轮胎的侧偏特性
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大尺寸轮胎
大尺寸轮胎 子午线轮胎 钢丝子午线轮胎 斜交轮胎 侧偏刚度小 纤维子午线轮胎
小尺寸轮胎
9
侧偏刚度大
第二节 轮胎的侧偏特性
（1）扁平率小，k大
B H
扁平率=(H/B)×100% × 扁平率
10
第二节 轮胎的侧偏特性
一些车型轮胎的型号及扁平率 车型 新雅阁 奔驰 S320 奔驰 LORINSER 轮胎型号 普利斯通 205/65R15 米其林 225/60R16 W 米其林 275/30 ZR19 轮辋 直径
u'
∆u
Fy < FZϕl
Fy ≥ FZϕl
c
c
大于（或等于） 只有当侧向力 Fy 大于（或等于）车轮与路面 间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。 间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。
4
第二节 轮胎的侧偏特性
2）在弹性轮上作用侧向力 Fy
Fy
俯视图
FY
车轮静止
5
第二节 轮胎的侧偏特性
T
Z
FY
FY
0
Y
e
轮胎拖距 反而变小 车轮运动时受到侧向力（侧向力很大） 车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）
u X -= F+ T e
Z Y
20
Βιβλιοθήκη Baidu
第二节 轮胎的侧偏特性
随着侧偏力的进一步 加大， 加大，有更多的部分达 到附着极限， 到附着极限，直到整个 接地印迹发生侧滑， 接地印迹发生侧滑，因 而轮胎拖距会随着侧向 力的增大而逐渐变小； 力的增大而逐渐变小； 侧偏角为4-6度时回正 侧偏角为 度时回正 力矩最大，侧偏角再增 力矩最大， 大，回正力矩下降。 回正力矩下降。 回正力矩随垂直载荷的 增大而增加。 增大而增加。
2
第二节 轮胎的侧偏特性
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线 1.侧偏力FY
Fy
车轮中心沿Y轴方向 车轮中心沿 轴方向 将作用有侧向力Fy，相 将作用有侧向力 ， 应地在地面上产生作用 于车轮的侧向反作用力。 于车轮的侧向反作用力。 FY
3
第二节 轮胎的侧偏特性
1）在刚性轮上作用侧向力 Fy c c u u
21
第二节 轮胎的侧偏特性
轮胎的形式及结构参 数对回正力矩-侧偏角 数对回正力矩 侧偏角 特性有重要影响。 特性有重要影响。 在同样侧偏角下， 在同样侧偏角下，尺寸 大的轮胎一般回正力矩 较大。 较大。子午线轮胎的回 正力矩比斜交轮胎大。 正力矩比斜交轮胎大。 轮胎气压低， 轮胎气压低，接地印迹 场，轮胎拖距大，回正 轮胎拖距大， 力矩大。 力矩大。
2）在弹性轮上作用侧向力 Fy
Fy
FY 车轮滚动
6
第二节 轮胎的侧偏特性
FY
侧偏角α 轮胎接地印 迹中心的位移 方向与X轴的 方向与 轴的 夹角。 夹角。
+
0
Y
u
α
X
侧偏力为正时， 侧偏力为正时， 产生负侧偏角。 产生负侧偏角。
2.侧偏现象
α
当车轮有侧向弹性时，即使 当车轮有侧向弹性时，即使FY没有 达到侧向附着极限， 达到侧向附着极限，车轮行驶方向也 将偏离车轮平面的方向。 将偏离车轮平面的方向。
第五章 汽车的操纵稳定性
第二节 轮胎的侧偏特性
本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。 本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。 侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。 侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。
返回目录
1
第二节 轮胎的侧偏特性 外倾角γ 外倾角
一、轮胎的坐标系
Z 正回正力矩T 正回正力矩 Z 正外倾角 γ
第二节 轮胎的侧偏特性
轮胎胎面、路面粗糙程度、 轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
路面有薄 水层时， 水层时，由于 滑水现象，会 滑水现象， 出现完全丧失 侧偏力的情况。 侧偏力的情况。
18
