汽车底盘机械系统检修课件：项目七 车轮与轮胎检修 128页

项目七 车轮与轮胎检修 一、项目情境引入 如果驾驶员在行车过程中发现车辆高速行驶时方向盘抖动或是车轮出现某种有节奏的异响时，有可能是车轮该做 动平衡 了，尤其是当更换轮胎、轮毂或是补过轮胎后、车轮受过大的撞击、由于颠簸导致平衡块丢失等都应该对车轮做 动平衡 。 如果车轮 动平衡 不好会造成轮胎的异常磨损，也会影响车辆的稳定。 特别是前轮，振动会通过转向系统传到方向盘，不但会影响驾驶，严重的还会导致转向系统的松旷。 二、相关知识   （一）车轮的基本构造 车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件，一般由轮毂、轮盘和轮辋所组成，如图 7-1 所示。 图 7-1 车轮总成 1 ．车轮的类型 （ 1 ）辐板式车轮 辐板式也叫轮盘式，如图 7-2 所示，它用一个钢质圆盘将轮辋和轮毂连接起来，此钢质圆盘称为轮盘。 轮盘大多是冲压而成的，少数是和轮毂制成一体的，后者主要用于重型货车。 小轿车的轮盘所用材料较薄，常冲压成起伏多变的形状，以提高刚性。 图 7-2 辐板式车轮 （ 2 ）辐条式车轮 用于重型载货汽车的辐条式车轮多采用铸造辐条，如图 7-3 所示。 其特点是辐条与轮毂铸成一体，而轮辋用衬块及螺栓固定在一起。 配合锥面用来保证轮辋与辐条对中。 图 7-3 辐条式车轮 2 ．轮辋的类型 图 7-4 轮辋断面形式 （ 1 ）深槽轮辋 深槽轮辋是一种整体轮辋，其结构特点是断面中部有一深凹槽，使轮胎拆装方便。 两侧有带肩的凸缘用来固定轮胎，并与胎圈接触。 肩部一般以 5 ° ±1 °的倾斜度向中央倾斜。 （ 2 ）平底轮辋 平底轮辋底部呈平环状，它的一边有凸缘，另一边是可拆卸的挡圈做凸缘，开口锁圈具有弹性，它嵌入轮辋和挡圈之间的环槽内可以限制挡圈脱出。 （ 3 ）对开式轮辋 这种轮辋由两部分组成，一部分与轮辐制成一体，两者用螺栓联接成一个整体。 3 ．轮辋规格的表示方法 （ 1 ）轮辋名义宽度和轮辋名义直径 它们多以英寸表示，一般取两位小数 。 （ 2 ）轮缘高度代号 代号 B C D E F G H J 尺寸 13.70 15.88 17.45 19.81 22.23 27.94 33.73 17.27 表 7-1 轮辋轮缘高度代号 （ mm ） 代号 K L P R S T V W 尺寸 19.26 21.59 25.40 28.58 33.33 38.10 44.45 50.80 续表 （ 3 ）轮辋结构形式代号 轮辋的结构形式，根据其主要由几个零件而组成分为一件式轮辋、二件式轮辋、三件式轮辋、四件式轮辋和五件式轮辋。 符号 “×” 表示一件式轮辋，符号 “ － ” 表示两件或两件以上的多件式轮辋。 （ 4 ）轮辋轮廓类型代号 轮廓类型 深槽 深槽宽 半深槽 平底 平底宽 全斜底 对开式 代号 DC WDC SDC FB WFB TB DT 表 7-2 轮辋轮廓类型及代号 图 7-5 轮辋轮廓类型 （二）轮胎的相关知识 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。 1 ．轮胎的组成结构 （ 1 ）胎冠 胎冠是指外胎两胎肩夹的中间部位。 包括胎面，缓冲层（或带束层）和帘布层等。 （ 2 ）胎肩 胎肩指胎冠与胎侧之间的过渡区。 （ 3 ）胎侧 胎侧指胎肩到胎圈之间的胎体侧壁部位上的橡胶层，作用是保护胎体，承受侧向力。 （ 4 ）胎体 胎体是由一层或数层帘布与胎圈组成整体的充气轮胎的受力结构。 （ 5 ）胎圈 胎圈是指轮胎安装在轮辋上的部分。 2 ．轮胎种类 （ 1 ）有内胎的充气轮胎 有内胎的充气轮胎主要由外胎、内胎、垫带组成，如图 7-6 所示。 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而受损伤。 图7-6 充气轮胎的组成 1 —外胎 2 —内胎 3 —垫带 （ 2 ）普通斜交轮胎 普通斜交轮胎的特点是帘布层和缓冲层各相邻层帘线交叉排列，各帘布层与胎冠中心线成 35 °～ 40 °的交角（见图 7-7 （ a ）），因而叫斜交轮胎。 （ 3 ）子午线轮胎 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。 图 7-7 两种轮胎的比较 （ 4 ）无内胎轮胎 无内胎轮胎在外观上与普通轮胎相似，如图 7-8 所示。 所不同的是无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约 2 ～ 3mm 的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法黏附上去的，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黏层，如图 7-8 所示。 图 7-8 无内胎轮胎 3 ．轮胎的规格 （ 1 ）汽车轮胎的主要尺寸 ① 轮胎断面宽度。指轮胎按规定气压充气后，轮胎两外侧面间的距离。 图 7-9 轮胎的主要尺寸 ② 轮辋名义直径。指轮辋规格中直径大小的代号，与轮胎规格中相对应的直径一致。 ③ 轮胎断面高度。指轮胎按规定气压充气后，轮胎外直径与轮辋名义直径之差的一半。 ④ 轮胎外直径。指轮胎按规定气压充气后，在无负荷状态下胎面最外表的直径。 ⑤ 负荷下静半径。指轮胎在静止状态下只承受法向负荷作用时，由轮轴中心到支承平面的垂直距离。 ⑥ 轮胎滚动半径。是指车轮旋转运动与平移运动的折算半径。滚动半径 r 按下式计算。 式中 S ——车轮移动的距离， m ； ——车轮转过的圈数。 （ 2 ）汽车轮胎的特性参数 ① 轮胎的高宽比和轮胎系列。轮胎的高宽比是指轮胎的断面高度（ H ）与轮胎断面宽度（ B ）的百分比，表示为 H/B （ % ）。 ② 轮胎的层级。轮胎的层级是表示轮胎承载能力的相对指数，主要用于区别尺寸相同但结构和承载能力不同的轮胎。 ③ 轮胎最高速度和速度级别符号。轮胎最高速度是指在规定条件下（路面级别、轮辋名义直径），在规定的持续行驶时间（持续行驶最长时间为 1h ）内，允许使用的最高速度。 速度级别符号 最高速度（ km/h ） 速度级别符号 最高速度（ km/h ） K L M N P Q 110 120 130 140 150 160 R S T U H V 170 180 190 200 210 240 表 7-3 轮胎速度级别符号与最高行驶速度 速度级别符号 不同轮辋直径轮胎的最高行驶速度（ km/h ） 轮辋名义直径 10 （ in ） 轮辋名义直径 12 （ in ） 轮辋名义直径 13 （ in ） P Q S T 120 135 150 165 135 145 165 175 150 160 180 190 表 7-4 不同轮辋直径轮胎的最高行驶速度 ④ 轮胎负荷能力和轮胎负荷指数。