運動型汽車或者跑車輪胎選用更大尺寸的輪轂及扁平比的輪胎是為什麼?
關於為什麼輪胎越寬,摩擦力越大的回答,我已經在另一個答案中更新,在這裡就不寫了
為什麼賽車輪胎都很寬? - 謝中用的回答
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1. 什麼是扁平比?
扁平比,又稱扁平率(flatness ratio),百度百科定義如下:
扁平比是輪胎的一項數據,指輪胎橫斷面高度占其橫斷面最大寬度的百分比,簡單地說就是輪胎的高寬比,如下圖所示。通俗來講,輪胎越高瘦,扁平率數值越大,輪胎越矮胖,扁平率數值越小。
2.低扁平的輪胎與高扁平的輪胎相比,有哪些優勢與不足。
(其實這些在其他的人的回答中已經可以找到一些答案,為了回答的完整性,在這裡仍然作答)
低扁平的優勢:
a.提高胎側剛性,提高行駛的操縱穩定性
b.提高輪胎高速性能,例如速度級別為V級的轎車輪胎扁平比至少為60系列以下系列。一般速度越高,扁平比系列越低。
c.減輕輪胎重量和降低輪胎滾動阻力係數,節省燃油,減少廢氣排放。
d..改善磨耗均勻性,從而提高輪胎使用壽命
低扁平的劣勢:
a. 緩衝性能下降,輪胎舒適性受到影響
b.輪胎斷面和行駛面增寬,導致接地面中心的水不易排出,所以濕滑性能有所下降
c.胎面膠昂貴,低扁平輪胎胎面用量較多,成本上升
d.低扁平輪胎製作難度較大,不合格率較高,造成成本上升
所以,低扁平的輪胎有很多優勢,操穩性能好,高速性能好,耐磨損,滾阻小。這麼多優點,為什麼不是所用的輪胎的扁平比都很低呢,原因在於,低扁平輪胎的舒適性下降,濕滑性能下降, 然而普通民用車卻不需要如此之高的操穩性能及高速性能,此外對於輪胎製造者,低扁平後的成本上升也需要考慮,權衡之後:並非所有車輛都用到扁平率很低的輪胎,例如30系列。
而對於高性能的跑車,賽車來講,行駛速度快,對操縱性能更加依賴,舒適性就被放到第二位考慮,或者通過其他補償性措施來彌補舒適性的缺失,當然這會造成成本上升,售價變高。然而這些對於高性能跑車,賽車車主來講,並不算是問題。
總之:高性能的車偏愛低扁平輪胎
(各位如果只想大概知道為什麼高性能車更偏愛低扁平輪胎,而不想知道更多,下面這些可以忽略)
3.低扁平輪胎可以提高輪胎胎側剛性,提高行駛的操縱穩定性的原因
(這個問題略大,搞不好可以湊成一個論文了都... ...)
先說低扁平輪胎可以提高輪胎胎側剛性的問題。這個看似簡單的問題,困擾了我好幾天,不廢話了,直接介紹。(下面的內容涉及一些材料力學的內容,可能會引起大家的不適......)
