分析轮胎性能对汽车⾏驶的影响
摘要：轮胎是汽车最重要的部件之⼀，轮胎的使⽤合理与否，直接影响汽车的⾏驶安全性、使⽤经济性、制动性、乘坐舒适性。轮胎能承受汽车⾏驶时的载荷，能否提供⾜够的制动⼒，能否提供充⾜的防⽌汽车横向滑移的侧滑⼒，决定着汽车的⾏驶安全性；轮胎的使⽤寿命、轮胎的滚动阻⼒系数，决定着汽车的使⽤经济性。本⽂主要介绍轮胎的基本性能和各种性能对汽车⾏驶的影响，主要影响的是汽车动⼒、制动、燃油操作等，以及我们应该怎么样合理的使⽤轮胎和防护措施。
关键词：轮胎的性能；安全；动⼒性；燃油经济性；制动性；⾏驶平稳性
The analysis of the effect of tire performance on the car
Abstract: the tire is one of the most important components of the car, the use of the tire is reasonable or not, directly affect the driving safety of cars, to use economy, brake, ride comfort. Tires can bear the load, when the vehicle driving system can provide enough power, can provide sufficient to prevent car lateral sliding force of sideslip, determine the car driving safety; The service life of tires, tire rolling resistance coefficient, determine the car use economy.This paper mainly introduces the basic properties of the tire a
nd the influence of various performance of the car, is the main influence of vehicle dynamics, braking, fuel, such as the operation and how we should reasonable use tires and protective measures.
Keywords: tyre performance; safety; economy; fuel economy ; brake ;car moving stationarity
⽬录
引⾔ (1)
1轮胎的作⽤与构造 (2)
1.1轮胎的作⽤ (2)
2轮胎的分类及结构、⼦午线轮胎 (2)
2.1轮胎的构造 (2)
2.2按有⽆内胎的分类 (4)
2.3按轮胎充⽓压⼒分类及对汽车⾏驶的影响 (5)
2.4按轮胎胎⾯花纹分类及对汽车⾏驶的影响 (6)
2.4.1普通花纹 (6)
2.4.2越野花纹对汽车⾏驶的影响 (7)
2.4.3混合花纹对汽车⾏驶的影响 (7)
