【汽車前輪定位參數(shù)對(duì)輪胎異常磨損的影響淺析5300字（論文）】

汽車前輪定位參數(shù)對(duì)輪胎異常磨損的影響研究目錄TOC\o"1-2"\h\u15990摘要 122428第1章導(dǎo)致汽車輪胎異常磨損的因素 1208761.1人為因素 1298271.2不良路況 2303331.3前輪外傾角與前束值匹配不合理 26241第2章前輪外傾和前輪前束影響輪胎異常磨損機(jī)理 2168802.1前輪外傾角與輪胎磨損的關(guān)系 3172842.2前輪前束角與輪胎磨損的關(guān)系 4522.3前輪前束與前輪外傾角的匹配對(duì)輪胎磨損的影響 544302.4樣車前輪輪胎磨損分析 69774第3章前束值影響前輪側(cè)滑量試驗(yàn) 7302003.1樣車前輪側(cè)滑試驗(yàn) 7262543.2前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系曲線 749583.3試驗(yàn)結(jié)果分析 730185第4章結(jié)論 99540參考文獻(xiàn) 10摘要前輪定位參數(shù)是導(dǎo)致輪胎異常損壞的主要原因。在分析了汽車前輪外傾角和前束值之后對(duì)這兩種參數(shù)對(duì)輪胎異常磨損的影響程度進(jìn)行探究，從而找到了輪胎特性值和輪胎磨損原因之間的關(guān)系計(jì)算的方程式。在參考最小測(cè)桿的值對(duì)前述角值進(jìn)行調(diào)整之后，才能與前輪的前束角和前輪的外傾角完全對(duì)應(yīng)，從而使車輛行駛時(shí)前輪的磨損最小化。關(guān)鍵詞：前輪；定位參數(shù)；輪胎磨損第1章導(dǎo)致汽車輪胎異常磨損的因素1.1人為因素要是在駕駛的時(shí)候司機(jī)沒(méi)有注意到輪胎氣有沒(méi)有打充足，那么輪胎異常磨損也有可能是因?yàn)檩喬膺^(guò)足或者輪胎氣過(guò)少等因素造成的，而這幾個(gè)因素都屬于人為因素。首先，在輪胎氣打的過(guò)于充足的情況之下，輪胎上的橡膠都會(huì)被充足的輪胎氣頂開(kāi)，那么就會(huì)讓磨損的部位被突出，從而減小輪胎和地面之間的接觸面，造成磨損位置的壓力增大。在司機(jī)駕駛汽車的時(shí)候，因?yàn)檩喬ブ虚g部位太過(guò)突出，并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，輪胎中間的移速都要比輪胎兩邊的移速大，這就造成了胎冠受損嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)磨光胎面的異?，F(xiàn)象[1]。其次，要是輪胎內(nèi)的氣沒(méi)有打足，那么車輪在車身的壓力之下就會(huì)產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致最外部的胎面內(nèi)陷，使得輪胎兩端胎面直接和地面接觸，使得輪胎胎面兩邊的壓力增大，造成輪胎胎面兩端的磨損情況比中部磨損的情況更為嚴(yán)重?？傊?，輪胎的充氣量不合適會(huì)導(dǎo)致不正常、不均勻的磨損，在駕駛的情況下，駕駛員的工作不正常、駕駛習(xí)慣不好等也是需要考慮的因素。剛在路上領(lǐng)到駕照的新人更容易緊張、忘記駕駛技術(shù)或反應(yīng)遲緩。當(dāng)他們準(zhǔn)備在路上設(shè)置速度時(shí)，他們突然從低速轉(zhuǎn)為不合適的高速，或者他們沒(méi)有注意到他們必須在前面減速和剎車。當(dāng)他們走得太快時(shí)，他們甚至忽略了拐角處輪胎的最大承載能力，也不減速。這些不恰當(dāng)?shù)鸟{駛操作會(huì)加劇輪胎的異常損壞，降低汽車內(nèi)部機(jī)構(gòu)的使用壽命。1.2不良路況汽車路況是一個(gè)外部不可控因素，一般情況下，路面為中高兩端低。為了防止汽車被甩出賽道，彎道路面的構(gòu)造是外高內(nèi)低，使車輛的載重不同，磨損不均，特別是遇到不平不平不平的路況時(shí)，路面不平整，甚至有尖石散落。