FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨
马弋洋 魏晓辰 陈泰吉 景立新
中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 天津市 300300
摘 要： 针对不同规格的轿车子午线轮胎，采用控制变量分析方法，研究偏转角度（slip angle，camber angle）对轮胎滚动阻力系数值的影响。结果表明，通过合理规律的增加或递减角度度数及改变转动方向都可以改变轮胎的滚动阻力系数值，使其呈现一定的规律和趋势。
关键词：偏转角度 轿车子午线轮胎 滚动阻力系数值 转动方向
随着全球化趋势的不断发展以及人们环保意识的不断提高，节能减排和绿环保已成为设计制造轮胎的重要目标。有关试验表明，汽车在行驶过程中，汽车总阻力的20%为轮胎滚动阻力，每减少10%的轮胎滚动阻力，汽车可降低2%～3%燃油消耗，因此，降低轮胎滚动阻力是减少汽车燃油消耗和减少环境污染的最直接方法。[1-2]对此，我国“十三五”行业发展规划纲要提出了发展绿轮胎的要求。[3]同时，根据全球标签制度法的现状，以及研究各国对轮胎滚动阻力的指标和分级制度，[4]国内已有相当一部分轮胎企业开始推进低滚阻绿轮胎的研究和发展。其在配方、材料选用、结构设计等方面坚持绿制造，以低滚阻绿
轮胎为目标，在制造道路上不断前行。
轮胎滚动阻力是指当充气轮胎在理想路面(通常指平坦的干、硬路面)上滚动时，其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致，所受到的与滚动方向相反的阻力即为轮胎滚动阻力。根据作用机理的不同，轮胎滚
动阻力还可进一步分解为弹性迟滞阻力、
摩擦阻力和风扇效应阻力。其中，对于弹
性迟滞阻力来说，胎体变形所引起的轮胎
材料迟滞作用是造成轮胎滚动阻力的主要
原因。因为汽车在行驶过程中，轮胎滚动
变形所受应力和应变存在相位差，轮胎在
旋转过程中产生了滞后损失，该滞后损失
是滚动阻力的主要组成部分，约占滚动阻
力的80%以上。[5]
由于轮胎是一个复杂的组合体，所以
影响轮胎滚动阻力的因素有很多，包括
路面种类，车速，轮胎温度以及轮胎的
构造等等。目前大多数研究都是从常规
影响因素来探究和分析轮胎的滚动阻力
系数值。对于轮胎在行驶中的偏转角度
的影响，这一区域的探究还是比较少的。
所以本工作着重于通过对轿车子午线轮
胎在转动前进中的偏转角度变化来进行
研究，从而分析出偏转角度对滚动阻力
系数值的影响。
1 轮胎偏转角度
1.1 Camber angle：外倾角是指在
汽车的横向平面内轮胎的几何中心线与地
面铅垂线的夹角。当轮胎中心线与铅垂线
重合时为零外倾角；当轮胎中心线在铅垂
线外侧时的夹角为正外倾角；当轮胎中心
线在铅垂线内侧时的夹角为负外倾角。[6]
图1 Camber angle示意图
Camber angle(φ)
View from rear
同时，轮胎外倾角影响着汽车的转向
性能：一方面可以使车轮紧贴垂直地面滚
动滑动，从而减少转向阻力，提高转向的
轻便性。另一方面，轴承及其锁紧螺母的
Eff ect of Defl ection Angle on Rolling Resistance Coeffi cient of Radial Tires in Cars
Ma Yiyang Wei Xiaochen Chen Taiji Jing Lixin
Abstract： F or diff erent specifi cations of car radial tires, the control variable analysis method is used to study the infl uence of the defl ection angle (slip angle, camber angle) on the rolling resistance coeffi cient value of tires. The results show that by increasing or decreasing the angle degree of reasonable law and changing the direction of rotation, the rolling resistance coeffi cient value of the tire can be changed, so that it shows a certain law and trend.
