輪胎側偏特性主要是指側偏力、回正力矩與側偏角間的關系。汽車動力學的研究中必須考慮輪胎模型，輪胎側偏特性是輪胎極其重要的特性，它是研究汽車操縱穩(wěn)定性的基礎。

領域

汽車

兩種情況

汽車在行駛過程中，由于路面的傾斜、側向風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，相應地在地面上產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，也稱為側偏力。當有地面反作用力時，若車輪是剛性的，則可能發(fā)生兩種情況（如圖1）：

（1）當?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧y未超過車輪與地面間的附著極限時，車輪與地面間沒有滑動，車輪仍在其自身平面cc沒運動。

圖1

（2）當?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧y達到車輪與地面間的附著極限時，車輪發(fā)生側向滑動，若滑動速度為?u，車輪便沿合成速度u^‘的方向行駛，偏離cc平面。

現(xiàn)象說明

圖2

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車輪平面cc，值就是輪胎的側偏現(xiàn)象。為了說明側偏現(xiàn)象，我們討論具有側向彈性的車輪在垂直載荷為W的條件下，車輪中心受到側向力Fy，地面相應的有側偏力FY時的兩種情況（圖2）。一是車輪靜止不滾動。由于車輪有側向彈性，輪胎發(fā)生側向變形，輪胎胎面接地印跡的中心線aa與車輪平面cc不重合，錯開?h，但aa仍平行于cc。二是車輪滾動。接觸印跡的中心線aa不只是和車輪平面錯開一定距離，而且不再與車輪平面cc平行，aa與cc的夾角α，即為側偏角。此時，車輪就是沿著aa方向滾動的。

產(chǎn)生原因

圖3

為了說清楚出現(xiàn)側偏角α的原因，下面具體分析車輪的滾動過程（圖3）。在輪胎胎面中心線上標出A1、A2、A3…各點，隨著車輪向前滾動，各點將依次落于地面上相應的A1^、A2^、A3^…各點上。在主視圖上可以看出，靠近地面的胎面上，A1、A2、A3…各點連線在靠近地面時逐漸變?yōu)橐粭l斜線，因此他們落在地面相應各點A1^、A2^、A3^…的連線并不垂直于車輪旋轉軸線，即與車輪平面cc有夾角α。當輪胎與地面沒有側向滑動時，A1^、A2^、A3^…的連線就是接地印跡的中心線，當然也是車輪滾動時在地面上留下的痕跡，即車輪并沒有在車輪平面cc內向前滾動，而是沿著側偏角α的方向滾動。顯然，側偏角α的數(shù)值是與側向力Fy的大小有關；換言之，側偏角α的數(shù)值與側偏力Fy的大小有關。

力與角的關系

圖4

圖4給出了一條由試驗測出的側偏力-側偏角曲線。曲線表明，側偏角不超過5°時，與α成線性關系。汽車正常行駛時，側向加速度不超過0.4g，側偏角不超過4°~5°，可以認為側偏角與側偏力成線性關系。FY-α曲線在α=0°處的斜率稱為側偏剛度k，由輪胎坐標系有關符號規(guī)定可知，負的側偏力產(chǎn)生正的側偏角，因此側偏剛度為負值。側偏角不超過4°~5°FY與α的關系式可寫作，F(xiàn)Y=ka。

回正力矩

圖5

回正力矩是由接地面內分布的微元側向反力產(chǎn)生的。車輪在靜止時受到側向力時，印跡長軸線aa與車輪平面cc平行，錯開?h，故可認為地面?zhèn)认蚍醋饔昧ρ豠a線是均勻分布的（如圖5）。

圖6

而車輪滾動時，印跡長軸線aa不僅與車輪平面錯開了一定距離，而且轉動了α角，因而印跡前端離車輪平面近，側向變形?。挥≯E后端離車輪平面遠，側向變形大?？梢哉J為，地面微元側向反作用力的分布與變形成正比，故地面微元側向反作用力的分布情況如圖6所示，其合力就是側偏力FY，但其作用點必然在接地印跡幾何中心的后方，偏移某一距離e。e稱為輪胎拖距，F(xiàn)Ye就是回正力矩Tz。

在FY增加到一定程度時，接地印跡后部的某些部分便達到附著極限，隨著FY的進一步加大，將有更多的部分達到附著極限，知道整個接地印跡發(fā)生側滑，因而輪胎拖距會隨著側向力的增大而逐漸變小。

實驗結果表明，回正力矩開始時隨著側偏角的增大而逐步變大，側偏角在4°~6°時達到最大值；側偏角在增大，回正力矩下降；在10°~16°時回正力矩為零；側偏角再大，回正力矩成為負值。