一旦汽車的輪胎表面接觸到這些尖銳的固定裝置，就很容易劃傷和損壞；應(yīng)該提到的是，擁擠在客貨兩用車中并不少見(jiàn)，但這也是輪胎故障的個(gè)人原因[2]。汽車運(yùn)輸過(guò)程中，如果每次運(yùn)輸過(guò)程都嚴(yán)重超載，會(huì)造成輪胎壓力過(guò)大，導(dǎo)致輪胎起火，降低車腳的剛度，很可能導(dǎo)致車軸傾斜。如果彎曲方向是上下，車輪很容易向外傾斜，從而導(dǎo)致車身翻滾。此外，這些因素在實(shí)際駕駛過(guò)程中會(huì)相互影響，造成更嚴(yán)重的磨損[3]。1.3前輪外傾角與前束值匹配不合理為了防止車輛打滑，并使車輪在轉(zhuǎn)向過(guò)程中保持運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)為每個(gè)轉(zhuǎn)向軸使用一個(gè)車輪梯形機(jī)構(gòu)，使所有車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)圍繞同一中心轉(zhuǎn)動(dòng)。如果用于轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向桿形狀發(fā)生變化或不配合，影響制動(dòng)系統(tǒng)的正常工作，改變轉(zhuǎn)向控制裝置正中心的軸距弦角，甚至改變轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致輪胎負(fù)荷異常；然而，內(nèi)外輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向情況并不符合理想的阿克曼條件，因此車輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到內(nèi)部慣性力的作用，造成輪胎側(cè)偏，從而引起輪胎受損[4]。除了胎壓、輪胎負(fù)荷、車輪動(dòng)平衡、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架之間的運(yùn)動(dòng)干涉、駕駛習(xí)慣和工況等因素外，另一個(gè)影響前輪位移調(diào)整參數(shù)的因素往往是前輪定位參數(shù)不合理。前輪外傾角和前束數(shù)值的不合理是導(dǎo)致輪胎異常磨損的主要原因。因此，本文針對(duì)汽車前輪定位參數(shù)對(duì)輪胎異常磨損進(jìn)行分析、測(cè)試，尋找降低輪胎異常磨損的方法。第2章前輪外傾和前輪前束影響輪胎異常磨損機(jī)理為了使汽車自動(dòng)回到正確的位置，保持平穩(wěn)的直線，轉(zhuǎn)向輕便，減少輪胎磨損，前輪（轉(zhuǎn)向輪）的安裝，主要螺栓與前軸應(yīng)有一定的相對(duì)位置稱為前輪定位。前輪外傾角與前輪前束參數(shù)之間應(yīng)有合理的關(guān)系。2.1前輪外傾角與輪胎磨損的關(guān)系前輪設(shè)置時(shí)，先設(shè)置前輪外傾角，然后插入前束協(xié)調(diào)外傾角角度，因此前輪外傾與前輪前束相互配合，這是影響輪胎異常磨損的主要因素。如圖2.1所示，當(dāng)車的兩個(gè)前輪外傾角γ時(shí)，往往會(huì)繞旋轉(zhuǎn)軸與地面的交點(diǎn)滾動(dòng)，這意味著當(dāng)車輪在道路上滾動(dòng)時(shí)，與滾動(dòng)的錐體相似，但受轉(zhuǎn)向桿和結(jié)的限制，使車輪不傾向外移動(dòng)。車輪中心施加的側(cè)向力Fy使車輪無(wú)法向外滾動(dòng)，且車輪與地面之間的接觸處應(yīng)具有外側(cè)向力Fyγ。車輪將在地面上滾動(dòng)和滑動(dòng)，這會(huì)增加輪胎的磨損和前輪外傾角一般1.0°[5]。圖2.2顯示了前輪傾角與外傾角之間的比值曲線。輪胎的橫向變形增加，導(dǎo)致輪胎表面胎面面積增加，輪胎承受的磨損程度也會(huì)加重。圖2.1前輪外傾角與外傾側(cè)向力圖2.2前輪外傾角與外傾側(cè)向力的關(guān)系圖2.3顯示了輪胎磨損和外傾角之間的關(guān)系。隨著角度的增加，輪胎磨損增加。