轮胎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重量。 轮胎负荷指数 轮胎负荷能力（ kgf ） 轮胎负荷指数 轮胎负荷能力（ kgf ） 79 80 81 82 83 437 450 462 475 487 84 85 86 87 88 500 515 530 545 560 表 7-5 负荷指数（ L1 ）与负荷能力（ TLCC ）对应关系（摘录） （ 3 ）汽车轮胎规格的表示方法 ① 轿车轮胎规格代号。 ② 载货汽车轮胎规格代号。 三、项目实施   （一）工具、设备 1 ．轮胎拆装所需工具设备 ① 轿车车轮。 ② 轮胎拆装机。 ③ 常用工具、量具及专用工具，包括撬棍、一字螺丝刀、多用途鹰嘴钳、鲤鱼钳、毛刷、肥皂水、水槽（用于清洁轮胎、检测是否轮胎漏气）。 2 ．轮胎动平衡所需工具设备 ① 轿车车轮。 ② 电脑车轮动平衡检测仪。 ③ 平衡块若干。 ④ 常用工具。包括精度“ 5mm ”外径卡尺、多用途鹰嘴钳、一字螺丝刀、锥体一套、快速螺母、锥形弹簧等。 （二）实施步骤 1 ．轮胎的维护 （ 1 ）轮胎的日常维护 1 ）出车前检视 ① 用气压表检查轮胎气压是否符合规定，气门嘴是否漏气，气门帽是否齐全，气门嘴是否碰擦制动鼓。 ② 检查轮胎螺母是否紧固，翼子板、挡泥板、货箱等有无碰擦轮胎现象。如有这些不良现象，应设法消除。 ③ 检查随车工具，如撬胎棒、千斤顶、轮胎螺母套筒扳手、气压表、手锤、挖石子钩等是否齐全。 2 ）行驶中检视 ① 行驶途中的检视应结合中途停车、装卸等各种机会进行。应选择清洁、平坦、阴凉和不影响其他车辆通过的场所作为停车地点。 ② 检查轮胎螺母有无松动，翼子板、挡泥板、货箱等有无碰擦轮胎现象。如有这些不良现象，应设法消除。 ③ 及时发现并挖出轮胎夹石和花纹中的石子及杂物。 ④ 检查轮胎气压，触试轮胎温度。 ⑤ 检查轮胎胎面、胎侧及轮辋有无不正常的磨损和损伤。 3 ）收车后检视 ① 停车场地应干燥清洁、无油污，严寒地区应扫除停车场的冰雪，以免轮胎与地面冻结。 ② 停车后应注意检查轮胎有无漏气现象，并查找漏气原因，予以排除。 ③ 检查花纹并挖出轮胎夹石和花纹中的石子、杂物。 ④ 检查轮胎螺母有无松动，备胎架装置是否牢固，并检查车辆机件有无碰擦轮胎的现象。 ⑤ 途中换用备胎，收车后应将损坏的轮胎及时送修。如发现车辆技术状况不正常，造成轮胎不正常磨损和机械损伤，应及时查明原因，并予以排除。 （ 2 ）轮胎的一级维护 ① 紧固轮胎螺母，检查气门嘴是否漏气，气门帽是否齐全，如发现损坏或缺少应立即修理或补齐。 ② 挖出夹石和花纹中的石子、杂物，如有较深伤洞应使用生胶填塞。特别是子午线轮胎，刺伤后若不及时修补，水气就会进入胎体锈蚀钢丝帘线，造成轮胎早期损坏。 ③ 检查轮胎磨损情况，如有不正常磨损或起鼓、变形等现象，应查找原因，予以排除。 ④ 如需检查外胎内部，应拆卸解体，如有损伤应及时修补。 ⑤ 检查轮胎搭配，以及轮辋、挡圈、锁圈是否正常。 ⑥ 检查轮胎（包括备胎）气压，应按标准补足。 ⑦ 检查轮胎有无与其他机件刮碰现象及备胎架是否完好、紧固。如不符合要求，应予以排除。 ⑧ 必要时（如单边偏磨严重）应进行一次轮胎换位，以保持胎面花纹磨耗均匀。 （ 3 ）轮胎的二级维护 轮胎的二级维护除执行一级维护的各项作业外，还应拆卸轮胎解体检查。 ① 拆卸轮胎，按轮胎标准测量胎面花纹磨耗、周长及断面宽的变化，作为换位和搭配的依据。 ② 轮胎的解体检查。