数据。

4.2.5数据采集系统要求

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试验设备应具备精确的数据采集系统，采样频率满足轮胎滚动一周最少采集32个点。

4.2.6其他要求

试验设备还应满足以下要求：

a)应根据设备运转负荷情况，定期进行监控（宜采用控制胎）、维护和标定检查，以保证试验数据

的稳定可靠；

b)若为控压试验，则试验设备应具有控压机构（气压最低控制精度应不低于±5kPa）。

5试验方法

5.1试验准备

5.1.1总则

试验前应对试验轮胎进行必要的测试前准备，这包括试验胎的选择与存放、轮胎轮辋的装配与停放、

参考试验条件的确定、必要试验信息的记录和轮胎预跑。

5.1.2试验胎的挑选和存放

轮胎的瞬态纵滑特性试验会造成轮胎胎面磨损，若试验过程涉及到多条轮胎的替换，为确保试验数

据的可比性，宜选择具有相近生产日期、相同批次、相同存储环境、相似使用历史及均匀性数据接近的

轮胎。试验前，轮胎应在试验环境温度下至少放置24h。

5.1.3轮胎与轮辋的装配

试验轮辋宜符合GB/T2977和GB/T2978规定的测量轮辋，需要遵循标准的安装程序。同时还需要：

确保轮胎与轮辋的接触面上没有损伤、缺陷和杂质；不能过度润滑，否则引起胎圈的滑移；在必要时采

用合适的适配器，以确保车轮总成能顺利安装到转轴上，且保证转向中心位置不变。

应给装配好的轮胎充气，使之充分稳定，实验室温度环境下停放至少3h。

注：如果轮胎在24h内曾装配和充过气，则无需停放。

5.1.4参考试验条件的确定

轮胎的垂向载荷由用户根据试验胎的负荷指数或实车载荷确定。

轮胎的充气压力（特指环境温度下的轮胎内压，不包括因行驶时温度升高而增加的气压）由用户根

据试验胎的最大气压和实车气压确定。

5.1.5试验信息记录

试验前宜记录必要的试验信息，包括以下内容：

a)轮胎编号；

b)轮胎的基本信息，包括规格、花纹、品牌、负荷指数、速度级别、最大气压、产地、生产编号；

c)试验轮辋类型和尺寸；

d)充气压力。

5.1.6预跑

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在正式试验前应对轮胎进行预跑，以消除制造及运输过程中产生的残余应力，预跑程序可参考表1

执行或由用户根据设备的试验能力和工作效率来设计。预跑后目测轮胎胎面应不出现明显的磨损。

注：如果试验胎在30min内执行过相同或相近的预跑程序，则无需重复预跑。

表1轮胎预跑试验程序

运行时间充气压力行驶速度侧倾角垂向载荷侧偏角

（s）（kPa）（km/h）（°）（N）（°）

1P0800Fz00

599P0800Fz00

1P0800Fz00

10P0800Fz01

20P0800Fz0-1

20P0800Fz01

20P0800Fz0-1

10P0800Fz00

1P0800Fz00

其中Fz0为轮胎负荷指数对应的负荷能力，P0为对应Fz0的充气压力。

5.2试验

5.2.1总则

轮胎瞬态纵滑特性受充气压力、轮胎行驶速度、侧倾角、轮胎垂向载荷、轮胎纵向滑移率、胎面磨

损量、环境温度等多维输入变量的影响。轮胎瞬态纵滑特性试验方法规定了满足胎面磨损量要求且正确

安装到试验设备上的试验轮胎，在确定的其他输入变量条件下完成一次轮胎瞬态纵滑特性试验的步骤。

5.2.2试验步骤

轮胎瞬态纵滑特性试验过程应包含以下步骤：

a)使完成试验准备、满足胎面磨损量要求且正确安装到试验设备上的试验轮胎处于与试验路面不

接触状态；

b)检查并调整试验轮胎充气压力、侧倾角、环境温度使之达到要求的数值；

c)进行零标：记录试验数据；

d)使试验轮胎相对于试验路面产生既定方向的运动，并达到要求的轮胎行驶速度；

e)使试验轮胎达到指定侧倾角，待状态稳定后进行下一步操作；

f)使试验轮胎压向路面，达到试验要求的垂直负荷，待状态稳定后进行下一步操作；

g)给轮胎施加驱动或制动力矩，使试验轮胎按照指定的纵向滑移率变化速率，采用sweep方式扫

掠产生纵向滑移运动（如：-3%—+30%—-30%—+3%），达到滑移率峰值时停留0.1s，连续记

录一个周期的测试结果，完成同一侧倾角下同一垂向载荷下的一个滑移率的测试；

h)继续进行f至g直到完成同一侧倾角下不同垂向载荷的所有滑移率测试；

i)重复步骤e至h完成所有侧倾角对应的测试序列；

j)去除载荷，使轮胎脱离试验路面；

k)停止试验路面。

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注：若试验涉及多个气压条件，则应将胎压调整到目标值后，多次重复上述的步骤。