圖2.3輪胎磨損與外傾角的關(guān)系曲線如果前輪外傾角度過(guò)大，前輪一側(cè)會(huì)出現(xiàn)異常磨損（稱為偏心磨損），當(dāng)車輛由于前輪過(guò)大而直線行駛時(shí)，車輛集中在輪胎外緣，導(dǎo)致輪胎表面直線速度差異，導(dǎo)致胎面外側(cè)與地面滑動(dòng)，內(nèi)側(cè)與地面滑動(dòng)，增加胎面外側(cè)磨損，輪胎單面磨損，同樣，如果前輪外傾角度過(guò)小，內(nèi)側(cè)胎面也會(huì)上升[6]。2.2前輪前束角與輪胎磨損的關(guān)系如圖2.4所示，兩個(gè)車輪之間的距離B小于后邊緣與A和B之間的差值（A-B）之間的距離，稱為前束值，前輪前束值一般為0-12mm，以消除前輪造成的負(fù)面后果以及A和B之間的差異。它也經(jīng)常用于描述前輪的前束角Λ，為前輪中心線與車輛中心線之間的縱向角度。圖2.4前輪前束值和前輪前束角的關(guān)系如圖2.5所示，前束呈Λ角度，當(dāng)車輪向前移動(dòng)時(shí)，車輪將向內(nèi)移動(dòng)。輪軸驅(qū)動(dòng)對(duì)車輪施加被動(dòng)力。在車輪與地面接觸時(shí)，輪胎將在地面滿側(cè)產(chǎn)生內(nèi)部反應(yīng)。這種力稱為前束側(cè)向力FyΛ。在側(cè)向力的影響下，輪胎發(fā)生橫向變形，其變形導(dǎo)向與前輪外傾角相反。車輪在車輪側(cè)向力作用下的橫向磨損導(dǎo)致輪胎在地面上滑動(dòng)，并導(dǎo)致輪胎異常磨損。圖2.5側(cè)偏力分析示意圖圖2.6表示的是前束角和輪胎磨損之間的關(guān)系曲線。一旦束角變大，胎蓋增大，胎面邊緣會(huì)造成劃傷磨損，如果值太大（太小），胎面外側(cè)（內(nèi)側(cè)）會(huì)被嚴(yán)重磨損。圖2.6輪胎磨損與前束角的關(guān)系曲線2.3前輪前束與前輪外傾角的匹配對(duì)輪胎磨損的影響如上所述，當(dāng)車輛在水平良好的道路上直線行駛時(shí)，前外傾角會(huì)導(dǎo)致前輪側(cè)向外變形，前束會(huì)導(dǎo)致前束向內(nèi)側(cè)向變形，因此，合理的前束在正確選擇后可以保持一定角度，使車輪外傾角和前束相對(duì)變形相互抵消，使得車輛的前輪在移動(dòng)過(guò)程中的橫向滑動(dòng)更少，進(jìn)一步降低了輪胎的磨損程度[7]。2.3.1前輪前束角與外傾角合理匹配前輪前束角與外傾角的合理調(diào)整可分為生產(chǎn)匹配的設(shè)計(jì)和車輛使用匹配的動(dòng)態(tài)調(diào)整，許多研究者對(duì)前輪外傾角和前束角的合理匹配設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了廣泛深入的研究。目前，這些數(shù)據(jù)主要是通過(guò)計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)獲得的，理論上還沒(méi)有建立合理的算法。2.3.2根據(jù)輪胎特性合理選擇前束角的設(shè)計(jì)匹配有外傾角γ時(shí)的地面?zhèn)认蚍醋饔昧εc外傾角、側(cè)偏角α的關(guān)系式（2.1）式中：α—側(cè)偏角，（°）；γ—外傾角，（°）；K—輪胎側(cè)偏剛度，N／（°）；Kγ—輪胎外傾剛度，N／（°）。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以近似地考慮輪胎的轉(zhuǎn)角，這就是前束角Λ。根據(jù)輪胎的曲線特性，在曲線轉(zhuǎn)角時(shí)，在曲線轉(zhuǎn)角時(shí)，在曲線轉(zhuǎn)角時(shí)，在曲線轉(zhuǎn)角時(shí)輪胎不提供側(cè)向傾斜，側(cè)向變形也應(yīng)相等，且應(yīng)盡量減少輪胎的磨損。按照該原則，有必要按照輪胎的性質(zhì)來(lái)確定前述角度。由（1）式可得：（2.2）例如。對(duì)于子午線輪胎（185/65R14），前輪剛度為7665n/行，曲線剛度為50176n/行。假設(shè)前輪外傾角為1°。根據(jù)公式（2），前束角為0.153°。