检查胎冠、胎肩、胎侧及胎内有无内伤、脱层、起鼓和变形等现象。内胎、垫带有无咬伤、折皱现象。气门嘴、气门芯是否完好。轮辋、挡圈和锁圈有无变形、锈蚀，并视情况涂漆。轮辋螺栓承孔有无过度磨损或损裂现象。 ③ 排除解体检查所发现的故障后，进行装合和充气。 ④ 高速车应进行轮胎的动平衡。 ⑤ 按规定进行轮胎换位。 （ 4 ）轮胎的换位 前轮驱动车辆：将左后调至右前、右后调至左前、左前调至左后、右前调至右后。 后轮驱动车辆：将左前调至右后、右前调至左后、左后调至左前、右后调至右前。 四轮驱动车辆：前后左右轮全部交叉对调，即左前调至右后、右前调至左后、左后调至右前、右后调至左前。 3 ）轮胎换位中应该注意的问题 ① 养成每个月检查轮胎磨损情况的好习惯，一旦发现轮胎偏磨严重，应及时对轮胎进行换位。 ② 通常车辆前、后轮轮胎的气压是不同的，您在换位后应按轮胎所在位置调整轮胎胎压。 ③除了将左前 / 左后位置的两轮胎互相对调之外，应将备胎移至右前位置、右前位置的轮胎移至右后位置、右后位置替换下来的轮胎则成为备胎。 ④ 单导向（有方向性花纹）轮胎的调位方法要特别注意。 4 ）如果发现过早磨损、不规则磨损的迹象，除做四轮定位外，应适当提高轮胎换位频率。 2 ．轮胎拆装与检修 （ 1 ）轮胎拆装机 1 ）轮胎拆装机的外形结构，如图 7-10 所示。 2 ）轮胎拆装机的系统组成，如图 7-11 所示。 图 7-10 轮胎拆装机 图7-11 轮胎拆装机结构简图 1— 定位螺栓 2— 锁紧杆 3— 悬臂 4— 垂直立杠 5— 拆装头 6— 卡爪 7— 滑动卡座 8— 转盘 9— 转盘转动踏板 10— 卡爪闭合踏板 11— 卡爪开启踏板 12— 大铲压胎踏板 13— 大铲臂 14— 大铲 15— 支承胶板 Ⅰ—操作杆系统 Ⅱ—自动定心卡 Ⅲ—脚踏板控制系统 Ⅳ—胎唇拆卸器 （ 2 ）轮胎拆装实训步骤 1 ）轮胎的拆卸 2 ）轮胎脱开 3 ）轮胎的解体 4 ）轮胎的清洁 5 ）轮胎的装配 6 ）轮胎的充气 ① 轮胎充气应按照该型汽车使用说明书上规定的标准气压执行，并在冷态时用气压表测量。 ② 轮胎装好后，先充入少量空气，待内胎充气伸展后再继续充至所规定的气压。 ③ 充气前应检查气门芯与气门嘴配合平整，并擦净灰尘。充气后应检查是否漏气，并将气门帽装紧。 ④ 充入的空气不得含有水分和油雾。 ⑤ 充气时应注意安全防护。 7 ）轮胎的装车 （ 3 ）轮胎的检修 1 ）检查胎面花纹深度 根据相关规定，轿车轮胎胎冠上花纹磨损至磨耗标志，载重汽车轮胎胎冠上的花纹磨剩 2 ～ 3mm 时，应停止使用，进行翻新，如图 7-12 所示。测量时应使用深度尺。 2 ）轮胎花纹的异常磨损 图 7-12 轮胎磨损标志 特 征 原 因 胎 冠中部磨损 气压过高 表 7-6 轮胎花纹异常磨损的特征和原因 特 征 原 因 胎 肩过度磨损 气压过低 轮胎超载 冠 由外侧向里 胎冠由内侧向外 侧磨损成锯齿形 侧磨损成锯齿形 错齿（羽毛状）磨损 前束不准 主销衬套或球节松旷 胎 冠外侧磨损 胎冠内侧磨损 单边磨损 车轮外倾角失准，经常高速转弯， 车桥弯曲变形 胎 冠呈碟边状磨损 胎冠呈波浪状磨损 悬架部件和连接车轮的部件（球节、车轮轴承、减振器、弹簧衬套等）磨损、车轮不平衡；经常急加速或急减速 续表 （ 4 ）轮胎动平衡实训 1 ）车轮平衡的基础知识 ① 车轮的平衡。 a ．静平衡。静平衡是质量围绕车轮等量分配。静不平衡的车轮旋转时造成跳动，也称为角振动。