1、,汽车机械基础四川教育学院汽车应用技术学院何强,第四节 车轮与轮胎,车轮的历史可以追溯到远古，人们将圆轮装在箱体上滚动，可以轻松地搬运重物。随着科学技术的发展和汽车工业的不断进步，车轮和轮胎成为汽车行驶的必需部件。,我们把车轮与轮胎放于行驶系，说明它对汽车行驶性能有很重要的作用。 它们的功用主要是： 1.支承汽车车体重量， 2.缓和由于路面不平引起的冲击力， 3.接受和传递制动力和驱动力， 4.轮胎具有抵抗侧滑的能力，轮胎具有自动回正的能力，使汽车正常转向，保持汽车直线行驶。,一、车轮,现代的汽车车轮不但是安装轮胎的骨架，也是将轮胎和车轴连接起来的旋转部件，通常车轮由轮毂、轮辋以及这两件元件之
2、间的连接部分称为轮辐的元件所组成。 按照轮辐的结构，车轮可分为辐板式和辐条式；根据轮辋形式不同又可分为组装轮辋式，可调式车轮，对开式，可反装式车轮；根据车轮材质不同又有铝合金、镁合金、钢车轮之分。,1.辐板式,辐板式车轮由档圈，辐板（轮盘） ，轮辋和气门嘴伸出口组成。辐板为钢质圆板，它将轮毂和轮辋连接为一体，大多是冲压制成的，少数是与轮毂铸成一体。后者多用于重型汽车上。辐板与轮辋是铆接或焊接在一起的，对于采用无内胎轮胎的车轮，宜采用焊接法可提高轮辋的密闭性。,轿车的辐板采用材料较薄，常冲压成起伏各样形状，以提高刚度。 辐板上开有若干孔，用以减轻质量，同时有利于制动器散热，安装时可作把手。,双式
3、后轮,货车后轴负荷大多比前轴大很多，为使后轮胎不致过载，后桥车轮一般安装双式车轮，在同一轮毂上安装两副相同的辐板和轮辋，为方便互换，辐板的螺栓两端面做成锥形，便于安装。内轮的辐板靠在轮毂凸缘的外端面上，用特制的带有锥形端面的螺母固装在螺栓上，外轮的辐板靠紧内轮辐板，并且锁紧螺母来锁紧。采用这种双螺母固紧防止汽车在行驶中固定辐板的螺母自行松动。汽车两侧车轮上的辐板固定螺栓一般采用旋向不同螺纹，左侧用左旋螺纹，右侧用右旋螺纹。,2.辐条式,钢丝辐条由价格昂贵钢丝辐条编制成，维修安装不便，一般用在赛车和高级轿车上；和轮毂铸成一体的铸造辐条一般装在重型汽车上，在这种结构的车轮上，轮辋是用螺栓和衬块固定
4、在辐条上，为使轮辋与辐条对中好，在轮辋和辐条上都加工出配合锥面。,3.车轮材料,钢制车轮作为新车的标准装备件，采用的最多，主要是可以大批量生产，价格低廉，重量和散热方面不如铝制车轮，从而从冲压及辊轧等生产工艺特性方面，它的造型受到限制，很难实现新颖的造型。,铝制车轮是铝合金铸造，比钢的散热性好，重量也轻，造型上受限少，十分受到欢迎。有些铝制车轮可通过造型方式，靠本身的旋转从制动器排出行驶风，这种车轮的旋转方向是固定的，在更换轮胎或轮胎换位时不要搞错旋转方向。 镁合金制车轮比铝制车轮轻，但由于价格昂贵而且耐腐蚀性差，所以普及率很低，目前也有采用其它材料的。,4.轮辋结构及类型代号,轮辋是轮胎的装
5、配和固定基础，每种规格的轮胎应配用标准轮辋。如果轮辋使用不当，尤其使用过窄轮辋，会使轮胎早期损坏，会影响汽车行驶性能。 轮辋按其断面结构形式分为深槽轮辋、平底轮辋和对开（可拆）式轮辋。,1）深槽轮辋,一种整体式轮辋，多用于小轿车及越野车上。它有带肩的凸缘，倾斜角一般是51，断面中部是深凹形环槽，便于外胎拆装。深槽式轮辋结构简单，刚度大，重量相对轻，易于装卸，因而它的轮辋一般都采用钢板冲压成形的整体结构。对于小尺寸弹性较大的轮胎最为适宜。但对于轮胎尺寸较大，胎圈较硬的轮胎，很难装卸，不易装入这种轮辋内。凹槽较浅的深槽轮辋也被叫作半深槽轮辋，一般用于轻型货车上。断面较宽的深槽轮辋称作深槽宽轮辋，主