忽略次要因素,我們建立一個輪胎模型,如圖2,等會兒我們會講到,討論操縱穩定性的時候,胎側都處於剪切狀態,或者一種單臂梁受載荷作用彎曲狀態。類似於風把小樹苗吹彎一樣,風就是那個力,小樹就是那個短棍。
根據材料力學知識,增大界面慣性矩和縮小跨度都可以增加那個短棍的彎曲剛性,也就是增加胎側的剛性(至於那些公式就不鋪展開了,如果真的講,需要好多篇幅,有興趣的跟我說一下,或者自行看材料力學書......)。低扁平的輪胎胎側高度小(對應於縮小跨度),而且截面的面積增大(對應於增加截面慣性矩),所以說,低扁平輪胎的胎側剛度更大。
圖2 胎側彎曲模型
上述為理論分析,下面是實驗數據,在相同的垂直載荷下,扁平率越高,則側偏剛度越大。
說操縱穩定性之前,我們先講一下側偏現象,百度百科定義如下:
汽車在行駛過程中,由於路面的側向傾斜,側向風或者曲線行駛時的離心力等的作用,車輪中心沿車軸方向產生一個側向力F。因為車輪是有彈性的,所以,在側向力F未達到車輪與地面間的最大摩擦力時,側向力F使輪胎產生變形,使車輪傾斜,導致車輪行駛方向偏離預定的行駛路線。這種現象,就稱為汽車輪胎的側偏現象。
巴拉巴拉一堆,沒有對這方面深入了解過的同學們怕是不大明白輪胎怎麼就側偏了,注意到上面輪胎側偏是因為有側向力,而且這個時候輪胎沒有橫向滑移。舉個例子:李雷和韓梅梅並排走在路上,李雷擠著韓美美走,韓美美不好意思就得往旁邊走,每走一步,除了往前,還稍微偏了一點(遠離李雷的方向),越往前走越偏,然後韓美美就被擠到溝里去了。在這個過程中,韓美美並沒有被擠的滑出去。如果他們是並排溜冰,李雷還是擠韓美美,韓美美就滑出去了。前面那種沒有滑移的叫側偏現象,後面這種現象被稱為橫向滑移。
側偏的原因就是因為輪胎的側向彈性。如果胎側剛度大,則相同側向力下,側偏程度就小。
評價側偏程度有一個名詞,叫側偏剛度。側偏剛度不完全等於胎側剛度,但也沒必要深入追究,他們的變化趨勢是一樣的,所以可以近似的看成完全相同的。
前面說低扁平輪胎的胎側剛度更大,那麼也就是說,低扁平輪胎的側傾剛度更大。
下面來講,低扁平輪胎提高胎側剛性,提高行駛的操縱穩定性。
操縱穩定性的評價參數有很多,例如轉向盤角階躍輸入下的車輛穩態響應,橫擺角速度相應特性,轉向盤中間位置操縱穩定性,回正性,轉向半徑,轉向輕便性,直線行駛性能,典型行駛工況性能,極限行駛能力。但其中很多性能並非只是跟單一的胎側剛性有關係,並不是說所有的胎的胎側剛性變好,就能增加行駛的操縱穩定性。一個具有轉向不足特性的車輛,在不改變其他條件的情況下,只提高前胎的扁平率有可能降低車輛的操縱穩定性的。在不提其他條件,只提提高胎側剛性能提高行駛的操縱穩定性,只能體現在直線行駛性能上面,前輪的扁平率降低,導致胎側剛性升高,側偏剛度升高,車輛越不容易發生側偏現象(就像樹苗越粗,剛度越高,越不容易被吹彎)。在發生側偏時,路面會給輪胎一種抵抗側偏的力矩,叫做回正力矩(在這裡不介紹回正力矩的產生原理,有興趣的可以自行查資料,或與我探討)。不予證明的給出結論,輪胎扁平率降低會造成回正力矩升高,抵抗輪胎側偏。總之,低扁平輪胎在保持直線行駛方面可以提高行駛穩定性。當然,低扁平輪胎配合其他參數,在很多方面可以提高車輛操縱穩定性。
操縱穩定性的終於講完了,感覺理解這一點是最難的,需要看很多資料,並真正理解側偏模型才能真正的理解,如果大家想了解車輛的綜合操縱穩定性,最好是能弄清楚轉向盤角階躍輸入下的車輛穩態響應這個概念,並知道輪胎的側偏特性是怎麼樣影響到車輛的操縱穩定性的。
有意思的是,跑車採用後輪低扁平輪胎來增加操縱穩定性,而很多普通民用車則不採用這種設計,其實有一些民用車還採用了前輪低扁平的設計。大家可以去思考這些設計的精妙之處,如有需要,我們可以一起探討。
4.低扁平輪胎可以減輕輪胎重量和降低輪胎滾動阻力係數。
