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车轮系统设计规范.doc

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车轮 系统 设计规范
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车 轮 和 轮 胎总 成 设 计 规范 编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 标准: 日期: 批准: 日期: 文 件秘 级: xxx 版号/ 修订状态:A/0 1 目 次 前言 1 范围 2 规范性 引用 文件 3 术语和 定义 3.1 轮胎 3.2 车轮 4 输入条 件 5 车轮和 轮胎 总成 的匹 配设 计 车轮和 轮胎 总成 的技 术方 案 车轮和 轮胎 总成 匹配 设计 过程 注意的 问题 可靠性 验证 6 技 术要 求 6.1 车轮 6.2 轮胎 7 输 出文 件 2 前 言 本标准 是为 了规 范我 公司 汽车产 品车 轮和 轮胎 总成 的规范 设计 而编 制的 , 标 准中对 设计 程序 、 参 数 的 输入 、 参 照标 准、 结构 设 计等方 面进 行了 详尽 的描 述和规 定 , 以 此作 为今 后 车轮轮 胎在 设计 时参 考的 规范 性指导 文件 , 3 车 轮和轮 胎总成设 计规范 1 适 用范 围 本规 范 适用 于我 公司 设计 的汽车 铁车 轮( 或铝 车轮 )和充 气轮 胎与 整车 的匹 配设计 。 2 规 范性 引用 文件 下列文 件中 的条 款通 过本 标准的 引用 而成 为本 标准 的条款 。 凡 是注 日期 的引 用文件 , 其 随后 所有 的 修 改单 (不 包括 勘误 的内 容 ) 或 修订 版均 不适 用于 本 标准 , 然 而 , 鼓 励根 据本 标准达 成协 议的 各方 研究 是否 可使用 这些 文件 的最 新版 本。凡 是不 注日 期的 引用 文件, 其最 新版 本适 用于 本标准 。 GB/T 2933 充 气轮 胎用 车轮和 轮辋 的术 语、 规格 代号和 标志 GB/T 2977 载 重汽 车轮 胎系列 GB/T 2978 轿 车轮 胎系 列 GB/T 4502 轿 车轮 胎脱 圈耐久 性试 验方 法 转鼓 法 GB/T 4053 轿 车轮 胎强 度试验 方法 GB/T 4504 轿 车无 内胎 轮胎脱 圈阻 力试 验方 法 GB/T 6326 轮 胎术 语 GB/T 7034 轿 车轮 胎高 速性能 试验 方法 转 鼓法 GB 7063 汽 车护 轮板 GB 9743 轿 车轮 胎 GB 9744 载 重汽 车轮 胎 QC/T 242 汽 车车 轮不 平衡量 要求 及测 试方 法 QC/T 259 车 轮轮 辋、 轮 辐焊接 强度 要求 及试 验方 法 QC/T 5334 轿 车车 轮冲 击试验 方法 3 术 语和 定义 3.1 轮胎 轮胎术 语除 下列 规定 外, 其 它术语 按 GB/T 6326 的 规 定。 3.1.1 斜 交轮 胎 帘布层 和缓 冲层 各相 邻层 帘线交 叉, 且与 胎冠 中心 线呈小 于 9 0° 角排 列的 充 气轮胎 。 3.1.2 子 午线 轮胎 胎体帘 布层 帘线 与胎 冠中 心线 呈 90 ° 角 或接 近 90 ° 角排列 ,并 以带 束层 箍紧 胎体的 充气 轮胎 。 