第一章地面－轮胎力学.ppt

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1、第一章 地面轮胎力学,问题回顾,汽车六大性能:1、计算汽车的通过性时，满载还是空载？2、发动机与轮胎的受力是什么关系？,第一节 概 述,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。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,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,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）纵向力F x 地面切向反

2、作用力沿x轴的分量；侧向力F y 地面切向反作用力沿y轴的分量；地面法向反作用力F z；翻转力矩M x 地面反作用力绕x轴的力矩；滚动阻力矩M y 地面反作用力绕y轴的力矩；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,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111,滚动阻力系数,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。,滚动阻力系数 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：,滚动阻力系数,阻力偶用滚动阻力描述,滚动阻力无法在受力图上画出，它

3、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,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,图112,驱动轮受力图,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。,驱动力与地面纵向（切向）力,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

4、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,纵向附着系数定义：纵向力与垂直载荷的比值滑动率：（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,附着条件及垂直载荷FZ轮胎胎面花纹、材料、结构、充气压力路面材料、结构、潮湿程度车轮外倾

5、角,3.轮胎结构、工作条件与侧偏特性,尺寸的轮胎，k；子午线轮胎接地面宽，k大；钢丝比尼龙轮胎k大；扁平率：轮胎断面高度与断面宽度之比H/B，k；在一定范围内，载荷（FZ），k。但载荷太大时，k；轮胎充气压力，k；行驶车速对k影响较小；潮湿特别在积水时，k 很大。,附着椭圆,一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧线弹性有所改变的关系。当纵向力相当大时，侧偏力显著下降，接近附着极限时，切向力已耗去大部分附着力，而侧向力能利用的附着力很小。,4 回正力矩,5 轮胎外倾角对侧偏力的作用,本次课小节及课后思考题:,主要内容小节：1轮胎的六分力（重点、需掌握）2.轮胎的纵向力学特性（重点、难点、需掌握）3.掌握轮胎的侧偏特性（重点、难点、需掌握）4.轮胎阻力的形成（难点、了解）课后思考题：总结轮胎六分力形成机理及各自的影响因素,