6、要用于轿车和轻型汽车。,2）平底轮辋,平底轮辋主要用于中、重型载货汽车，自卸汽车和大客车。因为载重汽车的轮胎非常笨重，若采用深槽式轮辋将使轮胎的拆装工作带来很大的困难。因此在载重汽车采用平底式结构的轮辋。采用最广泛的一种是可拆卸整体式挡圈的平角式轮辋。其一边的凸缘与轮辋制成一体，销圈嵌入轮辋的环槽内以阻止挡圈的脱落。拆卸时，先将内胎放气，然后使外胎向里移动，用撬胎棒撬下锁圈，取下挡圈后即可拆下轮胎。,3）对开式轮辋,对开式轮辋（对拆平底式轮辋）由左右可分的两半轮辋组成。两部分轮辋可以是等宽度，也可以不等宽，它们之间用螺栓紧固在一起形成用以安装轮胎的轮辋。挡圈是可拆的，有的无挡圈，用轮缘代替。这
7、种结构使轮胎的安装特别可靠，并且装卸也很方便，它多在重型车上采用。,4）其它类型及代号,5）轮辋的结构形式,轮辋的结构形式，根据其主要由几个零件而组成分为5种。,6）国产轮辋的规格代号,轮辋规格用轮辋名义宽度和名义直径以及轮缘高度代号（拉丁字母）来表示。 轮辋名义宽度和名义直径用英寸表示，两者之间用“”或“”连接， “”表示该轮辋为一件式轮辋， “”表示该轮辋为两件式及以上轮辋。 轮辋名义宽度后的字母表示轮缘的轮廓（如E、F、JJ、L、V等）,如BJ2020型汽车轮辋为4.50E16表示名义宽度4.5英寸，名义直径16英寸，轮缘轮廓代号E的一件式深槽轮辋。 对于平底宽轮辋无拉丁字母。如解放CA
8、1091型汽车轮辋规格为6.5-20。,二、 轮胎,（一）功用,轮胎作为汽车与道路之间力的支承和传递部分，它的性能对汽车行驶性能影响很大。 轮胎的性能与其结构，材料、气压、花纹等因素有关。轮胎总成是安装在轮辋上的，直接与路面接触。它的作用是：承受汽车的重力；当汽车行驶中，路面不平引起冲击和振动要求轮胎与悬架一齐起缓和冲击的作用；保证车轮和路面接触具有良好的附着性，传递驱动力和制动力，保持汽车行驶稳定性。,（二）分类,轮胎按组成可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎； 按胎面花纹可分为普通花纹轮胎、越野花纹轮胎，混合花纹轮胎； 按气压可分为高压轮胎（0.5-0.7MPa）、低压轮胎（0.15-0.45MP
9、a） 、超低压轮胎（0.15MPa以下） ；低压轮胎弹性好、断面宽、接地面积大、壁薄散热好，提高了汽车的平顺性、稳定性及使用寿命，所以现在汽车上几乎全部使用低压胎。 按帘布层结构可分为斜交轮胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。,（三）普通充气轮胎的结构,充气轮胎主要由外胎、内胎、垫带组成。内胎中充满压缩空气，外胎用来保护内胎不受损伤且具有一定弹性；垫带放在内胎下面，防止内胎与轮辋硬性接触受损伤。,1.外胎,外胎是轮胎的框架，必须有足够的刚性，以阻止高压空气外泻，又必须有足够的弹性，以吸收载荷的变化和冲击。它由许多层与橡胶粘接在一起的轮胎帘线（多股平行的高强度材料层）构成。 外胎主要由胎面（胎冠、胎肩
