輪胎側偏現象

汽車在行駛過程中,由於路面的側向傾斜,側向風或者曲線行駛時的離心力等的作用,車輪中心沿車軸方向產生一個側向力F。因為車輪是有彈性的,所以,在側向力F未達到車輪與地面間的最大摩擦力時,側向力F使輪胎產生變形,使車輪傾斜,導致車輪行駛方向偏離預定的行駛路線。這種現象,就稱為汽車輪胎的側偏現象。

產生原因

在汽車行駛過程中,由於路面的側向傾斜、側向風力或曲線行駛時的離心力等的作用,車輪中心沿y軸方向將作用有側向力Fy,則相應地在地面上產生地面側向反作用力Fy,Fy也稱為側偏力。

當車輪是剛性時,若側偏力Fy未超過車輪與地面間的附著極限,則車輪與地面間沒有滑動,車輪仍沿其本身的方向行駛,如圖1所示;若側偏力Fy達到車輪與地面間的附著極限,則車輪發生側向滑動,車輪按合成速度u´方向行駛。

當車輪有側向彈性時,即使Fy沒有達到附著極限,車輪行駛方向亦將偏離CC方向,這就是輪胎的側偏現象。

圖1 圖1

特性

為了分析彈性車輪有側向變形時的滾動軌跡,在輪胎中心線上標出a、b、c…各點,如圖2所示。若車輪未受側向力作用而滾動時,a、b、c…各點將依次落在地面上a1、b1、cl、.··各點,車輪沿直線方向運動。若車輪在側向力作用下滾動,則a、b、c、…各點將依次落在aj、bj、cj、…上,車輪在路面上的運動軌跡將相對cc方向偏離了角度,即產生側向偏離。a角稱為彈性車輪的側偏角。

顯然,側偏角的大小與側向力Fy(側偏力Fy)的大小有關。圖2為側偏力——側偏角關係曲線。曲線表明,側偏角不超過3~4度時,可以認為Fy與側偏角線性關係,隨著側偏力的增大,側偏角也增大。當側向力增加到接近附著極限時,由於輪胎接地部分局部滑移,側偏角迅速增大。汽車正常行駛時,側偏角一般不超過4~5度,故認為側偏力與側偏角成線性關係,即

Fy=Ka,式中 K——側偏剛度(N/(。))。

圖2 圖2

可見,彈性車輪的側偏角不僅與側偏力有關,還與側偏剛度有關。側偏剛度是指產生每1度的側偏角所需的側向力。輪胎的側偏剛度主要與外胎結構、輪胎氣壓、輪胎與路面之間的法向和切向作用力等有關,一般用試驗方法確定。

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