支起车轴，调整好轮毂轴承松紧度，用手轻轻转动车轮，使其自然停转。 在停转的车轮离地最近处作一明显标记，然后重复上述试验多次。 若车轮经几次转动自然停转后所作标记的位置各不一样，迫使停转消除外力后车轮也不再转动，则车轮是静平衡的。 如果每次试验标记都停在离地最近处，则车轮是静不平衡，这个车轮上所作的标记点称为不平衡点或垂点。 b ．动平衡。静平衡的车轮（重心与旋转中心重合的车轮），由于车轮的质量分布相对车轮纵向中心面不对称，也可能造成动不平衡。 图 7-13 车轮静不平衡产生的离心力 ② 车轮平衡检测的必要性。 为了控制和改善车轮的平衡状况，保证车辆行驶的平顺性、安全性与经济性，必须进行车轮平衡的检测。 图 7-14 车轮平衡示意图 ③ 车轮平衡的检测方法。 现在应用广泛的车轮平衡机的显示与控制装置为电脑控制的，具有自动诊断和自动调校系统，能将传感器送来的电信号通过电脑计算、分析、判断后显示出不平衡量及其位置。 ④ 离车式车轮平衡机。 平衡机的构造和电测系统都较简单，平衡操作时只要将被测车轮的轮辋直径和轮胎宽度以及安装尺寸输入电测电路即可完成平衡作业，平衡机仪表即会自动显示轮胎两侧的不平衡质量及其相位。 在离车式车轮动平衡机中，目前应用最多的是硬式二面测定车轮动平衡机如图 7-15 所示。 图 7-15 离车式车轮动平衡仪 ⑤ 平衡块。车轮动平衡机的平衡块也称配重，通常有卡夹式配重和粘贴式配重两种类型。 图 7-16 卡夹式配重 图 7-17 粘贴式配重 2 ）动平衡的检测原理 ① 离车式车轮平衡机动平衡的检测原理。 图7-18 电测式车轮平衡机检测原理 a — 轮辋边缘至右支承的距离 b — 轮辋宽度 c — 左右支承间的距离 d — 轮辋直径 N R - N L - F 1 - F 2 =0 式中 N L —— 左支承测得的动反力， N ； N R —— 右支承测得的动反力， N ； F 1 —— 对应 m 1 的离心力， N ； F 2 —— 对应 m 2 的离心力， N 。 F 1 ( a ＋ c ) ＋ F 2 ( a ＋ b ＋ c ) - N R c ＝ 0 联立求解得 F 1 ＝ N L ( a ＋ b ＋ c ) / b - N R ( a ＋ b )/ b F 2 ＝ N L ( a ＋ c )/ b - N R a / b ② 就车式车轮平衡机动不平衡的检测原理。检测原理与图 7-13 所示的静不平衡检测原理相同，只不过传感磁头固定在制动底板上，检测的是横向振动。 3 ）就车式车轮动平衡的检测 ① 就车式车轮动平衡仪。 ② 就车式车轮动平衡仪测量前的检查与准备。 图 7-19 就车式车轮动平衡机示意图 图 7-20 就车式车轮动平衡机工作图 a ．在检测前必须检查车辆及车轮的状况。 b ．在测量前，支座与车轮悬架之间必须是一种直接的刚性连接 。 ③ 就车式车轮动平衡仪检测的方法与步骤。 ④ 平衡块的固定。 ⑤ 测量及使用时的注意事项。 a ．仪器只能在干燥的室内使用，且应摆放在平的水泥地面上。 b ．测量车轮平衡时，对于未测车轮也必须支起到相应高度 。 c ．在进行车轮平衡测量时，同轴两车轮的转速要相似。 d ．采样转速不能定得过高，否则不平衡量太大，无法操作。 e ．每次旋转以后都要用同样的方法使车轮停下来，一般是自由减速；对于车轮平衡测试仪的驱动盘，可使用制动手柄使其缓慢减速。 f ．如果被平衡的车轮检测时不在公差范围以内，则必须进行测量仪的校准与检查后方可再次测量。 g ．