10、、胎侧）、缓冲层（带束层） 、帘布层和胎圈等部分组成。,1）胎面,胎面的外部是橡胶层，保护胎体免受路面造成的磨损，由胎冠、胎肩、胎侧组成，胎面与路面直接接触，产生摩擦阻力、驱动力和制动力。,（1）胎冠,胎冠是指外胎两胎肩夹的中间部位。轮胎胎冠用耐磨橡胶制成，它直接与路面接触，承受全部载荷，减少冲击载荷，保护帘布层免受损伤。,为使轮胎与地面具有良好附着性能，防止纵向和横向滑移，在胎面上制有各种花纹。轮胎花纹主要有普通花纹、混合花纹和越野花纹。,普通花纹细而浅，花纹接地面积大，耐磨性和附着性都较好，适用于比较好的硬路面。其中的纵向花纹散热性好、滚动阻力小，防横向滑移性好，操纵性好，噪声小，但防纵向
11、滑移性差，雨天排水性差，易夹石，适用于高速行驶的车辆，轿车，货车都可选用。横向花纹仅用于货车。,越野花纹凹部深而且粗，在软路面上与地面附着性好，越野能力强，适用于矿山、建筑工地，适于越野车轮胎。越野花纹不宜在好路上使用，否则会加大花纹磨损。,花纹分为无向与有向（人字形）花纹，如果安装人字形越野花纹应注意花纹方向，驱动轮胎花纹的尖端与旋转方向一致，不致使花纹被泥水阻塞以提高附着力。从动轮则相反。,混合花纹介于普通花纹和越野花纹之间，兼顾了两者的使用要求，中部为菱形、纵向锯齿形或烟斗形花纹，两边为横向花纹，适于城市、乡村之间的路面行驶的汽车。现代货车驱动轮也采用这种花纹的轮胎。,（2）胎肩,胎肩是
12、较厚的胎冠与较薄的胎侧间的过渡部分，一般也制有花纹，以提高该部位的散热性能。,（3）胎侧,胎侧上标有厂家名称、轮胎规格尺寸及其它资料（如帘布层的 层数等）。,胎侧是指胎肩到胎圈之间的胎体侧壁部位上的橡胶层，较薄，它的主要作用是保护胎体，承受侧向力。 作为面积最大、弹性最强的轮胎部件，胎侧在行驶过程中，不断地在载荷作用下弯曲变形。,2）缓冲层（带束层）,缓冲层是指斜交轮胎胎面和帘布层之间的胶布层，用胶片和数层挂上胶的稀帘布做成，它具有较大的弹性。它的作用是缓和并部分吸收路面对轮胎的冲击。并防止汽车在紧急制动时胎面与帘布层脱离。,带束层是指在子午线轮胎和带束斜交轮胎的胎面基部下，沿胎面中心线圆周方
13、向箍紧胎体的材料层。它的主要作用是增强轮胎的周向刚度和径向刚度，并承受大部分胎面的应力。,3）帘布层,帘布层是指胎体中由覆胶平行帘线组成的布层，它是胎体的骨架，支撑外胎各部分。 帘布材料可分为棉帘布、人造线、尼龙、钢丝、聚酯，玻璃纤维等。棉线帘布价格低，但强度差，需要多层帘布，在受热后强度下降，不能很好承受轮胎工作时产生的交变载荷；采用人造丝做帘布可以减少层数，因为人造丝有较好的抗变形能力，耐久性比棉布层轮胎高6070%，但它不足处是吸湿性较大，此时强度会下降，会伸长变形而使其不能与橡胶更好结合。还有采用尼龙线或钢丝帘线，在轮胎承载能力一样时，层数可减小，减轻轮胎重量。,为了保持外胎的形状和尺
14、寸，使其具有足够的强度，帘布层由成双数的多层帘布用橡胶贴合而成。帘布层数越多强度就越大，但弹性会下降。 斜交轮胎的胎体帘布线彼此交叉排列，子午线的胎体帘线互相平行。现代汽车普通斜交轮胎和子午线轮胎被广泛采用，尤其轿车用子午线轮胎占主要地位。,子午线轮胎帘线强度得到充分利用，它的帘布层数小于普通斜交轮胎帘布层数，使轮胎重量可以减轻，胎体较柔软。子午线胎采用了与胎面中心线夹角较小（10o20o）的多层缓冲层，用强力较高、伸张力小的结构帘布或钢丝帘布制造，可以承担行驶时产生的较大的切向力。带束层象钢带一样，紧紧箍在胎体上，极大地提高胎面的刚性和驱动性以及耐磨性。,子午线轮胎与普通斜交胎相比有许多优越