3.1.3 有 内胎 轮胎 外胎内 腔中 需装 配内 胎的 充气轮 胎。 3.1.4 无 内胎 轮胎 不需装 配内 胎的 轮胎 ,该 胎里气 密层 和胎 圈与 轮辋 严密固 着以 保持 气压 。 3.1.5 轮 胎规 格 4 由轮胎 名义 直径 、名 义断 面宽 、 名义 高宽 比、 结构 代号和 轮辋 名义 直径 组合 所表示 的轮 胎尺 寸。 3.1.6 速 度符 号 按规定 充气 后, 在相 应负 荷下, 轮胎 最高 行驶 速度 的特定 符号 。 3.1.7 胎 面磨 耗标 记 指示胎 面已 经磨 到必 须进 行翻新 的标 记。 3.1.8 静 负荷 半径 轮胎在 静止 状态 下受 法向 负荷作 用后 ,从 轮轴 中心 到支撑 平面 的垂 直距 离。 。 3.1.9 动 负荷 半径 轮胎在 负荷 行驶 中, 当倾 角为零 度时 ,从 轮轴 中心 到支撑 平面 的垂 直距 离。 3.1.10 静 不平 衡 轮胎主 惯性 轴线 与原 轴线 平行位 移的 一种 不平 衡现 象。 3.1.11 动 不平 衡 轮胎主 惯性 轴 线 与原 轴线 既不平 行, 也不 在重 心相 交的一 种不 平衡 现象 。 3.1.12 轮 胎规 格表 示方 法 3.2 车轮 车轮术 语除 下列 规定 外, 其 它术语 按GB/T 2933 的规 定。 3.2.1 轮辋 车轮上 安装 和支 承轮 胎的 部件。 3.2.2 轮辐 车轮上 介于 车桥 和轮 辋之 间的支 承部 件。 3.2.3 偏距 偏 距 是 轮 辐 安 装 平 面 到 轮 辋 中 心 平 面 的 距 离 。 轮 辋 中 心 平 面 位 于 轮 辐 安 装 平 面 内 侧 的 车 轮 的 偏 距 为 负,相 反则 为正 。 3.2. 4 车 轮规 格表 示方 法 15 × 5.5 J 4 车 轮和 轮胎 匹配 设计 的 输入条 件 4.1 整车 配置 定义 车轮 为 铁车轮 或铝 车轮 ,车 轮的 规格大 小或 轮胎 的参 数。 4.2 前后 桥参 数, 主要 是 车轮安 装面 之间 距离 、车 轮装配 参数 和前 后制 动器 的参数 。 轮辋的 尺寸 轮辐的 尺寸 轮辋的 轮缘 轮廓 的代 号 5 4.3 整车 满载 或最 大允 许 载荷时 前后 轴载 荷。 5 车 轮和 轮胎 总成 的匹 配 设计 5.1 车轮 和轮 胎总 成的 技 术方案 根据 整 车技 术条 件或 设计 任务书 等选 择车 轮轮 胎的 型号规 格 、 型 式 、 车 轮偏 距等 , 以 及所 需要 的车 轮 轮胎的 承载 能力 和车 轮轮 胎的技 术要 求。 5.2 车轮 和轮 胎总 成匹 配 设计过 程 车轮、轮胎规格匹配设计 车轮安装参数等设计,轮胎花纹、速度级别等选择 技术要求 数模与图纸 供应商提交性能 试验报告 (最好是第 三方) 整车可靠性路试 整车技术条件或设计任务书 相关部件之间的间 隙校核等 不可接 受 否 匹配设计完成 可接受 车轮外观评 审 (铝车轮) 通过 6 5.2.1 车 轮的 规格 尺寸 和 轮胎的 规格 根据整 车规 定车 轮 、 轮 胎 规格 (主 要是 直径 ) 初步 选 定所需 车轮 的规 格尺 寸 ( 主要是 轮辋 轮辐 的参 数) 和轮胎 的规 格, 此时 应综 合考虑 车轮 、轮 胎的 供应 商和 GB/T2978 《 轿车 轮胎 系列》 或 GB/T2977 《载重汽 车轮胎 系列 》来 设计 匹配 ,选择 轮胎 时还 应考 虑到 轮胎的 负荷 指数 、侧 偏刚 度、速 度级 别以 及胎 面花 纹 , 以及轮 胎 的3c 认证 及美 国 的 DOT 认证 等。 