根據(jù)子午線輪胎模型，輪胎直徑為596.1mm，因此其值約為3.18mm，更為合理。2.3.3根據(jù)前輪側(cè)滑量及時(shí)調(diào)整前束的動(dòng)態(tài)匹配如果調(diào)整前輪的參數(shù)不正確，前輪在直線上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)側(cè)滑，形成前輪平行。前輪角度引起的外傾角側(cè)向量和前輪角度側(cè)向量不能相互補(bǔ)償。如，在其他定位參數(shù)不變的情況下，東風(fēng)EQ1090型汽車的前束由8-12mm改為2-6mm。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，雖然部分車輛的數(shù)值在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，但前輪平行度達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，將前束橫向調(diào)零后，在前輪數(shù)值中檢測(cè)到前束，發(fā)現(xiàn)數(shù)值并沒(méi)有在設(shè)計(jì)值的范圍，這也表明了原來(lái)的設(shè)計(jì)值不滿足要求[8]。例如。北京BJ212以零側(cè)滑調(diào)整新車前束，然后在前輪的數(shù)值中檢測(cè)前束?？磥?lái)只有50%左右的數(shù)值在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，為了保證前輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要及時(shí)演示前輪的平行度，評(píng)估前輪數(shù)值中的前輪腳趾是否與前輪的攝像頭角度合理對(duì)應(yīng)，前輪水平的檢測(cè)方法有兩種：四輪牽引儀的靜態(tài)檢測(cè)和試驗(yàn)臺(tái)上檢測(cè)側(cè)滑量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。2.4樣車前輪輪胎磨損分析在外傾角處的外傾側(cè)向力根本沒(méi)有辦法和由前束值導(dǎo)致的前述側(cè)向力持平，并且車輪移動(dòng)的時(shí)候也會(huì)造成輪胎側(cè)向滑移，使得胎面的磨損痕跡加重。對(duì)于非獨(dú)立前懸架的輕型客車，前輪外傾角基準(zhǔn)值左右均為1°，前輪外傾角參考值為1-3mm，車輪表面的前輪軸承從外到后有明顯的磨損痕跡，四輪導(dǎo)向時(shí)，前輪外傾角分別為角度和前輪輪緣：前輪軸承左右前輪角度滿足基本要求，前束值過(guò)大，根據(jù)以上理論分析，可以看出試驗(yàn)車前部應(yīng)用的磨損痕跡是由于測(cè)量的前束值5.1mm太大，造成異常磨損。外傾角產(chǎn)生的外傾角側(cè)向力不能與前束值產(chǎn)生的側(cè)腳完全平衡。當(dāng)車輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎就會(huì)出現(xiàn)側(cè)偏現(xiàn)象，導(dǎo)致胎面?zhèn)冗叧霈F(xiàn)磨損痕跡。第3章前束值影響前輪側(cè)滑量試驗(yàn)在正確選擇前輪安裝角的情況下，對(duì)于非獨(dú)立懸架，前輪的平行度主要取決于前束角的大小。前輪側(cè)傾試驗(yàn)值應(yīng)反映前輪調(diào)整參數(shù)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)車前輪側(cè)傾試驗(yàn)應(yīng)分析驗(yàn)證前輪平行度的變化規(guī)律。3.1樣車前輪側(cè)滑試驗(yàn)根據(jù)GB7258-2004，方向盤側(cè)向位移的試驗(yàn)方法是通過(guò)試驗(yàn)車輛的側(cè)向脫甜試驗(yàn)進(jìn)行的。