发展历史论文：浅析汽车轮胎

发展历史论文：浅析汽车轮胎

摘要：本文从轮胎的发展历史、功能、结构、分类、匹配、发展趋势等几个方面介绍轮胎的相关知识。

关键词：发展历史功能结构分类匹配发展趋势

0 引言

随着社会的不断进步，人的生活空间不断加大，出行方式不断改善，人们享受着文明的成果。其高科技产物——汽车，是现代生活的主角。轮胎是汽车的重要部件之一。轮胎性能直接影响车辆的优劣。轮胎固定在轮辋上，支撑着车辆负载，传递着车辆的牵引力、制动力、转向力，减轻和吸收行驶时来自路面的振动和冲击，满足车辆的行驶性能并降低行驶时的噪音。

1 轮胎的简史

1.1 轮胎的演变

早期轮胎是由木头制成的，从古代的战车和国外的绅士马车上可以看出。探险家哥伦布1493-1496年到达西印度群岛时发现当地孩子玩耍的橡胶硬块。处于好奇把橡胶硬块带回国内，若干年后橡胶得到了广泛应用，车轮也由木质变成橡胶。但是橡胶轮胎是实芯的，行走不方便，而且噪声大。1885年英国汤姆生发明空气轮胎，其舒适性与滚动阻力都比实芯轮胎好得多，但是负荷小，无法充气。1888年邓录普发

明了充气轮胎，提高了负荷量，减小了滚动阻力。不久威尔奇发明了有钢丝圈结构的轮胎。1890年dunlop和weleh两家公司联合生产带钢丝圈结构的充气轮胎。1893年第一次采用棉帘布制造轮胎。1896年美国古德里奇公司造出了充气轮胎。

1.2 骨架材料的发展

①棉帘线，1892年邓录普提出用无纬线的织物制轮胎的设想。②人造丝，1923年第一次出现人造丝帘线。③钢丝帘线，三十年代初，钢丝帘线开始在轮胎结构中应用。其特点是强度高、伸长小，制得的轮胎耐磨性和耐冲击性好。④尼龙帘线，早在1942年，尼龙帘线就应用于制造军用轮胎。具有强度高、密度小、弹性好、吸湿率低、耐冲击强度高等优点。⑤玻璃纤维，四十年代初，美国固特异和费尔斯通公司开始研究用玻璃纤维制造轮胎。⑥聚酯帘线，六十年代初美国用聚酯帘线制造轮胎。⑦芳纶(b纤维)，其70年代被研究制成功，其主要特点是强度高，伸长率小、耐热性好。

2轮胎的功能

①支撑汽车各部件，承受汽车重量，使汽车能够载人或者载货。②传递驱动力、转向力和制动力，使驾驶人员能够对汽车进行操控。轮胎对汽车安全性、操控性、舒适性有非常大的影响。③减小行驶阻力和能量消耗。④减缓行驶冲击，

改善行驶条件，同时保护汽车和路面。轮胎作为一个弹性体，可以有效缓解地面对汽车的冲击，提高舒适性。

3轮胎的结构

3.1 胎面，其与地面接触，驱动、制动、防滑、减震和保护胎体，胎面的磨损直接影响轮胎使用寿命。不同厂家的轮胎因材料、配方、工艺、花纹结构所表现出的特性是不同的。胎面花纹可分为4种基本类型：纵向花纹、横向花纹、越野花纹和混合花纹。

3.2 胎肩，也称为支撑部，是胎面与胎侧的连接过渡带，支撑胎面，防止胎面滑移。

3.3 胎侧，用来防止胎体受机械损伤和其它外界作用(如泥、水等)的橡胶覆盖层称为胎侧。保护胎体，耐屈挠。胎侧主要是在屈挠状态下工作，因此胎侧的厚度可以稍薄，但它能有效地承受多次屈挠应力，并应有很好的耐光、耐臭氧老化的性能。

