汽车操控原理学习之 -- 行走系统 - 郑瀚Andrew
2023-10-15 19:55:0 Author: www.cnblogs.com(查看原文) 阅读量:11 收藏

轮胎花纹对轮胎操控的影响

轮胎的花纹不仅仅是为了好看,轮胎的花纹还关系到能否完全地发挥轮胎的性能,如:

  • 牵引
  • 制动
  • 转弯
  • 排水
  • 静音等等性能

简单来说,胎面花纹最重要的三大作用是:

  1. 提升抓地力
  2. 降低噪音
  3. 增加排水性

不过这三者之间本身就是互相牵制甚至是冲突的。因此,轮胎厂商在胎面花纹设计时,就需要根据各款轮胎各自不同的产品定位,研发不同的花纹设计。

目前汽车轮胎的花纹主要有下面7种。

1、单导向花纹:花纹沟之间都相互连接,呈独立的花纹块结构

  • 优点:花纹有明显的方向性、胎块较大、横切纹少,因此它天生就具有阻力小、速度级别高和操控性能好的特性,适合高速行驶。
  • 缺点:噪音大,只适合运动轮胎,因为安装的方向必须与行驶方向相同,所以不宜作为备胎。

主要用途:运动型轿车和运动型SUV。 

2、条形花纹:花纹沟方向与圆周方向一致

  • 优点:滚动阻力低,不容易侧滑,可以提供良好的操控稳定性和高速性能,同时兼顾乘坐舒适性和低噪音。
  • 缺点:制动性能和湿地稳定性较差,在高负荷下长期行驶容易出现开裂现象。

主要用途:良好的路面,货车和巴士前轮。

3、对称花纹:胎面中心沟槽为准,左右两边相同或相似的轮胎花纹,或者另外一边旋转180度后花纹能完全重合

  • 优点:静音舒适性良好,因为减少轮胎滚动阻力,所以省油也是它的优点,因此经济耐磨型轮胎都采用这种设计。
  • 缺点:轿车用的对称花纹轮胎设计得比较碎小,抓地力较小,运动性能较弱。

主要用途:一般的经济型家庭轿车,城市SUV和越野型SUV。

4、非对称花纹:以胎面中心沟槽为准,左右两边的花纹不一致的轮胎花纹

  • 优点:花纹块比对称花纹的大,胎面与地面的接触面大,抓地力也随之较大,因此非对称花纹的轮胎运动性能较突出。
  • 缺点:由于花纹块较大,噪音也大,静音舒适较差。

主要用途:有运动性能轿车和运动型SUV。

5、块状花纹:花纹沟之间都相互连接,呈现独立的花纹块结构 

  • 优点:优越的制动和操控性能,有良好的排水性,雪地和湿路上的操控性稳定性不错。
  • 缺点:独立的花纹块结构,耐磨性能较差。

主要用途:轿车用全天候和雪地轮胎,商用车后轮。

6、羊角花纹:花纹沟方向与圆周方向垂直 

  • 优点:良好的制动及操纵性能,良好的牵引性能。
  • 缺点:高速行驶时的噪音较大,滚动阻力大,不适合进行高速行驶。

主要用途:行驶在较差路面的自卸车,工业车辆和巴士的后轮。

7、复合花纹:综合条形和羊角花纹的特点

  • 优点:轮胎表面的中央的条形花纹,提供良好的操纵性能,防止侧滑。胎面肩部的羊角花纹,提供了良好的牵引性能和制动性能。

主要用途:主要装在货车和巴士的前后轮。

轮胎硬度对轮胎操控的影响

在很多以竞速为主的比赛中,轮胎的选择更多的就是轮胎软硬的选择。通常会有:

