DEC_02_车轮的力学特性_01车轮的纵向力学特性

第二章车轮的力学特性,引言,车轮是军用汽车的重要总成，其力学特性与整车行驶性能密切相关。由于车轮中的轮胎是汽车与地面唯一接触的部分，因此，轮胎与地面之间始终存在着复杂的力的相互作用，这种作用对诸如汽车的动力性、操纵性、平顺性、制动性等性能产生重要影响。了解充气轮胎的力学特性及作用机理是分析上述车行驶性能的基础。,主要内容,2.1车轮的纵向力学特性2.2车轮的垂向力学特性2.3轮胎的侧偏特性,第一节车轮的纵向力学特性,2.1车轮的纵向力学特性,1.轮胎的坐标系,图2-1轮胎的坐标系以及地面作用于轮胎的力与力矩,O,X,Y,车轮平面,车轮行驶方向,正地面切向反作用力FX,正翻转力矩TX,正地面法向反作用力FZ,正地面侧向反作用力FY,车轮旋转轴线,正侧偏角,正回正力矩TZ,正TY,正外倾角,Z,2.车轮半径,2.1车轮的纵向力学特性,自由半径：车轮处于无载时的半径。静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。,车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算，则可求得车轮的滚动半径为,图2-2车轮纵向受力的四种状态,3.车轮纵向受力的四种状态,2.1车轮的纵向力学特性,4.车轮在水平硬路面上的滚动阻力,软路面上,硬路面上,产生滚动阻力的主要原因,轮胎变形,轮胎变形和路面变形,轮胎变形为什么会产生滚动阻力？,轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。,思考,2.1车轮的纵向力学特性,ua,加载变形区,卸载变形区,思考,由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？,图2-39.00-20轮胎的镜像变形曲线,2.1车轮的纵向力学特性,2.1车轮的纵向力学特性,FZd,FZd,4.车轮在水平硬路面上的滚动阻力,图2-4弹性车轮在硬路面上的滚动,2.1车轮的纵向力学特性,4.车轮在水平硬路面上的滚动阻力,图2-5从动轮在硬路面滚动时的受力情况,2.1车轮的纵向力学特性,f滚动阻力系数,令,滑转率,当车轮上作用了驱动转矩后，在轮胎与路面接触印迹上会产生驱动力，此时，轮胎胎面在接地印迹前端受到压缩，从而使轮胎产生纵向滑移。在刚开始施加驱动力时，轮胎开始转动却并不向前移动，此时，由车轮角速度决定的速度rdw大于汽车实际行驶速度ua，车轮出现滑转现象。常用驱动轮的滑转率Sr来表示滑转程度。,5.滑转率、滑移率和附着力,2.1车轮的纵向力学特性,滑动率,与驱动情况类似，在汽车以速度ua行驶的情况下制动时，车轮上施加了制动力矩T，轮胎胎面在接地印迹后端受到压缩（图2-6b）。从而使轮胎产生纵向滑移。,5.滑转率、滑移率和附着力,2.1车轮的纵向力学特性,滑动率s的计算,纯滚动时u=0，s=0；纯滑动时w=0，=u，s=100%；边滚边滑时0s100%。,2.1车轮的纵向力学特性,5.滑转率、滑移率和附着力,附着率,若令地面制动力Fxb与垂直载荷W之比为制动力系数，则在不同滑动率时，的数值不同。图2-9给出了试验所得的制动力系数曲线，即曲线。,5.滑转率、滑