15、性： （1）耐磨性好，寿命长，轮胎滚动时胎面要变形会产生滑移，从而加剧轮胎磨损，而子午线胎冠刚度大，胎面宽，接地面积大，单位压力小，因而减少胎面磨损，延长寿命，行程比斜交胎高3050%。 （2）滚动阻力小，节约燃料，由于子午线轮胎帘布层少，行驶温度低，散热好，滚动阻力比斜交胎低2530%，油耗降低6%8%。 （3）减振性好，附着性能高，安全性能好，子午线轮胎本身结构原因，使其高速旋转时，变形小，升温低，其承载能力也高于斜交胎14%，子午线胎面耐穿刺，在恶劣条件下行驶，轮胎不易爆破，提高了行驶中的安全性 。,子午线胎越来越在现代汽车上得到广泛应用。但它也有缺点：胎侧薄，变形大，胎侧与胎圈受力比普
16、通斜交胎大很多，容易在胎侧和与轮辋接触处发生裂纹，因胎侧变形大，其侧面稳定性较差，成本也较高。 子午线胎与斜交胎不能混装于一辆车上。,4）胎圈,胎圈是指轮胎安装在轮辋上的部分。由胎圈芯（钢丝）和胎圈包布等组成，在轮胎内的加压空气作用下胎缘胀紧在轮辋边缘，可防止轮胎在各种力的作用下脱离轮辋。,2.内胎,内胎是装在外胎内部的一个环形的橡胶管，外表很光滑，上面装有气门嘴，以便充气。 内胎具有良好的弹性、耐热性及密封性，其直径尺寸应稍小于外胎的内壁尺寸，以防在充气状态下内胎产生皱折。,3.垫带,是一个环形橡胶带，垫在内胎和轮辋之间，保护内胎不被轮辋和胎圈磨损。,（四）无内胎轮胎,无内胎轮胎没有内胎和垫
17、带，充入轮胎的气体直接压入无内胎的轮胎中，要求轮胎与轮辋之间有良好的密封性。近年来轿车几乎均使用无内胎轮胎。 无内胎轮胎在外观上与普通轮胎相似。所不同的是无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约23mm的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法粘附上去的，密封层正对着的胎面下面，贴着一层未硫化橡胶的特殊混合物制成的自粘层。当轮胎穿孔时，自粘层能自行将刺穿的孔粘合，因此又有叫有自粘层的无内胎轮胎。,胎圈上有若干道同心环形槽纹了，在轮胎内空气压力作用下，槽纹能使胎圈紧贴在轮辋边缘上，使之与轮辋保证良好气密性。 气门嘴直接固定轮辋上；其间垫以密封用的橡胶衬垫。铆接轮辋和辐板的铆钉自内向外塞入，并涂上一
18、层橡胶。,自粘层只有在穿孔小时才可粘合。天气炎热自粘层易软化而向下流动，从而破坏车轮平衡。一般多采用无自粘层无内胎轮胎。它的外胎内壁只有一层密封层，当轮胎穿孔时，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，能长期不漏气。即使穿刺物拨出，亦能暂时保持气压，这就部分取代了自粘层的作用。 无内胎轮胎在穿孔时，压力不会急剧下降，有利于安全行驶，无内胎轮胎不存在内外胎之间的摩损和卡住，它的气密性好，可直接通过轮辋散热，温升低，使用寿命长，结构简单，重量轻。其缺点是途中坏了修理困难。,（五）应急轮胎,轿车装备的备胎大都是T型备胎。T代表“temporary”,即“应急、临时”。这种胎比正规胎的尺寸小，是高压胎，