2.4.4其他花纹 (8)
2.5按轮胎胎体帘线排列⽅向分类及对汽车⾏驶的影响 (9)
2.6⼦午线轮胎 (10)
3轮胎的规格与表⽰⽅法 (11)
4轮胎动⼒学性能对汽车⾏驶的影响 (12)
4.1动⼒性 (12)
4.2燃油经济性 (13)
4.2.1轮胎宽度对油耗的影响 (14)
4.2.2轮胎花纹对油耗的影响 (14)
4.2.3胎压对油耗的影响 (14)
4.3制动性 (14)
4.4操作稳定性 (15)
4.5⾏驶平顺性 (16)
5轮胎的使⽤与维护 (16)
5.1轮胎的选择与合理使⽤ (16)
5.2轮胎的合理使⽤及维护 (16)
5.2.1轮胎的合理使⽤ (16)
5.2.2轮胎的维护 (17)
总结 (19)
参考⽂献 (20)
致谢 (21)
引⾔
轮胎在不同环境中作⽤时，其性能表现的也⼤不⼀样。尤其是花纹，轮胎的花纹不同，直接影响轮胎在降低噪⾳、排⽔性能、制动性、牵引⼒。轮胎受到以下环境因素：道路情况、环境温度、速度、负荷、⽓压。⼀般每个轮胎都有它的规格，我们必须按照规格合理的使⽤。据统计，汽车使⽤中轮胎的费⽤⼀般占运输成本的5﹪—10﹪，轮胎的技术状况可使油耗在10﹪—15﹪范围内变化。要保证车辆安全与运输成本降低，须从轮胎的作⽤结构和规格等⽅⾯的基础知识⼊⼿，进⽽才能分析轮胎性能对汽车⾏驶的影响。
1轮胎的作⽤与构造
1.1轮胎的作⽤
轮胎是汽车最重要的部件之⼀，轮胎的使⽤合理与否，直接影响汽车的⾏驶安全性和使⽤经济性。现代汽车⼏乎都是采⽤充⽓轮胎，轮胎安装在轮辋上，直接与地⾯接触，具有承重、缓冲和提供附着等作⽤。
(1)承重
在众多的汽车零部件中，只有轮胎与地⾯直接接触，汽车本⾝的重量和汽车上的乘客及载运货物的重量都要靠轮胎来⽀承，因此，轮胎必须具有⾜够的承受载荷能⼒。
轮胎承受载荷能⼒除与重量有关外，还与路⾯质量、汽车⾏驶速度等因素有关。若路⾯质量差、汽车⾏驶速度快，就会使汽车的动载荷增加。所以，在考虑汽车轮胎承载能⼒是，必须考虑到动载荷对汽车轮胎的作⽤。
(2)缓冲
汽车⾏驶时路⾯不平要受到冲击，为保证汽车具有良好的乘坐舒适性，必须设法消除和衰减汽车⾏驶中产⽣的振动，这⼀任务通常是由轮胎和汽车悬架共同来完成的。为此，轮胎必须具有适当的弹性。
(3)提供附着
汽车⾏驶所需要的驱动⼒、汽车减速或停驶所需要的制动⼒等都要靠轮胎与路⾯的作⽤⽽产⽣，因此，轮胎与路⾯间应有良好的附着性能。为了增强轮胎的附着作⽤，轮胎胎⾯具有多种形式的花纹。
2轮胎的分类及结构、⼦午线轮胎
2.1轮胎的构造
轮胎通常由外胎、内胎、垫带三部分组成。也有不需要内胎的，其胎体内层有⽓密性好的橡胶层，且需配专⽤的轮辋。如图2-1
图2-1 充⽓轮胎的组成
图2-2 外胎的结构
外胎如图2-2是由胎体、缓冲层（或称带束层）、胎⾯、胎侧和胎圈组成。外胎断⾯可分成⼏个单独的区域：胎冠区、胎肩区
（胎⾯斜坡）、屈挠区（胎侧区）、加强区和胎圈区。
胎体：⼜称胎⾝。通常指由⼀层或数层帘布层（具有强度、柔软性和弹性）与胎圈组成整体的作为充⽓轮胎的受⼒结构。
帘布层：是胎体中由并列挂胶帘⼦线组成的布层，是轮胎的受⼒⾻架层，⽤以保证轮胎具有必要的强度及尺⼨稳定性。