5.3.3试验程序示例

试验程序是由多次轮胎瞬态纵滑特性试验组成的，一般采用输入变量嵌套循环的模式构造每次试验

的输入变量组合。通过改变输入变量在嵌套循环中的位置，可设计出多种试验程序。表2为轮胎瞬态纵滑

特性的试验程序示例。

表2轮胎瞬态纵滑特性试验程序示例

循环顺序：外内

程序编号输入变量1输入变量2输入变量3输入变量4

1#充气压力轮胎行驶速度侧倾角轮胎垂向载荷

2#充气压力轮胎行驶速度轮胎垂向载荷侧倾角

…………

表3为采用1#程序试验的示例，其中Fz0为轮胎负荷指数对应的负荷能力，P0为对应Fz0的充气压力。

表3轮胎瞬态纵滑特性的试验程序示例

行驶速度充气压力侧倾角垂向载荷滑移率滑移率变化速率滑移率峰值时间

（km/h）（kPa）（°）（N）（%）（%/s）（s）

0.4Fz0

60P00、±50.8Fz0-3→30→-30→3100.1

1.2Fz0

试验步骤应包含以下内容，其他程序可参照实施：

a)设定充气压力P0；

b)设定轮胎行驶速度60km/h；

c)设定第一个侧倾角（0°）；

d)设定第一个轮胎垂向载荷（0.4Fz0）；

e)设定纵向滑移率的变化范围、变化速率和滑移率峰值停留时间；

f)根据步骤a)到e)确定的输入变量条件，按5.2.2所述的试验步骤完成一次轮胎瞬态纵滑特性试验；

g)选择第二个轮胎垂向载荷（0.8Fz0），重复步骤a)到f)，执行试验并采集得到第二个载荷下的轮

胎瞬态纵滑特性试验数据；

h)选择第三个轮胎垂向载荷（1.2Fz0），重复步骤a)到f)，执行试验并采集得到第三个载荷下的轮

胎瞬态纵滑特性试验数据；

i)选择第二个侧倾角（5°），重复步骤a)到h)，执行试验并采集得到第二个侧倾角下的轮胎瞬态

纵滑特性试验数据；

j)选择第三个侧倾角（-5°），重复步骤a)到h)，执行试验并采集得到第三个侧倾角下的轮胎瞬态

纵滑特性试验数据；

k)结束试验。

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6试验数据及处理

6.1记录的试验数据

轮胎瞬态纵滑特性试验应记录如下试验数据：

a)轮胎纵向力（）；

轮胎法向力（）；

b)𝑠

轮胎行驶速度（）；

c)��V

d)轮胎转动角速度（）；

侧倾角（）；

e)Ω

充气压力（）；

f)�

环境温度（）。

g)��

注：各变量的数据��单位为公制。

其他推荐记录的试验数据包括：

a)轮胎侧向力（）；

轮胎回正力矩（）；

b)��

轮胎翻倾力矩（）；

c)��

车轮扭矩（）；

d)𝑠

轮胎滚动阻力矩（）；

e)��

负载半径（）。

f)��

注：各变量的数据�单�位为公制。

6.2试验数据处理要求

应对一个完整周期的测试数据进行滤波、野点剔除等处理，以得到准确的轮胎力和力矩特性。

应剔除轮胎均匀性对试验数据的影响。

6.3指标计算

6.3.1绘制曲线

试验数据处理后宜绘制以下曲线：

a)轮胎纵向力与轮胎纵向滑移率关系的曲线；

b)轮胎纵向力系数与轮胎纵向滑移率关系的曲线；

c)轮胎纵向力载荷敏感度与轮胎纵向滑移率关系的曲线。

6.3.2计算指标

试验数据处理后宜计算以下指标：

a)轮胎纵滑刚度：

提取试验载荷下纵向滑移率在±3%范围内的轮胎纵向力与试验数据，采用最小二乘法进行一元线性

方程拟合，将直线斜率作为轮胎的纵滑刚度。

设拟合方程为：

求解：�1=�1�1+�1

�2�2

��1,�1=�=1�1�=�=1(�1+�1�1�−�1�)12

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由最小值a1和b1的值，得到正规方程组：

��

��1��1�

�=11�=1

����

1=

2�

�1��1��1��1�

解得和，从而求得�=1�=1�=1

式中：为轮胎纵滑刚度，单位为；为纵向力，单位为；为滑移率，单位为。

�1�1�1(=�)1�1+�1N/%N%

轮胎纵滑刚度系数：

b)�1���1�1

将轮胎纵滑刚度除以对应的垂向载荷，得到轮胎纵滑刚度系数，即：

····························································(1)

��

式中：���=��

——轮胎纵滑刚度系数；

——轮胎纵滑刚度，单位为牛每百分比（N/%）；

���

——轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。

��

轮胎纵向力载荷敏感度：

�c)�

在确定的滑移率下（通常滑移率），0.8到之间，轮胎纵向力相对于轮胎垂向载荷的变

化率。

𝑠=3%����

·············································(2)

𝑠(𝑠,��)−𝑠(𝑠,0.8��)

式中：���(��,𝑠)=0.2��

——轮胎纵向力载荷敏感度；

——轮胎纵向滑移率，单位为百分比（%）；

���

——轮胎纵向力，单位为牛（N）；

𝑠

——轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。

𝑠

驱动峰值摩擦系数：

�d)�

·························································

𝑠_�_�

式中：𝑠_�_�=��(3)

——驱动峰值摩擦系数；

——轮胎驱动力最大值，单位为牛（N）；

𝑠_�_�

——轮胎垂向载荷，单位为牛（N）。

𝑠_�_�

制动峰值摩擦系数：

�e)�

···················································