Key words：defl ection angle car radial tire rolling resistance coeffi cient value rotation direction
FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨
载荷减小，使用寿命增加，转向安全系数
提高。为了避免车轮满载后垂直于地面的
变形，可能导致车轮上部向内倾斜，影响
轮胎接头的损坏，大部分基础车辆都会以1
度左右的外八字角进行标定。另外，不准
确的外倾角也会对车辆造成影响，比如过
大的正外倾角会导致轮胎外侧单边磨损，
悬架部件的加速磨损和车辆会向正外倾角
较大的一侧行驶等问题。而负外倾角过大
则会导致轮胎内侧单边磨损，悬架部件的
加速磨损，车辆将向负外倾角较小的一侧
行驶等问题。
1.2 slip angle：轮胎侧偏角，弹性
车轮在侧向力的作用下，由于车轮的侧向
弹性变形，其实际运动的方向不再是车轮
平面所指的方向，而与其差一角度，这一
现象称为轮胎侧偏，所偏角度称为车轮轮
胎侧偏角，即：车轮中心平面方向与轮胎
接地中心行进方向间的夹角，=wheel slip angle，简称slip angle。[7]
图2 slip angle示意图
Slip
angleθ方向盘的指向方向与地面的接触面
图3 slip angle 对汽车转弯时的影响
北
slip angle影响后
的实际前进路线
不需要
指向行走路线
侧偏最常见于汽车转弯。汽车转弯时，
前后轮都会产生侧偏角。如果前后轮侧偏
角相等，则汽车实际转弯半径等于方向盘
转角对应的转弯半径，称为“中性转向”；
如果前轮侧偏比后轮大，汽车实际转弯半
径大于方向盘转角对应的转弯半径，称为
“不足转向”；如果后轮侧偏比前轮大，
汽车实际转弯半径小于方向盘转角对应的
转弯半径，称为“过度转向”。
2 试验方法
从全球的研究状况来看，对轮胎性能
的测试方法基本上大同小异，只是在某些
细节方面可能存在着些许不同，并且测试
用的滚动阻力试验机在结构及测试原理上
是大致相同的。所以本研究工作的试验方
法以ISO 28580：2018《乘用车、卡车和
公共汽车轮胎--滚动阻力测量方法--单
点试验和测量结果的相关性》为基础标准
并在此标准上设置一些额外条件。此标准
提供了四种测试方法，分别是测力法、扭
矩法、功率法和减速度法。根据实际工作
环境及要求，本次研究工作选择扭矩法来
进行。
滚动阻力Fr（N）计算公式：
Fr=Tt/R-Fpl （1）
其中Tt为输入扭矩（N·m）；R为转
鼓半径（m）；Fpl为附加损失值（N）；
滚动阻力系数（Cr），其公式为Cr=Fr/
Lm，其中Fr为滚动阻力（N）；Lm为试
验载荷（kN）。
试验准备及试验条件：
试验准备：按照要求，需将所有测试
轮胎安装至符合标准[8]规定的测量轮辋上；
试验条件：根据表1的规定来设置测
试环境及测试条件：
3 试验轮胎的选择
为了探究不同尺寸规格的轮胎在滚阻
偏转角度试验中滚阻系数值的表现趋势，
分别选取了三条较为常见的，不同尺寸规
格的轮胎作为试验轮胎。具体参数如表2
所示。
通过上表可以看出，结合相关标准，
试验轮胎的初始条件基本保持一致，由此
保证试验中的单一变量为角度的变化。轮
胎尺寸的不同是为了收集更广泛的试验数
据，避免造成试验误差。通过试验中偏转
角度的变化，来观察轮胎的滚阻系数值的
变化趋势。
4 不同角度下轮胎的滚阻系数值
4.1 三种试验轮胎在0°时的滚阻系数值
在常规的滚阻试验中，一般认为0°为
常规角度。所以我们测试了三种试验轮胎
在0°时的滚阻系数值作为标准参考值。具
体数值如表3所示。
表3 三种试验轮胎在0°时的滚阻系
数值
试验前10min再次调整气压到规定值
暖胎时间min30
注：本次试验所选用轮胎均为标准型轮胎，不涉及增强型
轮胎，故表格中不再赘述增强型轮胎试验条件。
表1
表
2 试验轮胎信息
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4.2 外倾角（camber angle）对滚阻系数的影响与分析
由于在实际的路况运行中，轮胎受到各种因素影响，所以轮胎在行进过程中会产生的外倾角范围大约为（-2～+2）°。由此我们从中选取了6个具有代表性的度数进行了测试，并对测试结果进行记录。
具体数据如表4至表6
所示。
表4 195/60R16型轮胎在产生外倾
角（camber angle）时的滚阻系数值
表5 215/50R17型轮胎在产生外倾
角（camber angle）时的滚阻系数值
表6 235/50R18型轮胎在产生外倾角（camber angle）时的滚阻系数值
图例：
195/60R16215/50R 17235/50R 18
图4 不同尺寸轮胎在camber （-1.5～1.5）°中的滚阻系数变化曲线
12108642
滚阻系数值(N /k N )
-2-1.5-1
-0.50camber angle (°)
0.51
1.5
2
从图4可以看出，在其他条件参数不
变的情况下，外倾角（camber angle）的度数变化与轮胎的滚阻系数值的变化十分紧密。角度值不断增大，轮胎的滚阻系数值也随之增大。角度值不断减小，轮胎的滚阻系数值也不断减小。但是整体滚阻系
数值的变化幅度却不大，处于平缓增长或
减小的趋势。
4.3 侧偏角（slip angle）对滚阻系数的影响与分析
此试验过程中，为了与外倾角的试验条件保持一致，所以我们仍然选取6个相同度数进行测试，并对测试结果进行记录。