胎圈：轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯，帘布层包边和胎圈包布等组成。它能承受因内压⽽产⽣的伸张⼒，同时还能克服轮胎在拐弯⾏驶中所受的横向⼒作⽤，使外胎不致脱出轮辋。因此它必须有很⾼的强⼒，结构应紧密坚固，不易发⽣变形。
胎体需要有充分的强度和弹性，以便承受强烈的震动和冲击，承受轮胎在⾏驶中作⽤于外胎上的径向、侧向、周向⼒所引起的多次变形。胎体由⼀层或多层挂胶帘布组成，这些帘布能使胎体以及整个外胎具有必要的强度。
缓冲层（或称带束层）：斜交轮胎胎⾯与胎体之间的胶帘布层或胶层，不延伸到胎圈的中间材料层。⽤于缓冲外部冲击⼒，保护胎体，增进胎⾯与帘布层之间的粘合。⼦午线结构轮胎的缓冲层由于其作⽤不同，⼀般称为带束层。
胎⾯：外胎最外⾯与路⾯接触的橡胶层（外胎胎冠、和胎肩两部分）。
2.2按有⽆内胎的分类
有内胎轮胎的构造和⽆内胎轮胎的构造⼤体⼀样，只不过⽆内胎轮胎的“内胎”和外胎溶为了⼀体，⽽有
内胎轮胎的内胎是独⽴的，因为内胎起到了轮胎的“胎胆”作⽤，所以，外胎和轮圈的结合并不⼗分紧密，⼀旦内胎被尖硬物刺破，空⽓就会从胎⼝和圈⼝的结合部位突然流失，车速慢时可能会碾断轮胎胎侧帘布，使整个轮胎报废，车速快时，往往造成如翻车、“打横”等恶性事故。
⽆内胎的轮胎如图2-3
图2-3 1橡胶密封层 2⾃粘层 3 槽纹 4 轮辋 5⽓门嘴⽆内胎轮胎的内侧表⾯附有⼀层⾼密封性的密封胶膜（⼀般多⽤氧化丁基胶），紧紧地贴在轮胎的内部。当钉⼦等物⼀刺⼊，空⽓在从洞⼝外泄时，胎内膜⽴刻随着空⽓的外流⽽收缩堵住洞⼝。胶膜与轮胎⼀体，其间没有漏⽓的空
隙。另外，进⽓⼝只有⼀个，轮胎⼝和轮圈的严密咬合，也不会漏⽓。因此，当轮胎被铁钉等物刺⼊以后，空⽓不是突然流失，只能从被刺的地⽅慢慢地漏出（因为内膜收缩堵住了洞⼝，所以空⽓流失很慢），可以给驾驶员充裕的时间进⾏处理，这样，既不会因为空⽓的突然流失⽽发⽣车祸（车速快时，前轮突然漏⽓，往往造成车辆侧翻等恶性事故），也不会因突然漏⽓⽽碾坏外胎。
因此，从安全⾓度讲，真空胎是⾼速⾏车最为理想的轮胎。另外，真空轮胎发热低、质量轻、节省燃料（试验证明，⽆内胎轮胎⽐有内轮胎节省燃料1％—2％），同时，修补快捷⽅便。
2.3按轮胎充⽓压⼒分类及对汽车⾏驶的影响
汽车轮胎按充⽓压⼒不同，可分为⾼压胎、低压轮胎胎、超低压轮胎和调压轮胎四种。
（1）⾼压胎（0.5—0.7兆帕）
⾼压轮胎滚动阻⼒⼩，油耗低，但缓冲性能差，与路⾯的附着能⼒低，因此在汽车上很少使⽤。
（2）低压胎（0.2—0.5兆帕）
低压轮胎由于具有弹性好，断⾯宽，与道路接触⾯积较⼤，璧薄⽽且散热好等优点，所以被⼴泛使⽤。⽬前，轿车、载货汽车⼏乎全都采⽤低压轮胎。
（3）超低压胎（0.2兆帕以下）
超低压轮胎的断⾯宽度⽐低压轮胎的宽，与其道路的接触⾯积也⽐低压轮胎⼤，所以超低轮胎在松软路⾯上的通过能⼒⽐较好，⾮常适合于泥泞路、雪地、沙漠等地使⽤。⽬前，超低轮胎多⽤于越野车和少数特种汽车上。
（4）调压轮胎