3.4 花纹沟，在轮胎上布满了花纹，纵横交错，纵向沟可以增加侧向抓地力，防止车辆侧滑，提高安全性；侧向沟可以提高纵向抓地力和驱动力，缩短制动距离和加速时间。

3.5 胎圈，用来使外胎固定在轮辋上而不易伸张的刚性部分称为胎圈。其能在车辆运行时抵抗使外胎脱离轮辋的作用力。

4 轮胎的分类

轮胎种类繁多，根据轮胎结构、用途、载荷能力、季节等因素进行综合分类如下：

4.1 按结构可分为：普通轮胎(斜交胎)和子午线轮胎。

普通轮胎(斜交胎)：胎侧刚性强，侧向稳定性好；耐磨性、高速性、缓冲性、操作安全性均较子午线胎差。

子午线轮胎：耐磨性高；高速性、减振性、操作安全性好，抓着力强，滚动阻力小、节油；侧向稳定性、低速舒适性差。

4.2 按用途可分为：汽车轮胎、工程机械轮胎、农业和林业机械轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎、工业车辆轮胎、畜力车轮胎、人力车轮胎。

4.3 按照使用季节分为：夏季胎、四季胎、冬季胎。

夏季胎侧重于轮胎的操纵稳定性。轮胎花纹块较粗，通常为不对称或者单导向花纹。

四季胎胎纹细一点，沟槽多而深，侧重于乘坐舒适性，兼顾冬季胎和夏季胎的特点，但远不及冬季胎和夏季胎的效果。

冬季胎采用低温配方，其橡胶较软，可以保证轮胎在低温下的柔韧性，能提高冰雪路面的抓地力。

5 轮胎的匹配

汽车行使时，汽车能够与地面接触的唯一媒介就是轮胎。随着汽车性能不断提高，对轮胎的性能也提出了更高的要求。汽车的操纵稳定性，舒适性，动力性、经济性、制动性、震动噪声的性能，都是轮胎发挥和展现出来的。对车辆匹配轮胎是工程技术人员的责任，应该从以下几个方面进行。

5.1 轮胎与轮辋的匹配。轮胎与轮辋就相当于鞋和脚，众所周知，多大的脚就穿多大的鞋，鞋子小蹩脚；鞋子大，松旷不舒服。

①轮胎与轮辋直径的匹配。

轮胎和轮辋的最佳搭配尺寸可在轮胎的侧壁标示上查到，如：标准轮辋是7jj，轮胎名义直径为15英寸，则表示这个轮辋与轮胎是最佳搭配。

②轮胎与轮辋宽度的匹配。

相同的轮胎宽度，因轮胎的设计用途，结构等原因，标配的轮辋不一样。

轮辋过窄，会使轮胎的胎壁无法舒展，胎肩位置有可能会触及地面。胎壁会比正常的安装凸出许多，汽车在崎岖路面行驶时凸出的软弱胎壁就很容易受到伤害，甚至爆胎。

轮辋过宽，首先轮胎会很难安装，安装时需要胎边膨胀很宽才能密封，结果就会造成胎壁沿轮辋边扩散性放大，胎

壁会比正常的安装舒张很多，尤其是气压过高的情况下，会造成轮胎胎冠受力加大，增加这部分的不规则磨损。

轮辋合适，不但可以提高轮胎的使用寿命，而且还可以提高车辆的使用安全性和舒适性。

5.2 轮胎气压的匹配。轮胎气压的大小对车辆的行驶安全、动力性、经济性、舒适性、稳定性有很大的影响。

气压过低：受轮胎结构的影响，压力主要集中在胎冠两侧，中间压力相对较小，增加了轮胎与地面的受力面积，整车油耗会增加，经济性下降。由于胎冠两侧的非正常磨损，缩短了轮胎的使用寿命。

压力过高：压力主要集中在胎冠上，由于轮胎与地面的接触面积减小，轮胎与地面的抓地力降低，影响车辆的制动性和操纵稳定性。

5.3 四季胎，夏季胎、冬季胎的匹配。常说的四季胎、夏季胎和冬季胎区别在于他们所用的材料和胎面花纹不一样，因而产生的效果也不尽相同。四季胎就是全天候的，一年四季都可以使用；夏季胎、冬季胎侧重于极端天气下使用，而且其性能也极为显著。通过加速性能、制动性能、操控性能3方面试验对四季胎、夏季胎、冬季胎在各种路面下进行对比分析。

轮胎的加速性能测试如下表1