  • 硬胎
  • 中性胎
  • 软胎
  • 超软胎等

软硬的差别在于橡胶配方,按照轮胎日常的行驶路面不同,轮胎软硬分不同标准。软轮胎和硬轮胎在材料配方和制作上存在差异,

  • 软轮胎操控性能和抓地性能都更好
  • 材质较硬的轮胎往往里程更长,节油性能好

但是无论是软轮胎或是硬轮胎都会随着时间的变化而橡胶逐渐硬化,变脆。

1、软轮胎 

一般软轮胎的确是安静舒适抓地力好操控性能好的轮胎。其中最软最典型的是F1赛事轮胎,这种轮胎抓地力和操控性能都很好,甚至在赛车经过的赛道上能看到融化的橡胶遗留下来的融化橡胶。这种轮胎很软但也的确不耐磨。

2、硬轮胎 

硬轮胎中比较常见的是越野轮胎,因为行驶路面条件的限制越野轮胎必须比较耐磨抗造撕裂性能好,所以轮胎的胎面硬度也相对比较硬。因为轮胎比较硬所以在行驶过程中的车内噪音和舒适度相对软轮胎更差一些。

其实轮胎的性能是一个综合体,也是相互限制相互制约的。一条轮胎如果静音舒适抓地性能好那么耐磨指数要稍差,一条轮胎如果夏季性能好那肯定冬季性能稍差,反之一个道理。

参考链接:

https://www.sohu.com/a/59218072_372601
https://chejiahao.autohome.com.cn/info/3251982 
http://www.chinatiredealer.com/news/show-39282.html

当汽车前进时必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的阻力,而轮胎气压对滚动阻力系数的影响是十分巨大的,当气压降低时轮胎的滚动阻力系数迅速增加,这是因为胎压降低时,滚动的轮胎与地面的接触面变大,迟滞损失增加,这也是为什么当胎压不足时往往有一种乏力感,因此,适当的胎压是汽车具有良好动力性的有力保证。

另外一方面,汽车操纵稳定性的一个重要参数是侧偏刚度。在直线行驶时也许这种感觉不太明显,但只要有转向行为,侧偏刚度弱就会导致车辆有飘移感,而轮胎气压是影响侧偏刚度的重要因素,轮胎气压越高,则侧偏刚度越大。因此,充足的胎压是汽车具有良好操控性的有力保证。

还有一个考量的维度就是,功率循环是指由于车辆的不同轴上的轮胎滚动半径不同而造成轮胎的拖滑和滑转现象。轮胎气压会影响轮胎变形,而轮胎变形的大小则影响滚动半径,最终影响行进速度。对于两轴汽车来说,必须根据其前后轴荷选定轮胎气压,保证轮胎具有相同的滚动半径,避免功率循环。因此,一个正常的胎压是让车辆保证功率有效输出的有力保证。 

参考链接:

https://www.sohu.com/a/122753706_525375 
https://www.zhihu.com/question/309338764 

轮毂大小对操控的影响

  • 首先,大尺寸的轮毂会增加车辆的重量,这会对车辆的油耗和悬架系统造成压力。
  • 同时,大轮毂也会加重车辆的惯性,降低车辆的加速性能,使车辆的驾驶过程变得更加劳累。
  • 其次,大轮毂会影响车辆的操控和稳定性能,尤其是在弯道时,大轮毂会增加车辆的轮胎滑动和偏离轨迹的风险,这对驾驶员来说是非常危险的。
  • 最后,大轮毂还会对车辆的制动性能产生影响,大轮毂会增加车辆制动距离,导致制动效果变差,这也会因为轮毂太大无法安装相应的刹车盘而存在风险。

参考链接:

https://news.yiche.com/hao/wenzhang/79841372/
https://zhuanlan.zhihu.com/p/151655102

汽车的刹车对车辆来说,重要性与发动机是一样的,发动机是为汽车提供源源不断的动力的,汽车跑的快全靠发动机的动力输出,但是一辆车单单跑的快不稀奇,这辆车无论跑多快都能快速安全的停下来才是最重要的,让汽车停下来,那就全靠制动系统了,所以说,要想提高车辆刹车性能,非制动系统改装莫属。