充⽓压⼒可根据路⾯条件不同进⾏调节的轮胎为调压轮胎。轮胎的⽓压变化会改变轮胎于路⾯的接触⾯积和压强，也将改变汽车的滚动阻⼒系数和附着系数。轮胎⽓压可根据路⾯条件进⾏适时调节。如在软路⾯上，可通过降低⽓压，增⼤轮胎与路⾯的接触⾯积和附着系数，来提⾼汽车在软路⾯上的通过性。当汽车在坚硬路⾯上⾏驶时，则可恢复标准⽓压，以减少阻⼒和外胎的磨损。因此调
压轮胎的最⼤优点是能使汽车适应各种道路条件，有效地扩⼤了汽车的适⽤范围。
2.4按轮胎胎⾯花纹分类及对汽车⾏驶的影响
轮胎花纹型式多种多样，如图2-4
图2-4 a、b 普通花纹 c 混合花纹 d 、e 越野花纹
2.4.1普通花纹
普通花纹适合于在硬路⾯上使⽤。它分为纵向花纹、横向花纹和纵横兼有花纹。
（1）纵向花纹对汽车⾏驶的影响
纵向花纹的共同特点是胎⾯纵向连续，横向断开，因⽽胎⾯纵向刚度⼤，⽽横向刚度⼩，轮胎抗滑能⼒呈现出横强⽽纵弱。这种花纹轮胎的滚动阻⼒较⼩，散热性能好，但花纹沟槽易嵌⼊碎⽯⼦⼉。综合起来看，这种型式花纹适合在⽐较清洁、良好的硬路⾯上⾏驶。例如，轿车、轻型和微型货车等多选择这种花纹。
（2）横向花纹对汽车⾏驶的影响
横向花纹横向花纹共同特点是胎⾯横向连续，纵向断开，因⽽胎⾯横向刚度⼤，⽽纵向刚度⼩，故轮胎抗滑能⼒呈现出纵强⽽横弱，汽车以较⾼速度转向时，容易侧滑；轮胎滚动阻⼒也⽐较⼤，胎⾯磨损⽐较严重。这种型式花纹适合于在⼀般硬路⾯上、牵引⼒⽐较⼤的中型或重型货车使⽤。
（3）纵横兼有花纹对汽车⾏驶的影响
这种花纹介于纵向花纹和横向花纹之间。在胎⾯中部⼀般具有曲折形的纵向花纹，⽽在接近胎肩的两边则制有横向花纹。这样⼀来，胎⾯的纵横抗滑能⼒⽐较好。因此这种型式花纹的轮胎适应能⼒强，应⽤范围⼴泛，它既适⽤于不同的硬路⾯，也适宜和于轿车和货车。
2.4.2越野花纹对汽车⾏驶的影响
越野花纹⼜叫砌块花纹，特点是花纹沟槽宽⽽深，花纹块接地⾯积⽐较⼩（约40%—60%）。在松软路
⾯上⾏驶时，⼀部分⼟壤将嵌⼊花纹沟槽之中，必须将嵌⼊花纹沟槽的这⼀部分⼟壤剪切之后，轮胎才有可能出现打滑，因此，越野花纹的抓着⼒⼤。根据测试，在泥泞路上，同⼀车型的车辆使⽤越野花纹轮种的牵引⼒可达普通花纹的1.5倍。
越野花纹分为⽆向和有向花纹两种。有向花纹使⽤时具有⽅向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软⼟路和⽆路地区使⽤。由于花纹块的接触压⼒⼤，滚动阻⼒⼤，故不适合在良好硬路⾯上长时间⾏驶。否则，将加重轮胎磨损，增加燃油消耗，汽车⾏驶振动也⽐较厉害。
2.4.3混合花纹对汽车⾏驶的影响汽车轮胎
混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的⼀种过渡性花纹。其特点是胎⾯中部具有⽅向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽，⽽在两侧则以⽅向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好，适应能⼒强。它既适应于良好的硬路⾯，也适应于碎⽯路⾯、雪泥路⾯和松软路⾯，附着性能优于普通花纹，但耐磨性能稍逊。⼀些货车和四轮驱动的乘⽤车多使⽤这种型式的花纹轮胎。
