第一章地面－轮胎力学

第一章 地面轮胎力学问题回顾汽车六大性能 :l 1、计算汽车的通过性时，满载还是空载？l 2、发动机与轮胎的受力是什么关系？第一节 概 述l 轮胎是连接汽车车身与道路的唯一部件，其基本职能是支承车辆重量、传递驱动和制动力矩，吸振以及保证转向稳定性。汽车的运动依赖于轮胎所受的力。l 轮胎力学是研究轮胎受力、变形和运动响应之间关系的，它的主要任务是建立精确实用的数学模型，描述轮胎的力学特性 。第三节 作用在车轮上的力和力矩l 一、轮胎坐标系滚动阻力矩地面反作用力纵向分力地面反作用力侧向分力二、轮胎六分力l 在轮胎坐标系中，地面作用在轮胎上的主要力和力矩有 ：（在轮胎坐标系中已标注）l 纵向力 F x 地面切向反作用力沿 x轴的分量；l 侧向力 F y 地面切向反作用力沿 y轴的分量；l 地面法向反作用力 F z ；l 翻转力矩 M x 地面反作用力绕 x轴的力矩；l 滚动阻力矩 M y 地面反作用力绕 y轴的力矩；l 回正力矩 M z 地面反作用力绕 z轴的力矩。 第四节 轮胎的纵向力学特性l 轮胎内部摩擦产生的迟滞损失 。 这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。一、滚动阻力图 1-9 轮胎径向变形曲线图 1 11滚动阻力系数l 轮胎内部摩擦产生迟滞损失，这种损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。l滚动阻力系数l 车轮在一定条件下，滚动所需要推力 Fp1与负荷 W1之比，即单位重力的推力 ：阻力偶用滚动阻力描述滚动阻力无法在受力图上画出，它是一个数值 ， 在受力图上它是切向反力。在实际计算时 ， 可不必考虑阻力偶，而用 滚动阻力替代滚动阻力系数的试验确定法牵引法、滑行法和转鼓法l 1. 速度 ua对 f 的影响对 f 的影响 因素2. 轮胎的结构、材料、帘线对 f 的影响也很大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。f 的 经验公式表 2-5 车轮滚动阻力系数路面 类 型 滚动 阻力系数路面 类 型 滚动 阻力系数沥 青或混凝土路面（新）沥 青或混凝土路面（磨旧）碎石路面卵石路面（平）卵石路面（坑洼）压实 土路（干燥）0.0100.0180.0180.0200.0200.0250.0350.0300.0350.0500.0250.035压实 土路（雨后）泥 泞 土路 (雨季或解 冻 期 )干砂湿砂结 冰路面压实 雪道0.0500.1500.1000.2500.1000.3000.0600.1500.0150.0300.0300.050图 1 12驱动轮受力图l真正驱动车轮前进的力是地面切向反力 Fx2。 其 在数值上等于汽车驱动力 Ft与滚动阻力 Ff之差。二、穿水阻力C为比例常数； b为轮胎的宽度； u为汽车的行驶车速； n为幂指数，当水层厚度大于0.5mm时，幂指数近似等于 1.6排挤水层而增加的滚动阻力 三、 前束阻力 前束阻力：车轮的前束角造成 ，用以消除偶然外力冲击保持直线行驶的一种能力。四、纵向附着系数l 纵向附着系数定义：纵向力与垂直载荷的比值l 滑动率：（实际速度 -理论速度） /实际速度纯滚动、纯滑动 (拖滑 )、边滚边滑纵向附着系数影响因素：路面：材料、路面状况轮胎：轮胎结构、材料、花纹、新旧程度、气压轮胎与路面：受力、相互运动状态路况好 ,则纵向附着系数大 ;车速越低 ,则纵向附着系数大 .第五节 轮胎的侧偏特性侧偏特性：侧偏力、回正力与侧偏角的关系1 轮胎坐标系原因概念最大侧偏力的影响因素l附着条件 及垂直载荷 FZl轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力l路面材料、结构、潮湿程度l车轮外倾角3. 轮胎结构、工作条件与侧偏特性l 尺寸 的轮胎， k ；l 子午线轮胎接地面宽 ， k大 ；l 钢丝比尼龙轮胎 k大 ；l 扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比 H /B ， k ；l 在一定范围内 ， 载荷 （ FZ ） ， k 。 但 载荷 太大时 ， k；l 轮胎充气压力 ， k ；l 行驶车速对 k影响较小 ；l 潮湿特别在积水时， k 很大 。附着椭圆一定侧偏角下，驱动力