GB7258-2004規(guī)定車輛的側(cè)向滑動(dòng)量如下：通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)度并改變其值，討論了前輪與其值的關(guān)系，當(dāng)前束值逐漸調(diào)整為：-1.0mm、0mm、1.0mm、1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm時(shí)，其結(jié)果見(jiàn)表3.1。表3.1樣車小同前束值對(duì)應(yīng)的側(cè)滑試驗(yàn)結(jié)果前輪前束值T/mm-1.00.01.02.03.04.05.06.0前輪側(cè)滑量S/(m/km)-7.0-6.0-4.6-3.8-1.7+3.2+4.8+6.5注:側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)滑板向外側(cè)滑動(dòng)為正3.2前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系曲線如圖3.1所示，定義了以橫坐標(biāo)系為值，坐標(biāo)系為橫向階躍值。根據(jù)表3.1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在該坐標(biāo)系中，繪制了前輪的試驗(yàn)曲線，該曲線隨前束值的變化而變化。圖3.1前輪側(cè)滑量與前束值關(guān)系試驗(yàn)曲線3.3試驗(yàn)結(jié)果分析（1）前束值影響側(cè)滑量分析表3.1顯示了試驗(yàn)車輛（外傾角1°）。當(dāng)前束值從-1.0m調(diào)整到6.0mm時(shí)，輪胎的輪胎側(cè)在-6.0-+6.5m/km范圍內(nèi)。如圖3.1所示，在不考慮測(cè)量誤差影響的情況下，前輪基本上與前束值成線性關(guān)系。如果正前束值太大（如6.0mm），輪胎側(cè)滑量會(huì)很大（例如+6.5m/km）。如果負(fù)前束值太大（如-1.0mm），輪胎的負(fù)側(cè)滑會(huì)很大（如-7.0M/km），這意味著如果該值太大或太小，都會(huì)導(dǎo)致輪胎側(cè)滑嚴(yán)重。基于最小側(cè)滑量的前束值與外傾角合理匹配分析當(dāng)試驗(yàn)車輛的前束角值為3.0mm時(shí)，即前輪側(cè)向絕對(duì)值最小為1.7m/km。當(dāng)試驗(yàn)車輛的前束值為2.0mm時(shí)，前輪側(cè)滑量絕對(duì)值增大為3.8m/km，均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)小于5m/km，在對(duì)比前后狀況時(shí)，可以確定側(cè)滑量越小，內(nèi)傾角和外傾角之間的配合越好，輪胎磨損越小。從圖3.1可以看出，當(dāng)前束值約為3.4mm時(shí)，前輪為0段，而前束值3.4mm已不在參考值前束1-3mm范圍內(nèi)，說(shuō)明原設(shè)計(jì)值前束不理想或隨工況變化而變化。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前輪磨耗從1米/公里增加到5米/公里時(shí)，前輪異常磨損將增加140%，輪胎磨損和側(cè)滑量成正比，并且對(duì)于乘用車，有必要在前輪側(cè)滑量不小于三米，每公里的時(shí)候?qū)η笆颠M(jìn)行調(diào)整。（3）減少小車前輪異常磨損的措施考慮到試驗(yàn)車測(cè)得前束值為5.1mm，前輪外傾角度為1°，因不匹配而造成異常磨損的原因，考慮到前輪側(cè)面的側(cè)滑量，應(yīng)將前束值調(diào)整到3.0-3.4mm的范圍，進(jìn)一步減小前輪的損耗。第4章結(jié)論（1）前輪外傾角與前束值這兩個(gè)因素相互干擾，相互制約，也是導(dǎo)致輪胎異常磨損的主要因素，因此在汽車設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要著重關(guān)注前輪外傾角的設(shè)計(jì)。（2）前輪外傾角一定時(shí)，可根據(jù)輪胎側(cè)偏剛度和輪胎外傾剛度選擇前輪前束值，實(shí)現(xiàn)兩者合理匹配，達(dá)到降低輪胎磨損的