轮胎花纹深度对汽车⾏驶的影响。花纹愈深，则花纹块接地弹性变形量愈⼤，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻⼒也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热，使胎温上升加快，花纹根部因受⼒严惩⽽易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮⽔、排⽔能⼒，容易产⽣有害的“滑⽔现象”，⽽且使光胎⾯轮胎易打滑的弊端凸现出来，从⽽使前⾯提及的汽车性能变坏。
因此，花纹过深过浅都不好。客观规律是使⽤中花纹将越变越⼩。为了确保花纹作⽤的有效性，世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮
胎胎肩沿圆周的若⼲等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记“TWI”英⽂标记。当花纹块凸⾯磨损距离到花纹沟槽底部约
1.6mm（1/16英⼨）时，标记处的花纹已被磨平，故显露出窄横条状的光胎⾯，借此警⽰驾驶员，该轮胎已到了必须更换的时候了。
2.4.4其他花纹
（1）单导向花纹
单导向花纹是花纹沟之间都相互连接，呈独⽴的花纹块结构。它有卓越的制动性能，极佳的排⽔性能，⾬天优秀的稳定性能，适合于⾼速⾏驶。但是，轮胎的安装位置必须要与⾏驶⽅向相同。适⽤于⾼速轿车使⽤。
（2）块状花纹
花纹沟之间都相互连接，呈独⽴的花纹块结构。拥有优越的制动及操纵性能，雪地及湿路上优越的操控
及稳定性能，⾬天时良好的排⽔性能。但是它独⽴的花纹块结构，耐磨性能较差。适⽤范围：轿车⽤全天候及雪地轮胎，商⽤车后轮。
（3）不对称花纹
不对称花纹的胎⾯左右两侧花纹形状不同。由于其增⼤了转弯时外侧花纹的着地压⼒，极⼤地提⾼了⾼速转弯性能，并补⾜了外侧花纹的耐磨性能。但是必须注意轮胎的正确安装⽅向。⽐较适⽤于竞技⽤车及⾼性能车辆。
使⽤注意事项
应根据车辆⽤途经常使⽤的路况和车速来选择⽐较合适的花纹轮胎。对于在⼀般硬路⾯上中速⾏驶的车辆，货车和客车等宜选⽤横向花纹或纵横兼有花纹轮胎；对于经常在⾼速公路及良好的硬路⾯上⾏驶的车辆宜选⽤散热性好、横向稳定性强的纵向花纹和纵横兼有花纹轮胎。
随着车速的提⾼，胎⾯与路⾯间积⽔来不及排除便会在两⾯间形成⽔膜，将轮胎慢慢托起，在⼀定条件下甚⾄完全离开路⾯，使汽车完全丧失操纵性。这种现象被称之为轮胎“滑⽔现象”。影响滑⽔临界速度的因素较多，但其中轮胎花纹型式和深信芭为主要因素之⼀。经常在⾼速公路上⾏驶的轿车，在有条件的情况下，应尽量选择抗滑⽔轮胎。这种花纹的主要特点是，在胎⾯中部设计出宽⼤
的排⽔沟（主沟），在轮胎与路⾯之间形成较⼤的排⽔空间。在主沟两则有通往胎侧的侧沟，故排⽔距离短，排⽔效率⾼，从⽽最⼤限度地养活了轮胎在湿路⾯⾼速⾏驶可能产⽣的“滑⽔现象”，提⾼了⾏车的安全性。
值得注意的是这种花纹具有⽅向性，安装时切忌⼤意.有向花纹轮胎的旋转⽅向通常⽤模压在胎侧的“箭头”，标记表⽰如果按照箭头⽅向旋转，即“字形”纹尖端先着地，则称顺⽅向放置反之，则称反⽅向旋转。