同时 ,必 须考虑 所开 发或 选用 的车 轮 和轮 胎之 间的 匹配 性。 一般来 说, 根据 所选 用轮 胎在 GB/T2978 《 轿车 轮胎 系列》 或 GB/T2977 《 载重 汽车轮 胎系 列》 中 所 对 应规格 的车 轮进 行铝 车轮 或铁车 轮的 匹配 设计 开发 。 5.2.1.1 轮胎 的花 纹 分为 : 直 沟花 纹 、 横 沟花 纹 、 纵横 沟花 纹 、 泥 雪地 花纹 、 越 野花 纹 等 五种 , 目前 , 我 公司 主要 用的 为 标 识为“M+S”的 泥雪 地花纹 (我公司 用的这 种轮胎实 际上是按 照四季 轮胎的标 准生产的 ,故从 功能上来 说 是四季轮 胎) , 轮胎的花纹 对整车的 油耗和噪 音有一 定的影响 ,一般来 说,装 备越野花 纹轮胎较 装备其 他花纹 的轮 胎的 油耗 要高 , 噪 音要 大 , 在 进行 整车 匹配设 计时 对此 必须 有所 考虑 。 同 时 , 由 于轮 胎的 大 小 直接影 响到 车速 里程 表的 匹配设 计, 故在 进行 整车 匹配设 计时 应该 考虑 到里 程表等 相关 部件 的匹 配 设 计 。 5.2.1.2 轮胎 的负 荷指 数 设计轮 胎负 荷指 数应 比整 车设计 规定 的单 轮最 大载 荷至少 大 50kg 。 5.2.1.3 轮胎 的速 度级 别 轮胎的 速度 级别 应比 整车 设计规 定的 最高 车速 至少 大 20 ~30km/h 。 5.2.2 根 据前 后桥 的技 术 参数选 择车 轮的 偏距 和安 装参数 ,以 及车 轮的 定位 方式。 车轮的 偏距 是由 桥的 结构 和整车 参数 来决 定的 ,不 能随意 更改 车轮 的偏 距。 车轮的 安装 参数 主要 包 括 中心孔 直径 、 安装 螺栓 孔 数目和 直径 、 安装 孔的 分 布圆直 径 。 车 轮的 定位 方 式主要 是指 中心 孔定 位 ( 如例 1)和 螺栓 孔定 位( 如例 2 ) ,采 用中 心孔 定位 时, 就 是中心 孔和 轮毂 配合 有公 差要求 ,一 般孔 取上 偏 差 , 轴取下 偏差 , 安装 螺母 采 用平面 螺母 ; 采用 螺栓 孔 定位时 , 就是 螺栓 孔和 螺 栓配合 有公 差要 求 , 安 装 螺母 采用 60 ° 锥面 螺母 。 例1: 车轮 中心 孔直 径为 15 . 0 0 5 . 107 ? ? ,轮毂 相应 安装 面直 径为 0 12 . 0 5 . 107 ? ? ; 例2: 车轮 上螺 栓孔 直径 为 5 . 0 0 14 ? ? ,60 °锥 面, 安装 螺栓 为 M12 ×1.5 ; 5.2.3 根 据整 车的 轴荷 设 定车轮 的额 定载 荷和 轮胎 的充气 压力 、静 力半 径与 滚动半 径, 一般 实车 确定 。 5.2.4 铝 车轮 还应 进行 造 型评审 ,造 型评 审通 过后 再与供 应商 进行 具体 的开 发工作 。 5.2.5 车轮 的动 不平 衡量 (克. 厘米 ,g.cm ) , 不应 大于下 表规 定限 值规 定。 车轮名 义直 径 12 13 14 15 16 17 18 19 20 动不平 衡量 400 450 450 500 650 750 750 具体参 照QC/T 242 的相 关 要求。 5.3 设计 过 程 中应 注意 问 题 5.3.1 车 轮与 前制 动器 和 后制动 鼓的 装配 间隙 ,间 隙应大 于 5mm 。 