19、性能不如标准胎，因此装用这种备胎时，要避免高速行驶或紧急制动，最好不用在驱动轮上。但是它可以缩小装备空间，加大行李舱，减轻车重，成本低。缺点是替换下的坏胎无法装入原来存放备胎的地方。,此外，对于行李舱空间小的运动车，一般采用折叠备胎或紧凑性备胎。这种备胎也是应急用，必须避免高速行驶，轮胎的侧面（胎侧）为折叠结构，收装空间比T型备胎小。 折叠备胎在折叠状态下不能使用，需要专用的压缩机和气瓶充气，待轮胎膨胀后才可使用。收装时，只要将空气放掉，按原状折好，轮胎外径骤然变小。,随着轮胎技术的发展，特种轮胎越来越多，现在雪地上行驶可以装用防滑轮胎及防滑钉轮胎。这样在冰雪道路上行驶，就不需要装用防滑链。从
20、而避免装卸防滑链的麻烦，而且还不会影响乘坐的舒适性和油耗，减少了装用防滑链后带来的轮胎损伤，以及在不连续的冰雪道路上行驶的方便性。,（六）轮胎选用原则,轮胎是汽车主要部件之一，它的选用正确对汽车性能影响直接，因而应按如下原则选择轮胎以利提高汽车行驶性能和延长其寿命。 1.轮胎类型的选择 2.轮胎花纹的选择 3.轮胎尺寸和气压的选择,1.轮胎类型的选择,轮胎类型主要据汽车类型和行驶条件来选择，货车普遍采用高强度尼龙帘布轮胎，使轮胎承载能力提高，越野车选用胎面宽，直径较大的超低压胎，轿车采用直径较小的宽轮辋低压胎，以提高行驶稳定性，由于子午线的结构特点使其有很多优点，应为优先选择之列。,2.轮胎花
21、纹的选择,轮胎花纹主要是据道路条件，行车速度，道路远近来进行选择。高速行驶汽车不宜采用加深花纹和横向花纹的轮胎，不然会因过分生热引起早期损坏。在低速行驶汽车使用轮胎应采用加深花纹或超深花纹，可提高轮胎使用寿命。,3.轮胎尺寸和气压的选择,轮胎尺寸和气压主要是根据汽车承受载荷情况和行驶速度来选择，所选轮胎在承受静负荷值应等于或接近于轮胎的额定负荷。这些可通过查阅国家标准获得。值得注意的是在设定轮胎的实际使用气压时，应综合考虑汽车的运动性能，燃油经济性能，振动和噪声等，才能延长轮胎的使用寿命。,七、轮胎的规格与标记,1.轮胎的规格。 轮胎的规格可用外胎直径D,轮辋直径d,断面宽B和断面高H的名义尺
22、寸代号表示。,1）斜交轮胎规格,我国采用国际标准，斜交轮胎的规格用B-d表示，载货汽车斜交轮胎和轿车斜交轮胎的尺寸B和d均用in为单位，B是轮胎名义断面宽度代号，d是轮辋名义直径代号。,2）子午线轮胎规格,国产子午线轮胎规格用BRd表示，其中R代表子午线轮胎（即“Radial“的第一个字母）。国产轿车子午线轮胎断面宽B已全部改用公制单位mm；载货汽车轮胎断面宽B有英制单位in和公制单位mm两种。而轮辋直径d的单位仍用in。 随着轮胎的扁平化，仅用断面宽B和轮辋直径d已不能完全表示轮胎的规格。即在断面宽B相同的情况下，断面高H随不同扁平率而变化。轮胎按其扁平率高宽比划分系列，目前国产轿车子午线轮
23、胎有80,75,70,65,60 等5个系列，数字分别表示断面高H是断面宽B的80%、75%、70%、65%和60%。显然，数字越小，胎越矮，即轮胎越扁平。,3）无内胎轮胎规格,按国标GB2977-89规定，载货汽车普通断面子午线无内胎轮胎规格用BRd表示。有些子午线轮胎，采用在规格中加“TL”标志。 例如：轮胎195/70SR14TL表示轮胎的断面宽度为195 mm，扁平率为70%，即H/B x 100=70，表示轮胎速度等级为S级，子午线轮胎，轮辋直径为14英寸，最后“TL”表示无内胎轮胎 。,2.速度等级,近年来，汽车和轮胎的性能都有很大的提高，要求轮胎的速度性能和汽车的最高速度相匹配。