制动系统就是我们通常所说的“刹车”或者“刹车系统”,能控制行驶的汽车减速或者停车,能使下坡行驶的汽车速度保持稳定,以及能使已停驶的汽车保持不动。

制动系统一般由制动传动机构和制动器两个主要部分组成。

  • 制动传动机构包括供能装置、控制装置(包括刹车踏板等)、传动装置(包括制动主缸和制动轮缸等)、制动力调节装置、警报装置以及压力保护器装置等附加装置等
  • 制动器包括刹车片和刹车盘

其中,最核心的部件就是刹车片。

原厂的刹车片由于要照顾到成本、耐用、清洁 (刹车粉)和低温功效等要求,一般来说摩擦系数(mu)不会很高(大概在0.4以下),而且多不可以承受超过300℃的温度,因此在连续多次使用后便会发生效能衰退。所以,更换高性能的刹车片就是我们改装刹车系统的第一步。

选择高性能刹车片时要注意不要贪大mu数和超高温,摩擦系数太高会使得慢速行驶时的刹车动作变得太敏感,每次轻触刹车踏板都会令车上的乘客人仰马翻,此外刹车盘也会因摩损增大而降低寿命。

除了刹车片,接下来就是刹车油。

有了耐高温的“运动型”刹车皮,当然需要有匹配的刹车油。现在市面上常见的刹车油的最高标准是DOT 5,符合这一标准的刹车油干沸点为260℃,当刹车钳活塞的温度高于此干沸点时,便会使得部分刹车油汽化。而当液压系统内空气过多时,会令到刹车踏板的行程变长,严重时可能刹车踏板踏尽也不能把车刹停。另外刹车油是“吸水性”很强的物质,渗了空气中的水份后沸点便会降低(水的沸点可只有100℃啊),以常见的DOT4刹车油为例,干沸点230℃,当渗入1%的水份时,沸点就降低到只有118度。因此,如果你喜欢时常表现一下爱车的性能,那么就应该勤换刹车油。纯比赛用的刹车油(干沸点达330℃以上)不但价钱昂贵(约600元/升),而且需要更换和“排空”的次数更多 ,除非是准备到赛道上一展身手,否则DOT4以上的刹车油应可满足大部份车迷的要求。

接下来就是刹车卡钳。

换一套大型多活塞的刹车钳能直接提高刹车性能 。道理很简单,刹车钳大了,配用刹车皮的总面积也大了,刹车效能当然就好了。改车界好像十分重视刹车钳的活塞数量,当然活塞越多,施加在刹车皮上的压力和产生的温度就越均匀,还可增加活塞的总面积。增大活塞面积有什么好处呢?因为刹车油的管道可承受的压强有限,加大活塞面积就能提高刹车皮对刹车碟的极限压力了(压力 = 压强×面积)。不过换用多活塞的卡钳后要达到相同的刹车压力就可能需要更大的踏板行程,也就是说要踩得更深。改善的方法是更换制动总泵,甚至是配用赛车式的双制动总泵来分别控制前后制动的分配,以达到最个人化的理想效果,但这样改装成本非常高,一是越多活塞的卡钳价格越贵,二是改装制动总泵尤其是双制动总泵涉及的学问不少,而且要花不少的工时和材料,如果不是改装赛车出赛实不值得。

从实用角度去考虑,选择卡钳还是要讲求匹配,一般高性能街车采用4活塞的卡钳就足够了。另外值得注意的是刹车钳的重量,虽然外形是差不多,但用轻金属制造的高档刹车钳 (如AP Racing, Brembo 等)比铸铁的产品轻一倍以上,而刹车系统是非簧载重量(unspring weight )的一部份,负重多少对车的操控可是有直接影响的。另外,高档刹车钳的散热性能非常高,对控制刹车系统的温度帮助很大。

参考链接:

http://www.bjecutuning.com/spread/scxt-gzt.html 
https://club.autohome.com.cn/bbs/thread/a5abeb889417f330/65349300-1.html 

文章来源: https://www.cnblogs.com/LittleHann/p/17753360.html
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