5.3.2 平衡 块在车 轮上的安 装方式(嵌入 式或粘贴)、 轴头装饰 盖的安 装方式( 从里往外 装还是 直接嵌入 式)等 。 5.3.3 车 轮与 护轮 板( 依 据 GB 7063 中相 关要 求进 行校核 ) 、 轮眉 等部 件的 间 隙及运 动关 系, 特别 是在 悬 架运动 校核 过程 中对 此进 行校核 ,保 证与 相关 的零 部件不 产生 干涉 现象 。 5.4 可靠 性验 证 7 车轮和 轮胎 在工 装样 品之 前和装 车后 应进 行下 表试 验项目 ,验 证相 应的 性能 要求。 阶段 试验项目 车轮 轮胎 铁车轮 铝车轮 工装样品之前 动态弯曲疲劳试验 动态弯曲疲劳试验 强度试验 径向疲劳试验 径向疲劳试验和冲击试验 耐久性 轮辋、轮辐的焊接强度试验 冲击试验 高速性能试验 装车后 路试可靠性( 一般路试里程 15000 公里) 6 技术要求 6.1 车轮 6.1.1 车 轮的 动态 弯曲 疲 劳试验 (可 以参 照GB 5334 《乘 用车 车轮 性能 要求 和 试验方 法》 中相 关规 定) 在弯 矩M 作 用下,旋 转次 数 按下表 规定 。 动态弯 曲疲 劳试 验要 求 材料 强化系 数S 最低循 环次 数 摩擦系 数 钢车轮 1.60 30 000 0.7 1.33 150 000 轻合金 1.60 a100 000 1.33 270 000 注:钢 车轮 认证 实验 时两 种系数 均要 使用 ,轻 合金 只要选 用其 中的 一种 系数 a 为优 先使 用的 试验 系数 试 验方 法 : 根 据车 轮 在车辆 上安 装的 实际 情况 , 按 规定 的扭 矩值 最低 值 的115% , 将 车轮 紧固 在实 验装 置的支 承面 , 螺母 不允 许 加润滑 剂 。 调 整车 轮位 置 后将轮 辋的 轮缘 夹紧 到试 验夹具 上 。 实 验的 连接 件 和车 轮的配 合面 应去 除多 余的 堆积物 、 灰尘 或杂 质。 车 轮的螺 栓和 螺母 在试 验过 程中可 再次 紧固 。 加载 系 统应 保持规 定的 载荷 ,误 差不 超过±2.5% 。如 果在 试验 过程中 螺栓 断裂 ,允 许更 换螺栓 后继 续试 验。 失效判 断依 据: 对于 铝车 轮, 车 轮的 任何 部位 新可 见疲劳 裂纹 (用 着色 渗透 法, 或 其它 可接 受的 方法 , 如 萤光探伤 法检查);车轮不 能继续承 受载荷至 所要求 的的循环 次数 ;如 果在达 到要求的 循环次数 之前, 8 加载点 的偏 移量 已超 过初 始加载 全偏 移量 的 10 % , 应认为 车轮 试验 已经 失败 。 对 于铁 车轮 , 车轮 不能 继 续 承受载 荷; 原始 裂纹 产生 扩展或 出现 应力 导致 的侵 入车轮 断面 的可 见裂 纹 ; 如果在 达到 要求 的循 环次 数 之 前,加 载点 的偏 移量 已超 过初始 加载 全偏 移量 的 10 %,应 认为 车轮 试验 已经 失败 。 6.1.2 车 轮的 动态 径向 疲 劳试验 (可 以参 照GB5334 《乘用 车车 轮性 能要 求和 试验方 法》 中相 关规 定) : 车轮在 径向 力的 作用 下, 旋转次 数不 少于 50 万次 ;试验 方法 :实 验车 轮所 选用的 轮胎 是车 轮厂 或 汽车制 造厂 规定 的最 大承 载能力 的车 胎 。 不 使用 内 胎, 轮胎 通气 压力 为448 ±35kPa ( 冷态 时) , 实 验 中, 气压可 能提高 ,但无 需调 整。