在进行车轮平衡检测时，有时会出现车轮经多次平衡检验及平衡校准后，测量数值变化较大、重复性较差的现象，应从理论及使用上进行具体的分析与解决，排除设备故障，调整好平衡测量仪的自校功能 。 4 ）离车式车轮动平衡的检测 ① 离车式车轮动平衡的检测步骤 a ．清除被测车轮上的泥土、石子和旧平衡块。 b ．检查轮胎气压，根据必要充至规定值。 c ．根据轮辋中心孔的大小选择锥体，仔细装上车轮，用大螺距螺母紧固。 d ．打开电源开关，检查指示与控制装置的面板是否指示正确。 e ．用卡尺测量轮辋宽度 b 、轮辋直径 d （也可由轮胎侧面读出），用平衡机上的标尺测量轮辋边缘至机箱距离 a ，再用键入或选择器旋钮对准测量值的方法，将 a 、 b 、 d 值输入指示与控制装置中去。 f ．放下车轮的防护罩，按下启动键，车轮旋转，平衡测试开始，微机自动采集数据。 g ．车轮自动停转或听到“笛”声按下停止键并操纵制动装置使车轮停转后，从指示装置读取车轮内、外两侧不平衡量和不平衡位置。 图7-21 车轮在平衡机上的安装 a — 轮辋边缘至机箱距离 b — 轮辋宽度 d — 轮辋直径 h ．抬起车轮防护罩，用手慢慢转动车轮。 i ．安装平衡块后有可能产生新的不平衡，应重新进行平衡试验，直至不平衡量＜ 5g （ 0.3OZ ），指示装置显示“ 00 ”或“ OK ”时才符合要求。 j ．测试结束，关闭电源开关。 ② 车轮不平衡的主要原因分析。 a ．轮毂、制动鼓（盘）加工时轴心定位不准、加工误差大、非加工面铸造误差大、热处理变形、使用中变形或磨损不均。 b ．轮胎螺栓质量不等、轮辋质量分布不均或径向圆跳动、端面圆跳动太大。 c ．轮胎质量分布不均、尺寸或形状误差太大、使用中变形或磨损不均、使用翻新胎或补胎。 d ．并装双胎的充气嘴未相隔 180 °安装，单胎的充气嘴未与不平衡点标记（经过平衡试验的新轮胎，往往在胎侧标有红、黄、白或浅蓝色的 □ 、 ◇ 、 ○ 符号，用来表示不平衡点位置）相隔 180 °安装。 e ．轮毂、制动鼓（盘）、轮胎螺栓、轮辋、内胎、衬带、轮胎等拆卸后重新组装成车轮时，累计的不平衡质量或形位误差太大，破坏了原来的平衡。 四、知识与技能拓展 新型汽车轮胎简介 1 ．智能轮胎 智能轮胎内装有计算机机芯片，能够自动监测轮胎行驶温度与气压，并及时予以调整，从而使轮胎始终保持良好的使用性能，既提高了安全系数，又节约了开支。 2 ．绿色轮胎 绿色轮胎一般是指滚动阻力低（节油性好）、使用寿命长、翻新性好（减少废胎生成量）、重量轻（降低石油资源消耗）以及噪声小和防滑等性能好的轮胎。 3 ．超高行驶里程轮胎 保证行驶里程在 130000km 以上的称为超高行驶里程轮胎。 4 ．跑气保用轮胎 漏气后仍能继续安全行驶一段较长路程的轮胎称跑气保用轮胎或零压轮胎。 5 ．仿生轮胎 采用仿生学原理研制而成的大陆轮胎，其制动距离明显减小。 6 ．低断面轮胎 低断面轮胎能够使汽车的外观更漂亮，不仅可减小滚动阻力，降低燃油消耗，而且还可提高行驶舒适性，改善操纵性能，提高安全性。 7 ．防滑轮胎 轮胎最大特点是胎面中心有一条 V 形宽而深的纵向花纹沟，在主花纹沟两侧各有两条纵向窄花纹沟，看上去很像是并装双胎。 这种构造有利于将主花纹沟积蓄的雨水排出去，从而改善轮胎湿地操纵性，延长胎面寿命。 五、小结   本项目详细介绍了车轮和轮胎的总成结构组成、功用、种类、规格、工作原理，实施了轮胎的维护、轮胎的拆装与检修，并进行了轮胎动平衡实验。