抗滑⽔轮胎⼀律按顺⽅向放置提⾼排⽔效率，⽽反向放置则排⽔效率⽐⾮滑⽔轮胎的还要差。
越野有向花纹轮胎，若安装在驱动桥上，则应顺⽅向旋转，“⼈字形”花纹尖端像链⼦嵌⼊雪泥地，抓着能⼒强，⽽且嵌⼊花纹沟槽中的雪泥可从两侧被挤压出来，花纹具有⾃洁性；若安装在从动桥上的越野有向花纹轮胎，由于不输出牵引⼒，为减少滚动阻⼒和磨损起见，故应反⽅向旋转。
2.5按轮胎胎体帘线排列⽅向分类及对汽车⾏驶的影响
斜交轮胎如图2-5
图2-5 1-胎⾯ 2-轮胎断⾯中⼼线 3-帘布层 4-缓冲层斜交轮胎的胎体帘布层是由数层挂胶帘布组成，相邻的帘布层帘线⾓度相同，相互交叉排列，布层数⼀般为偶数，这样能使胎体帘布层负荷均匀分布。斜
交轮胎胎冠帘线⾓度通常取48度到55度之间，胎冠帘线⾓度是指帘线与胎冠中⼼垂直线的夹⾓。帘布层分为内帘布层和外帘布层两部分。内帘布层是胎体主要的⾻架层，其特点是层数多，帘线密度较密，使胎体强度增⼤。外帘布层位于内帘布层与缓冲层之间起过度作⽤，⼜称之为胎体的辅助层，其特点是层数少，通常只有两层，帘线密度较内帘线稀疏，附胶量较多，捏着强度较⾼，缓冲层位于外帘布层与胎⾯胶之间，其结构由胶⽚或两层以上挂胶帘线组成，布层的上，下或中间加贴缓冲胶层。缓冲层帘布⽐外帘布层的密度稀疏，挂胶厚度较厚，帘线⾓度等于或稍⼤于帘布层帘线⾓度，相邻布层相互交叉排列，起宽度⼀般稍⼤或稍窄于胎冠宽度。通常载重轮胎的缓冲层采⽤挂胶帘布与胶⽚组合结构，轿车轮胎也可采⽤缓冲胶⽚作为缓冲层。现在，斜交轮胎为了在制作⼯艺上的简化，提⾼使⽤效能和经济效益，已趋于轻量化减层化。⼩型轮胎也正逐渐⾛向⼦午化。斜交轮胎是⼀种传统结构的轮胎，虽然沿⽤的时间很长，使⽤的范围很⼴，⽣产技术也有了⼀定的基础，但由于其结构上的不合理，影响了发展，逐渐将被⼦午化线轮胎取代。
2.6⼦午线轮胎
⼦午轮胎的构造如图2-6
图2-6 1-胎⾯ 2-轮胎断⾯中⼼线 3-帘布层 4-缓冲层⼦午胎是指胎体帘布层中从⼀个胎圈到另⼀个胎圈的帘线与胎⾯中⼼线⼤体呈90°⾓排列的充⽓轮胎。⼦午胎的结构特征主要表现在带束层是主要受⼒部件。带束层与胎体帘线成⼀个较⼤⾓度（70－80）排列，胎体帘线与带束层帘线从三个⽅向交叉构成⽆数个三⾓形⽹格结构。因此，胎冠刚度⽐斜交胎⾼，帘布
层数⽐斜交胎少，胎侧⽐斜交胎柔软，重量较轻。⼦午胎⽐斜交胎耐磨，节油，并具有良好的缓冲性能和⾼速性能等特点。
⼦午胎是轮胎产品⼀种称谓，主要是从轮胎产品的结构定义的，⼴义⽽⾔⼦午胎分为半钢⼦午胎、全钢⼦午胎两种。
⼦午线轮胎是由法国⽶其林轮胎公司1946年发明的。这种轮胎的内部帘布编织排列⽅向与胎⾯中⼼线呈90度⾓，形似地球仪上的⼦午线⽽得名。胎顶加钢丝绳，能承受较⼤的内压应⼒，胎⾯不易变形，具有良好的地⾯抓⼒和稳定性，⼗分适合⾼速⾏驶。⽬前，现代化的轿车都是使⽤⼦午线轮胎。
由于⼦午线轮胎结构与斜交轮胎不同，使其具有⽐斜交轮胎更优越的性能：（1）使⽤寿命长。⼦午线轮胎胎⾯刚性⼤，周向变形⼩，可⽤较硬质橡胶作为胎⾯材料，因此耐磨性好。并且轮胎接地⾯积较⼤，单位接地压⼒⼩，载荷分布均匀，在路⾯上
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