试 验连接 件应与 车轮 相匹配 ,并用 车轮规 定使 用的螺 栓和螺 母进行 安 装 , 螺母按 规定 的扭 矩最 低值 的 115% 拧 紧, 试验 过程 中 , 要 定期 检查 和调 整螺 母 扭矩 , 螺 母不 允许 加润 滑 剂。 加载系 统应保 持规定 的载 荷,误 差不超 过±2.5% 。 如果在 试验过 程中轮 胎损 坏,允 许更换 轮胎后 继 续 试 验。 动态径 向疲 劳试 验要 求( 钢车轮 或轻 合金 车轮 ) 强化试 验系 数 K 最低循 环次 数 2.25 *500 000 2.00 1 000 000 注:对每种产品的认证试验可根据汽车生产厂的要求只选用其中的一种系数 * 为优 先使 用的 试验 系数 失效判 断依 据 : 对 于铝 车 轮, 车轮 的任 何部 位出现新 可见 疲劳 裂纹 (用 着色 渗透法 , 或其 它可 接受 的 方 法,如萤 光探伤法 检查) ; 车轮不 能 继续承受 载荷。 对于铁车 轮, 车轮 不能继 续承受载 荷;原始 裂纹产 生扩展 或出 现应 力导 致的 侵入车 轮断 面的 可见 裂纹 。 6.1.3 车 轮的 密封 性( 可 以参 考 QC/T241 《汽 车无 内胎车 轮密 封性 试验 方法 》 ) 将试验 用未 经过 涂装 的车 轮的气 门嘴 孔密 封 , 车 轮 的两侧 面用 带有 密封 垫的 压板压 紧 , 使 其密 封, 再 将整个 车轮 浸入 盛满 水的 水箱内 。 试 验时 , 充入 的压 缩空气 压力 应 ≥ 400k Pa , 充气达 到规 定气 压 后 30s 内, 车轮轮 辋任 何部 位不能 有 任何 气 泡逸 出。 6.1.4 车 轮的 冲击 试验 实验环 境温 度为 10℃~38 ℃,实 验设 备按 GB/T15704-1995 中的 相应 条款 规定 进行, 实验 用的 轮 胎 选 用整车 规定 的与 之匹 配的 轮胎 , 冲 头质 量为D。 具体 实验方 法 按 GB/T 15704 中 的相应 条款 规定 进行 ; 实 验 完后, 出现 下列 情况 之一 即判定 为损 坏: 轮辐 的任 一断面 处有 目测 可见 的穿 透裂纹 ;轮 辐从 轮辋 上分 离 ; 轮胎气 压在 一分 钟内 漏尽 。试验 方法 和试 验要 求按 照 QC/T5334-2005 《 轿车 车轮冲 击试 验方 法中 的相 关 规 定执行 。冲 头质 量的 确定 : D=0.6W ÷180 9 式中: D —— 冲头 质量 士2% ; W—— 最 大车 轮静 载荷, 按车 轮和 (或 )车 辆制造 厂规 定,kg。 6.1.5 铁车 轮 的轮 辋轮 辐 的焊接 强度 试验样 品可 以未 经涂 装, 但应经 过其 它的 所有 加工 工序。按 QC/T 259 规定 试验方 法试 验后 车轮 的 轮 辋/轮 辐的 焊接 部位 不应 出现撕 裂或 可见 的裂 纹 。 试验载 荷按 下表 规定 。 轮辋、 轮辐 板料 厚度 的较 小值 mm 载荷 KN(kgf ) 3.5 294(30000 ) 6.2 轮胎 的技 术要 求 6.2.1 轮 胎的 强度 轿车子 午线 轮胎 最小 破 破坏 能(J ) 轮胎名义断面宽,mm 标准型 增强型 160 以下 220 430 160 及其以上 295 585 注 :1 轿车斜交尼龙或聚酯轮 胎的最小破坏能同子午线轮胎标准型。 2 轿车斜交人造丝轮胎的最小 破坏能为子午线轮胎标准型的 60 %。 