24、为此，轮胎需表明其速度等级。国际标准化组织（ISO）制定的，并且已为一些国家所采用的速度标号标志的特点是对各种速度均给一个代号。该表规定的速度等级代号既适用于轿车轮胎，也适用于货车轮胎，但是他们的含义不完全相同。对于轿车轮胎（P到S级），是指不许超过的最高速度；对于货车轮胎（F到N级），是指随负荷降低可以超过的参考速度。 我国参照采用了国际标准化组织（ISO）规定的速度标志。根据GB 2978-89轿车轮胎系列规定，轿车轮胎采用速度标志符号及对应的最高行驶速度。同时还要求对于不同轮辋直径的轮胎，最高行驶速度应符合下表的规定。 例如轿车子午线轮胎185/70SR13规格中的S即表示速度等级为S，
25、允许的最高行驶速度为180km/h,3.负荷能力,轮胎的负荷能力是指在一定行驶速度和相应充气压力时的最大载质量。它的表示方法有3种： 1）以“层级”（PR）表示 2）以“负荷指数”表示 3）以“负荷级别”表示,1）以“层级”（PR）表示,这是最早的表示方法。轮胎上表示的层级并不代表实际的帘线层数，只代表近似于棉帘线层数的载质量。例如：9.00-20-14层级全钢丝子午线轮胎，实际胎体钢丝帘线只有一层，但它的载质量却相当于14层棉帘线9.00-20斜交轮胎。,2）以“负荷指数”表示,这是目前国际上子午线轮胎普遍采用的表示方法，以阿拉伯数字标记在轮胎侧面。如9.00R20原来14层级的子午线轮胎，
26、如今在轮胎胎侧上标为900R20140137，表示单胎负荷指数为140，相当于载质量2500kg,双胎负荷指数为137，相当于载质量为2300kg 。,3）以“负荷级别”表示,这是美国为了避免“层级”这种表示方法容易同实际层数混淆而采用的替代方法，以拉丁字母表示。例如：“G”表示相当于同规格轮胎14层级的载质量。负荷级别与层数的对应关系如下表。,我国国家标准规定以“层级”表示负荷能力。但用引进技术生产的子午线轮胎，以及有的国内轮胎厂生产的子午线轮胎，还同时标明“负荷指数”或“负荷级别”。 在这3种表示方法中，因为“负荷指数”直接代表载质量，而且可以在轮胎上同时标明单胎和双胎的“负荷指数”，所以
27、对使用者来讲是最方便的。而要知道每一个轮胎规格的“层数”和“负荷级别”所代表的载质量，还要查每个轮胎规格的标准规定，则相对较麻烦。,4.胎侧标志,根据国际的有关规定，也方便使用者维修与购置，所以每条外胎两侧上必须模刻上规格、制造厂商和厂名（或地点）、标准轮辋、生产编号、骨架材料及结构代号；轿车轮胎还须标有速度级别代号和胎面磨耗标志位置的符号；载重汽车轮胎还须标有层级；胎面花纹有行驶方向的，还须有行驶方向标志。,轮胎规格、速度级别代号和层级等的含义如前所述。 轮辋的种类，标准轮辋指每种规格的轮胎应配用的轮辋。其型号的表示方法是，一般前面的数字表示宽度（英寸），中间的英文字母表示边缘高度与弧度半径，最后的数字表示直径（英寸）。而在直径前面的符号，平式轮辋一般用“一”、深式及半深式用“x”表示。 生产编号是用生产年、月和连续顺序号组成的一串数字来表示。,骨架材料指帘布材料，一般用字母表示。 胎面磨耗标志或称防滑标记，即是稍微高出轮胎花纹沟槽底部的凸台。随着轮胎行驶里程增加、轮胎磨损、花纹沟槽变浅，此时露出凸台。说明轮胎花纹即将磨尽，若不更换，可能造成行驶中轮胎打滑，引发交通事故。因此，为了便于检查轮胎的磨损，通常在磨耗标志对应的胎肩处标记出“”或TWI”等符号。,