具体数据如表7至表9
所示。
表7 195/60R16型轮胎在产生侧偏
角（slip angle）时的滚阻系数值
表8 215/50R17型轮胎在产生侧偏角
（slip angle）时的滚阻系数值
表9 235/50R18型轮胎在产生侧偏角（slip angle）时的滚阻系数值
图例：
195/60R16
215/50R17
235/50R18
图5 不同尺寸轮胎在slip （-1.5～1.5）°中的滚阻系数曲线
1816
141210864滚阻系数值(N /k N )
2
-2
-1.5
-1
-0.50slip angle (°)
0.5
1 1.52
从图5可以看出，在其他条件参数不
（下转第27页）
AUTOMOBILE EDUCATION | 汽车教育
位，让学生自发组织讨论，让学生明白个人在团队中的作用，不断提高团队凝聚力，让学生懂得合作与分享的重要作用。
5）课前
老师课前准备，整理上课所需要各项资料；发布本节课课前预习任务：新能源汽车动力电池上都标有哪些参数？学生完成课前预习任务并准备上课需要的资料。
6）课中
教师活动：第一，根据学生对课前发布的任务完成情况进行总结，点评；第二，对照实物讲解动力电池的结构；第三，讲解动力电池各部分的主要功能；第四，发布任务，引导学生讨论动力电池工作原理；第五，对本节课的知识进行总结。
学生活动：第一，根据老师的点评，对存在的问题进行更正；第二，聆听动力电池组成结构等知识；第三，聆听新能源汽车动力电池各个部件功能等知识；第四，搜集相关资料，小组讨论动力电池工作原理；第五，聆听课堂总结，做好笔记。
7）课后
教师布置课后作业，针对学生存在的问题进行答疑；学生完成布置的课后任务，及
时复习课堂知识。
4 课程思政成效
通过将课程思政引入课堂教学，课堂的
教学效果有了明显的改善：第一，课堂纪律
改善，学生听课认真。因为在课堂讲述过程
中融入了更多的道德教育，学生上课的态度
有了明显好转，听课认真且能够有效的参与
到课堂教学活动中来；第二，就业目标更加
清晰。课程思政一部分内容为与学生相关的
岗位的优秀员工的典型案例，学生对自己的
职业方向有了更加清楚的认识，因此对自己
的未来有了更加明确的规划；第三，提升了
学生道德水平。团队合作、严谨的工作过态度、
节约资源等思政元素的引入再提高了学生专
业技能的同时，提高的学生的道德水平。
5 结束语
综上所述，在《新能源汽车维修与故障
诊断》课程中融入课程思政元素，能够提升
学生学习兴趣，改善课堂教学效果。课堂作
为教学的重要场所，不仅使学生技能获得的
地方，更是学生道德品质培养的主阵地，教
师要充分将课程思政元素融入到课堂教学中，
培养出专业技能精湛、思想品德优良的新能
技能人才。
基金项目：2021年度陕西能源职业技术
学院科研创新团队-低碳清洁能源与智能制
造科研创新团队。项目编号：2021KYTD06。钢丝轮胎
参考文献：
[1]朱晏萱.浅谈高职《新能源汽车概论》
课程思政教学研究与探索[J].时代汽车，
2022（18）：49-51.
[2]柯裕伟，张栩梓.高职院校汽车类专业“课
程思政”研究与实践——以“新能源汽车
结构原理与检修”为例[J].装备制造技术，
2021（12）：224-226.
[3]吴丹.高职《新能源汽车概论》课程思政
教学实践研究[J].时代汽车，2021（15）：
42-43.
作者简介
刘敏： （1992—），男，陕西能源职业技术学院，
智能制造与信息工程学院，助教。
变的情况下，侧偏角（slip angle）的度数变化对轮胎的滚阻系数值的影响比较明显。滚阻系数值会随着侧偏角角度值的增大而增大，减小而减小。并且整体滚阻系数值的变化幅度较大，变化最大处为0°时滚阻系数值的2.1倍左右。
5 结论
本工作研究了偏转角度对轿车子午线轮胎滚动阻力系数值的影响，结果如下：（1）在一定角度范围内，
控制其他参量不变的情况下，随着camber angle和slip angle增大或减小，轮胎的滚动阻力系数值都会相应的增大或减小。
（2）camber angle和slip angle变化幅度不同，camber angle整体变化幅度不大，而slip angle整体变化幅度较为明显。
（3）在保证轮胎安全且正常运行的情
况下，合理有效的减小轮胎偏转角度，是
降低轮胎滚动阻力系数值的有效途径。
参考文献：
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2013，33（8）：468-471．
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胎工业，2013，33（10）：628-633．
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因素对轮胎滚动阻力的影响[J].广东化工，
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2006（149）：75.
[7]张蔚林.新英汉汽车技术词典[M].人民交
通出版社，2006：1－1803.
[8]ISO 4000-1：2021 Passenger car tyres and
rims — Part 1：Tyres （metric series）．
（上接第21页）
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