试验室 温度 应保 持 在 18 ℃ ~36℃ ;其 他试 验条 件、 试验方 法按 照GB/T 4053-1996 (ISO 10191:1993 ) 中相应 的规 定执 行, 试验 后,轮 胎的 强度 试验 破坏 能应不 低于 上表 中规 定。 6.2.2 轮 胎的 耐久 性 轮胎安 装在 符 合GB /T 2978 规定 的标 准轮 辋上, 充以 下表中 规定 的气 压, 将轮 胎 轮辋组 合体 在 3 8℃ 士 3℃的 温度 下至 少停 放3h 。 轮胎种类 气压,kPa 标准型轮胎 180 增强型/ 超重负荷轮胎 230 注:斜交轮胎充气压力,4PR 同标准型轮胎;6PR 同增强型/ 超重负荷轮胎。 轮胎 按 GB/T 4502 (ISO 10191:1993 )规 定的 试验 条 件和试 验方 法进 行耐 久性 试验后 ,轮 胎气 压不 应低于 规定 的初 始气 压, 轮胎外 观检 查不 应有 (胎 面、胎 侧、 帘布 层等 )脱 层、帘 布层 裂缝 、帘 线剥 离 、 泵花、 接头 裂开 、龟 裂等 缺陷。 6.2.3 轮 胎的 高速 性能 将 轮胎 轮辋 组合 体 在 38 ℃ ±3℃ 的温 度下 至少 停放3h. 轮 胎 安 装 在 符 合 GB/T 2978 规 定 的 标 准 轮 辋 上 , 按下表 中 规 定 的 气 压 充 气 ; 试 验 室 温 度 应 保 持 在 38℃± 3℃ 。按GB/T 7034 (ISO 10191:1993 ) 进行 试验后 , 轮 胎气 压不 应低 于规定 的初 始气 压; 轮胎 外 观 10 检查不 应有 (胎 面、 胎侧 、帘布 层、 气密 层、 带束 层、胎 圈) 脱层 ,帘 布层 裂缝、 帘线 剥离 、帘 线断 裂 、 崩花、 接头 裂开 、龟 裂等 缺陷。 速度等级符号 充气压力,kPa 斜交轮胎 带束斜交轮胎和子午线轮胎 4PR 6PR 标准型 增强型 L ,M ,N 230 270 240 280 P ,Q ,R ,S 260 300 260 300 T ,U ,H 280 320 280 320 V 300 340 300 - 6.2.4 脱 圈阻 力 轮胎经 GB/T 4504 (ISO 10191:1993 )中 规定 的试 验 条件和 试验 方法 进行 轮胎 脱圈阻 力试 验, 每点 的 脱圈阻 力值 应不 低于 下表 相应的 规定 值。 轮胎名义断面宽(S), mm 阻力值,N S <160 6670 160 ≤S <205 8890 S ≥205 11120 6.2.5 胎面磨 耗标 志 每条轮 胎应 沿周 向等 距离 地设置 不小 于4 个能 观察 到花纹 沟的 剩余 深度 为 1.6 毫米 的标 志; 轮 胎两 侧 肩 部 处必须 模刻 出指 明胎 面磨 耗标志 位置 的标 记。 6.2.6 轮胎 在满 足上 述要 求的同 时, 还应 满足 GB9743 《轿 车轮 胎》 和 GB 9744 《载 重汽 车轮 胎》 中 的 相 关 要求 7 输 出文 件 7.1 应输 出下 列文 件 a)技 术方 案; b)主 要设 计参 数; c)性 能试 验报 告; d)整 车可 靠性 试验 报告; e)技 术开 发合 同; f)图 纸; g)技 术协 议; h)3C 认证 证书 。 7.2 设计输出 文件应 与设计 输入相协 调,设 计输出文 件之间应 协调一 致(如图 纸和其它 文件中 性能指标 要求、 依据 标准 等) 。 11
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