试论轮胎性能对汽车制动性的影响

摘 要：主要探讨了影响汽车制动性能的因素。通过试验研究新旧轮胎对汽车制动效果的影响，发现新轮胎的制动效果明显优于旧轮胎。可见，汽车轮胎的磨损程度是决定汽车制动性能的重要因素，相关人员务必从中得到启发，以保证汽车的安全驾驶。

关键词：汽车制动性能；轮胎磨损；制动距离；仿真试验

制动性是汽车的重要使用性能，是汽车的安全指标，关系到人们的生命、财产安全，因此，政府相关主管部门都将其作为汽车技术状况的重点检验项目之一。目前通过试验研究，即利用新旧两种轮胎进行研究分析，可衡量出车辆制动性的好坏。

1  研究背景及意义

现今，针对汽车轮胎磨损对车辆制动效果影响的检测还处于起步阶段，国际、国内在此领域还没有给出确定、统一的标准。中国国内针对汽车轮胎磨损对汽车制动效能的影响的相关研究依然处于初级的理论分析阶段。由于迫切需要获取轮胎磨损对汽车制动效能影响的相关结论，因此，本文将以汽车轮胎的新旧为试验变量，进行相关理论分析和实际模拟试验，并客观地评价汽车轮胎磨损对汽车制动效果的影响。

本文采用的是三轴加速度传感器来测定和测试汽车的制动性能。此方案具备成本较低、操作较简单、测试精度高等优点，既避免了传统测量汽车制动的误差，也最大程度地避免了现在大多数检测的汽车制动时测量水平移动距离的困难，是当前检测汽车制动的最优方案，也是现今一种较为合理的测试汽车制动的方案。此方案能够较简单地获得汽车的制动减速度和制动距离等试验参数。

2  制动性能评定指标及研究思路

汽车制动性能是指汽车立即降低车速，直到停车的能力。它直接关系着汽车安全驾驶。制动性能判定主要由制动距离和制动时的减速度两个参数组成。制动距离是指从汽车车速为初速度V0起，驾驶员开始操控制动踏板，直至汽车停止时汽车向前行驶的距离。汽车的制动距离越短，说明汽车的制动效果越好。制动减速度是汽车速度变化量对这一变化所用时间的比值，汽车的制动减速度是随时变化的，所以制动减速度不能够用某一时刻的速度来代表汽车的整个减速过程，所以在检测汽车的减速度时，往往是计算汽车在整个减速过程中的平均减速度。

本文以实际汽车进行仿真试验，分析、研究制动性能的稳定性、制动性能、轮胎对地面的附着性能和制动时汽车方向的稳定性。首先通过单一实验变量法，大量统计装有不同磨损程度轮胎的汽车制动的相关数据，对制动时的汽车进行受力分析；然后通过统计的数据得出制动平均制动距离和制动减速度等主要研究参数，建立制动效果与轮胎新旧的试验模型，并分析数据，得出影响汽车制动的因素；最后检验得出的研究参数，判断轮胎磨损对汽车制动性能影响的大小，最终得出轮胎磨损对汽车制动性能的影响。图1是本文的主要技术和基于汽车轮胎磨损的主要思想路线设计。


图1 主要思想路线设计

3  轮胎的磨损对车辆制动性能的影响

针对提出的上述问题，探究轮胎的磨损情况对汽车制动性能的影响。本文试验研究的对象是两组轮胎，一组为全新轮胎，另外一组为出现一定磨损的轮胎。这两组轮胎除了轮胎的磨损程度不同外，轮胎的品牌、气压、型号和轮胎的花纹都一致。将这两组轮胎分别装在两辆相同品牌的全新汽车上，在特定的条件下重复实验，并统计多组数据，忽略个别组数据，依据大多数组别数据得出汽车的制动距离和制动减速度，最后对比两辆车的制动距离和制动减速度，简单评价轮胎的磨损程度对制动效果的影响。

3.1 轮胎的磨损对车辆制动性能的影响

通过处理、分析上述试验统计的数据，得到试验汽车的平均制动距离。通过分析数据发现，在汽车同一制动初速度、汽车品牌和试验的路面条件相同的条件下，装有新胎车辆的汽车的制动距离都小于装有旧轮胎汽车的制动距离，可见，装有新胎的汽车制动效果比装有旧轮胎的车辆的制动效果要好。

3.2 新旧轮胎对汽车平均减速度的影响

通过处理、分析汽车试验的数据，得到试验汽车的平均制动减速度。在试验汽车和路面条件不改变，且制动时汽车的初速度一定的情况下，装有新胎的汽车的平均减速度大于装有旧胎的汽车的平均减速度。此实验结果说明，装有新轮胎的汽车的制动效果要比装有旧轮胎的汽车好，且平均减速度大。另外，装有旧轮胎的汽车的平均减速度曲线曲率变化均大于装有新轮胎的汽车。

4  数据分析结果

通过分析、处理试验数据，可得出在单一试验变量的条件下，装有新轮胎的汽车的制动距离要短于装有旧轮胎的汽车的制动距离，装有新轮胎的汽车的平均制动减速度要大于装有旧轮胎的汽车的平均制动减速度。此实验结果说明，新胎车辆的制动性能要比装有旧轮胎的汽车的制动性能好，具体体现在以下三个方面：①在除实验变量外，在其他试验条件相同的情况下，当车辆制动初速度小于一定值时，装有新轮胎的汽车的制动距离与装有旧轮胎的汽车的制动距离差值要小于1 m；但在制动时的初速度大于一定值时，并且随着制动初速度的提高，装有新轮胎的汽车的制动距离与装有旧轮胎的汽车的制动距离差值较大，最大时可达到3 m以上。所以，汽车在高速行驶的状况下，汽车轮胎的磨损状况将直接影响车辆的制动性能，从而间接影响驾驶员驾驶车辆的安全性。②在将两种磨损状况不同的轮胎分别安装在品牌一致的全新的小轿车、大货车和中型客车上，在单一试验条件下，当制动初速度在一定范围时，装有新轮胎的小轿车、大货车和中型客车新胎车辆的平均减速度均值比装有旧轮胎的小轿车、大货车和中型客车的平均减速度均值大，其中，中型客车的差值甚至可以达到0.3 m/s2以上，所以可以得出结论，新轮胎的抓地能力更好。③在汽车轮胎磨损情况的单一试验变量条件下，装有旧轮胎的汽车的制动初速度和平均减速度曲线曲率变化均大于装有新轮胎的汽车，这表明装有旧轮胎的汽车的制动性能不稳定，不能随时在满负荷状态下正常运转，使得车辆的制动距离变大，带来了不安全因素。

5  结束语

综上所述，在实际检修工作中，汽车的故障来源比较复杂，其中轮胎的使用检验尤其重要。当车辆轮胎已磨损到影响汽车制动能力时，应按要求重新更换轮胎，将汽车设定、校正，直至检定合格，以保证行车安全。