第二节 轮胎的侧偏特性
四、回正力矩TZ
轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕 轴的力矩 轴的力矩， 轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该 力矩称为回正力矩。 力矩称为回正力矩。
随着外倾角的增大， 随着外倾角的增大，胎面与 路面的接触情况越来越差， 路面的接触情况越来越差，会 影响最大地面侧向反作用力 （侧向附着力）而损坏汽车的 侧向附着力） 极限性能。 极限性能。故，高速轿车采用 超宽断面轮胎， 超宽断面轮胎，转弯行驶时承
汽车轮胎
受大部分前侧向力的前外轮应 尽量垂直于路面， 尽量垂直于路面，即外倾角等 于零； 于零； 摩托车转弯时， 摩托车转弯时，车轮外倾角很
25
第二节 轮胎的侧偏特性
2.有外倾时FY与γ、α的关系
1）α=0 ）
F = F γ = kγγ Y Y
2）α≠0
F = F α + F γ = kα + kγγ Y Y Y
3）有γ，FY=0，即a点 ） ， ， 点
kα + kγγ = 0
α =−
kγγ k
26
第二节 轮胎的侧偏特性
4）γ过大对汽车产生 不良影响 影响轮胎与路面 的良好接触
侧偏角α 侧偏角 轮胎接地印迹中心的 位移方向与X轴的夹角 位移方向与 轴的夹角
过轮胎坐标系原点的 垂线与车轮平面的夹角 Y 正 TY
车轮行驶方向 X
α
正侧偏角
正翻转力矩 TX
O 正地面切向 反作用力F 反作用力 X 正地面法向 反作用力F 反作用力 Z
车轮旋转轴线 正地面侧向反作用力F 正地面侧向反作用力 Y
22
第二节 轮胎的侧偏特性
五、有外倾时轮胎的FY与外倾角γ、侧偏角α的关系
+
Z X
Y
Fy
向外滚开的趋势
O
Fγ Y
23
第二节 轮胎的侧偏特性
1.外倾侧向力FYγ
- + F γ = kγγ Y
kγ－外倾刚度。 外倾刚度。
24
第二节 轮胎的侧偏特性
α一定时，γ 一定时， 一定时 越大， 越大。 越大，FY越大。 增加的F 增加的 Y是由 γ作用的结果。 作用的结果。 作用的结果
摩托车轮胎
大，为了保证最大地面侧向反 作用力，其轮胎具有圆形断面。 作用力，其轮胎具有圆形断面。
27
第二节 轮胎的侧偏特性
4）γ过大对汽车产生 不良影响 影响轮胎与路面 的良好接触
5）外倾时产生的回正力矩
汽车轮胎
摩托车轮胎
28
第二节 轮胎的侧偏特性
29
第二节 轮胎的侧偏特性
本节内容结束
下一节
30
14
第二节 轮胎的侧偏特性
（3）轮胎气压高，k大
但气压过高 后刚度不再变 化。
15
第二节 轮胎的侧偏特性
（4）FX 越大，FY 越小
一定侧 偏角下， 偏角下，
FY1
驱动力增 加时， 加时，侧 偏力逐渐 有所减小。 有所减小。
FY2 FX2 FX1
16
第二节 轮胎的侧偏特性
（5）路面干湿状态
17
FY FY
e
FY
e
e—轮胎 — 拖距。 拖距。
轮胎拖距 变大
车轮静止时受到 侧向力
车轮运动时受到侧向力 （侧向力较小） 侧向力较小）
车轮运动时受到侧向力 侧向力较大） （侧向力较大） 19
第二节 轮胎的侧偏特性
四、回正力矩TZ
轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕 轴的力矩 轴的力矩， 轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该 力矩称为回正力矩。 力矩称为回正力矩。 +
u
7
第二节 轮胎的侧偏特性
3.FY－α曲线
F = kα Y
k—侧偏刚度，为 —侧偏刚度， 负值。 负值。是决定操纵 稳定性的重要轮胎 参数。 参数。 FY一定时希望侧偏 角越小越好， 角越小越好，所以 |k| 越大越好。 越大越好。
8
第二节 轮胎的侧偏特性
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。 轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
11
扁平率(%) 扁平率 65 60 30
宽度
第二节 轮胎的侧偏特性
12
第二节 轮胎的侧偏特性
（2）垂直载荷大，k大
13
第二节 轮胎的侧偏特性
α一定时， 一定时， 一定时 W大，FY大。 大 FY = kα ，即k 大。 垂直载荷过大 时，轮胎与地面 接触区的压力分 布不均匀， 布不均匀，使 k 反而有所减小。 反而有所减小。