( 我又不能給大家詳細講解了,但跟其他答案不同,我不會從因為A,所以Z這麼大跨度的給大家一個模糊的答案,我希望給大家一個簡潔卻不缺少推理的嚴謹答案。大家在看到答案以後,如果想繼續探究那些細節的推導過程,我可以給你提供參考資料,必要的時候,我可以提供一些解答。當然我也是才疏學淺,答案中自然有紕漏,也不一定能回答所有提出的問題,雖不能,心嚮往之)。
關於減輕輪胎重量,我現在手頭上沒有足夠的實驗數據,在這裡先不推導,認為其沒問題。
滾動阻力產生的根本原因在於橡膠材料的遲滯效應。橡膠屬於粘彈性材料,粘彈性材料都會有一種遲滯現象(就是給材料一個力,材料並不會馬上反應,而是一會兒才反應出現變形。簡化的很厲害,大家姑且這麼理解)。這樣一來就有能量損失了,體現在力上面就產生了滾動阻力。
在粘彈性材料的滾動阻力計算中,有一個公式(在這裡不寫出來了),從公式中可以得到減少滾動阻力的辦法:
a. 減少輪胎變形
b. 改善輪胎用材料
c. 減少輪胎的體積或重量
在材料不變的情況下,低扁平輪胎胎側剛度大變形小,而且重量減輕,所以可以降低滾動阻力係數。
5.低扁平輪胎可以提升高速性能
這個也比較好理解,低扁平輪胎的滾動阻力小,高速時產生的熱量少,所以可以適應更高的速度。考慮到輪胎駐波現象(駐波現象產生時,輪胎看似產生靜止的波,這時輪胎變形劇烈,迅速破壞),試驗表明,低扁平輪胎的駐波臨界速度更高,更適合高速行駛。
一個是扁平比低能塞更大的剎車碟,還有就是路感好,輪胎形變小,視覺效果也是一方面
大尺寸輪輞可以匹配更大的制動盤,以滿足制動力要求。
高扁平輪胎剛度較好,可以提升整車的側偏剛度,提高操控性能。
暫時想到這麼多!!!
為了抓地好,為了放卡鉗
我剛剛在另一個問題里提到過大輪轂這方面的內容,直接複製過來了。首先需要指出樓主的一個錯誤,扁平比指的是輪圈外沿到胎面的距離和輪胎最大寬度之比,因此大輪轂匹配的是低扁平比的輪胎。
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輪轂的大小對車子性能有直接影響。大輪轂一般會匹配低扁平比的輪胎,輪胎更寬更薄,一來與地面的摩擦增大了,二來與輪轂之間的結合更緊密,相對滑動更少。這些變化會導致車輛在過彎、制動等方面的效果會明顯優化,從而提升了車輛的操控性。再者,薄輪胎對路面的緩衝能力弱,路感更清晰。因此追求運動性能的車型會使用大號輪轂。
僅補充一點,
大的輪轂意味著更大的輪轂直徑,這一點不用質疑吧?
那麼輪轂的直徑是變大了,車子的輪轂安裝位置卻是不變的。更換了大尺寸的輪轂,如果採用原來的輪胎,行駛時會不會刮蹭到懸架?
1.尺寸大主要還是好看,普通車不做大尺寸一就是商業手段,不區分開來怎麼賺錢,二是不需要很大的剎車盤所以輪胎大了不匹配
2.功能上沒有紋理的大輪胎適合burnout,racing啟動時獲得更大摩擦來加熱輪胎而且更穩定,但是加速又不希望有太大摩擦所以要平,並且這種輪胎很薄加速時會變形(褶皺)以適應賽道 比如camaro ss在賽道用的輪胎:
3.像蘭博法拉利不上賽道的超跑尺寸大但不需要這樣輪胎的,僅僅是performance car提高性能用的,平時不能用,如果下一點小雨就會很危險。而且理想的racing slick是前輪窄後輪寬。
只談轎車,是以17寸為分界線,17為B級車常用,17以下為A級車常用,18多為C級但也有B級的高配高排量車在用。為什麼會出現輪轂直徑越大車的級別就越貴?因為輪轂越大就越耗油 同時對車的馬力有要求,同時也有好處,大直徑輪轂常伴隨著更寬,所以接地面積更廣 摩擦力更大 車更穩,再加上薄胎會使地面路況更真是地傳達給駕駛者,同時大輪轂會帶來更強的視覺張力 使車更好看,,如同@陳傳傑 說的輪轂更大,剎車盤也可以更大,產生的制動力更強。大輪轂的好處在小排量車上不僅無法展現出來 同時也沒條件展現
最主要就是抓地咯,增加摩擦力
欸。。。寬是為了抓地而大嘛還有薄嘛基本就是為了顏值
最重要的就是為了增加摩擦力咯~不然跑車跑那麼快,剎車剎不住怎麼辦?
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