汽车动力学论述

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1、浙江科技学院ZhejiangUniversityofScienceandTechnology汽车动力学VehicleDynamics期末考察论述姓名陈杰学号105015035一、汽车轮胎滚动阻力的产生机理及主要影响因素：1.产生机理：轮胎的滚动阻力可以分解为弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力。1)弹性迟滞阻力充气轮胎在静态压缩作用下会产生变形并且回弹，并由于其内部的摩擦作用而引起能量损失。当车轮在力或力矩作用下滚动时，对轮胎胎面的每一单元而言，其压缩与回弹的过程将重复不断地进行。在轮胎等效系统模型中，假定车轮的外圆周与轮辋之间由一些径向布置的线性弹簧和阻尼单元支撑；此外，轮

2、胎胎面也假定由一系列切向排列的弹簧和阻尼单元构成。当这些单元进入轮胎与路面接触印迹时，其弹簧和阻尼就能充分作用，因而就生成附加的摩擦效应，将它称之为弹性迟滞阻力。2)摩擦阻力在轮胎等效模型中，由一系列弹簧-阻尼组成的单元连续滚动进入胎接触印迹区，在轮胎接触印迹内路面与滚动单元带之间在纵向及横向将产生相对运动，即所谓的“部分滑动”。3)风扇效应阻力轮胎在旋转运动时如同风扇一样导致气流损失，其产生的阻力称为风扇效应阻力。汽车在路面上行驶时，在以上三种阻力的综合作用下就形成了轮胎滚动阻力。2.主要影响因素：1)轮胎材料胎面材料：胎面材料的选用对轮胎滚动阻力影响较大，其滞后损失占整个

3、轮胎的50%甚至更多。轮胎帘线：试验表明，同一规格的轮胎使用不同的纤维帘线材料，其滚动阻力有明显差异。2)轮胎结构子午化：子午线轮胎的滚动阻力比斜交轮胎低。扁平化：随着轮胎断面结构的高宽比的不断减小，轮胎的变形越来越小，滞后损失也相应减小，从而降低了滚动阻力。无内胎化：轮胎滚动阻力与轮胎质量有直接关系。轮辋直径：轮辋直径对滚动阻力有一定影响。轮辋直径增大后，在相同的垂直载荷下，轮胎的相对变形减小，降低了轮胎滚动过程中产生的滞后损失，从而使轮胎滚动阻力降低。带束层结构：带束层宽度大于行驶面宽度可有效控制从胎面到胎圈间的变形，将滞后损失减到最小。胎面结构：胎面结构对轮胎的滚动阻力

4、影响较大，在不影响轮胎抓着性和耐磨性的情况下设计新的胎面花纹，以力求降低滚动阻力。3)外部因素气压和载荷：随着充气压力的增大，轮胎本身的刚度增大，在轮胎滚动过程中，其整体变形减小，由此产生的滞后损失减小，从而降低了滚动阻力。路面状况：路面越粗糙,摩擦因数越大,滚动阻力越大；路面积水越多,滚动阻力也越大。二、简要解释轮胎的侧偏特性,回正力矩1.侧偏特性轮胎的侧偏特性主要是指侧偏力、回正力矩与侧偏角间的关系。它是决定车辆操纵稳定性,影响车辆制动安全性、行驶平顺性、前轮摆振和车辆侧向振动等的重要特性。汽车行驶过程中，因路面侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时离心力等的作用，车轮中心沿轴方向

5、将作用有侧向力，在地面上产生相应的地面侧向反作用力，也称为侧偏力。所谓“侧偏”现象,就是指轮胎的前进方向并非永远沿着车轮本身的旋转平面,而是与旋转平面成一定角度,这个角度即为侧偏角,其值的大小与轮胎所受的侧向力有关。2.回正力矩轮胎在发生侧偏时，还会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩TZ，参看图1。TZ是圆周行驶时使转向车轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，称之为回正力矩。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。如图2所示，车轮静止受到侧向力后，印迹长轴线aa与车轮平面cc平行，aa线上各点相对于cc平面的横向变形均为Δh，即地面侧向反作用力沿aa线均匀分布(图2a)。车

6、轮滚动时aa线不仅与车轮平面错开距离Δh，且转动了α角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，侧向变形大。地面微元侧向反作用力的分布与变形成正比，故地面微元侧向反作用力的分布情况将如图2b所示，其合力大小与侧向力FY相等，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移距离e，称为轮胎拖距。FYe就是回正力矩Tz。三、汽车行驶阻力有哪些?如何计算?1.行驶阻力汽车在水平道路上等速行驶时，需要克服地面滚动阻力Ff和空气阻力Fw。当汽车上坡行驶时，需要克服重力沿着坡道的分力，即坡道阻力Fi。汽车加速行驶时，需要克服加速惯性阻力，即加速阻力Fj。只要汽车运动，滚动

7、阻力和空气阻力就存在；而坡道阻力和加速阻力仅在一定的行驶条件下才存在。等速行驶时，就没有加速阻力Fj；在平直道路上行驶时，坡道阻力Fi就不存在。减速行驶时，Fj与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力；下坡行驶时，Fi也与汽车行驶方向相同，成为驱动汽车前进的力之一。因此,汽车的行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力。总阻力为：ΣF=Ff+Fw+Fi+Fj2.计算滚动阻力:式中：f为滚动阻力系数。空气阻力：式中：CD空气阻力系数，一般为雷诺数Re的函数（在车速较高、动压力较高而相应气体的粘性摩