大尺寸轮胎 子午线轮胎 钢丝子午线轮胎 斜交轮胎 侧偏刚度小 纤维子午线轮胎
小尺寸轮胎
9
侧偏刚度大
第二节 轮胎的侧偏特性
（1）扁平率小，k大
B H
扁平率=(H/B)×100% × 扁平率
10
第二节 轮胎的侧偏特性
一些车型轮胎的型号及扁平率 车型 新雅阁 奔驰 S320 奔驰 LORINSER 轮胎型号 普利斯通 205/65R15 米其林 225/60R16 W 米其林 275/30 ZR19 轮辋 直径
u'
∆u
Fy < FZϕl
Fy ≥ FZϕl
c
c
大于（或等于） 只有当侧向力 Fy 大于（或等于）车轮与路面 间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。 间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。
4
第二节 轮胎的侧偏特性
2）在弹性轮上作用侧向力 Fy
Fy
俯视图
FY
车轮静止
5
第二节 轮胎的侧偏特性
T
Z
FY
FY
0
Y
e
轮胎拖距 反而变小 车轮运动时受到侧向力（侧向力很大） 车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）
u X -= F+ T e
Z Y
20
Βιβλιοθήκη Baidu
第二节 轮胎的侧偏特性
随着侧偏力的进一步 加大， 加大，有更多的部分达 到附着极限， 到附着极限，直到整个 接地印迹发生侧滑， 接地印迹发生侧滑，因 而轮胎拖距会随着侧向 力的增大而逐渐变小； 力的增大而逐渐变小； 侧偏角为4-6度时回正 侧偏角为 度时回正 力矩最大，侧偏角再增 力矩最大， 大，回正力矩下降。 回正力矩下降。 回正力矩随垂直载荷的 增大而增加。 增大而增加。
2
第二节 轮胎的侧偏特性
二、轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线 1.侧偏力FY
Fy
车轮中心沿Y轴方向 车轮中心沿 轴方向 将作用有侧向力Fy，相 将作用有侧向力 ， 应地在地面上产生作用 于车轮的侧向反作用力。 于车轮的侧向反作用力。 FY
3
第二节 轮胎的侧偏特性
1）在刚性轮上作用侧向力 Fy c c u u
21
第二节 轮胎的侧偏特性
轮胎的形式及结构参 数对回正力矩-侧偏角 数对回正力矩 侧偏角 特性有重要影响。 特性有重要影响。 在同样侧偏角下， 在同样侧偏角下，尺寸 大的轮胎一般回正力矩 较大。 较大。子午线轮胎的回 正力矩比斜交轮胎大。 正力矩比斜交轮胎大。 轮胎气压低， 轮胎气压低，接地印迹 场，轮胎拖距大，回正 轮胎拖距大， 力矩大。 力矩大。
2）在弹性轮上作用侧向力 Fy
Fy
FY 车轮滚动
6
第二节 轮胎的侧偏特性
FY
侧偏角α 轮胎接地印 迹中心的位移 方向与X轴的 方向与 轴的 夹角。 夹角。
+
0
Y
u
α
X
侧偏力为正时， 侧偏力为正时， 产生负侧偏角。 产生负侧偏角。
2.侧偏现象
α
当车轮有侧向弹性时，即使 当车轮有侧向弹性时，即使FY没有 达到侧向附着极限， 达到侧向附着极限，车轮行驶方向也 将偏离车轮平面的方向。 将偏离车轮平面的方向。
第五章 汽车的操纵稳定性
第二节 轮胎的侧偏特性
本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。 本节主要研究轮胎的侧偏现象和侧偏特性。 侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。 侧偏特性是指侧偏力、回正力矩与侧偏角的关系。
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1
第二节 轮胎的侧偏特性 外倾角γ 外倾角
一、轮胎的坐标系
Z 正回正力矩T 正回正力矩 Z 正外倾角 γ
第二节 轮胎的侧偏特性
轮胎胎面、路面粗糙程度、 轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
路面有薄 水层时， 水层时，由于 滑水现象，会 滑水现象， 出现完全丧失 侧偏力的情况。 侧偏力的情况。
18
第二节 轮胎的侧偏特性
四、回正力矩TZ
轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕 轴的力矩 轴的力矩， 轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该 力矩称为回正力矩。 力矩称为回正力矩。
随着外倾角的增大， 随着外倾角的增大，胎面与 路面的接触情况越来越差， 路面的接触情况越来越差，会 影响最大地面侧向反作用力 （侧向附着力）而损坏汽车的 侧向附着力） 极限性能。 极限性能。故，高速轿车采用 超宽断面轮胎， 超宽断面轮胎，转弯行驶时承
汽车轮胎
受大部分前侧向力的前外轮应 尽量垂直于路面， 尽量垂直于路面，即外倾角等 于零； 于零； 摩托车转弯时， 摩托车转弯时，车轮外倾角很
25
第二节 轮胎的侧偏特性
2.有外倾时FY与γ、α的关系
1）α=0 ）
F = F γ = kγγ Y Y
2）α≠0
F = F α + F γ = kα + kγγ Y Y Y
3）有γ，FY=0，即a点 ） ， ， 点
kα + kγγ = 0
α =−
kγγ k
26
第二节 轮胎的侧偏特性
4）γ过大对汽车产生 不良影响 影响轮胎与路面 的良好接触
侧偏角α 侧偏角 轮胎接地印迹中心的 位移方向与X轴的夹角 位移方向与 轴的夹角
过轮胎坐标系原点的 垂线与车轮平面的夹角 Y 正 TY
车轮行驶方向 X
α
正侧偏角
正翻转力矩 TX
O 正地面切向 反作用力F 反作用力 X 正地面法向 反作用力F 反作用力 Z
车轮旋转轴线 正地面侧向反作用力F 正地面侧向反作用力 Y
22
第二节 轮胎的侧偏特性
五、有外倾时轮胎的FY与外倾角γ、侧偏角α的关系
+
Z X
Y
Fy
向外滚开的趋势
O
Fγ Y
23
第二节 轮胎的侧偏特性
1.外倾侧向力FYγ
- + F γ = kγγ Y
kγ－外倾刚度。 外倾刚度。
24
第二节 轮胎的侧偏特性
α一定时，γ 一定时， 一定时 越大， 越大。 越大，FY越大。 增加的F 增加的 Y是由 γ作用的结果。 作用的结果。 作用的结果
摩托车轮胎
大，为了保证最大地面侧向反 作用力，其轮胎具有圆形断面。 作用力，其轮胎具有圆形断面。
27
第二节 轮胎的侧偏特性
4）γ过大对汽车产生 不良影响 影响轮胎与路面 的良好接触
5）外倾时产生的回正力矩
汽车轮胎
摩托车轮胎
28
第二节 轮胎的侧偏特性
29
第二节 轮胎的侧偏特性
本节内容结束
下一节
30
14
第二节 轮胎的侧偏特性
（3）轮胎气压高，k大
但气压过高 后刚度不再变 化。
15
第二节 轮胎的侧偏特性
（4）FX 越大，FY 越小
一定侧 偏角下， 偏角下，
FY1
驱动力增 加时， 加时，侧 偏力逐渐 有所减小。 有所减小。
FY2 FX2 FX1
16
第二节 轮胎的侧偏特性
（5）路面干湿状态
17
FY FY
e
FY
e
e—轮胎 — 拖距。 拖距。
轮胎拖距 变大
车轮静止时受到 侧向力
车轮运动时受到侧向力 （侧向力较小） 侧向力较小）
车轮运动时受到侧向力 侧向力较大） （侧向力较大） 19
第二节 轮胎的侧偏特性
四、回正力矩TZ
轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕 轴的力矩 轴的力矩， 轮胎发生侧偏时，会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩，该 力矩称为回正力矩。 力矩称为回正力矩。 +
u
7
第二节 轮胎的侧偏特性
3.FY－α曲线
F = kα Y
k—侧偏刚度，为 —侧偏刚度， 负值。 负值。是决定操纵 稳定性的重要轮胎 参数。 参数。 FY一定时希望侧偏 角越小越好， 角越小越好，所以 |k| 越大越好。 越大越好。
8
第二节 轮胎的侧偏特性
三、轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。 轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
11
扁平率(%) 扁平率 65 60 30
宽度
第二节 轮胎的侧偏特性
12
第二节 轮胎的侧偏特性
（2）垂直载荷大，k大
13
第二节 轮胎的侧偏特性
α一定时， 一定时， 一定时 W大，FY大。 大 FY = kα ，即k 大。 垂直载荷过大 时，轮胎与地面 接触区的压力分 布不均匀， 布不均匀，使 k 反而有所减小。 反而有所减小。