k
FY
W

FY
FY
增加
胎压p
W
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 F x 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。
附着椭圆
FY
侧偏角
FY Fb 或Fx
滚动阻力系数
车轮在一定条件下，滚动所 需要推力Fp1与负荷力描述
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。
滚动阻力系数的试验确定法 牵引法、滑行法和转鼓法
对 f 的影响因素
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）
0.010~0.018 0.018~0.020 0.020~0.025 0.035~0.030 0.035~0.050 0.025~0.035
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

总结轮胎六分力形成机理及各自的影响因素
第四节 轮胎的纵向力学特性
一、滚动阻力

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。
F, KN
D
C
FZ
图1-9 轮胎径向变形曲线
h / mm
W1
ua
Fp1
Tf 1
图1－11
a
FZ 1
Fx1
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。
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
Tz回 正 力 矩
y
Ty
滚动阻力矩
外倾角

Fy
FX
地面反作用力侧向分力
翻转力矩 x T
地面反作用力纵向分力
侧偏角
x
FZ
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。
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
Tx 2 Tt T f 2 Tt T f 2 Fx 2 Ft F f 2 r r
二、穿水阻力
排挤水层而增加的滚动阻力
Fw Cbu n
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
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。
Fb
Fb 或Fx FY
c a
Fy
FY
c
a
FY
c
a
c
a
e
Tz
FY FY
a c
u
a c
c a
a c
回正力矩 Z T
侧偏角


回正力矩 Z T
FY k y

FY FY FY
FY
W

O'

0
FY


0
0 0 0

0
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：
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
z
Tz回 正 力 矩
y
Ty
外倾角

翻转力矩 x T
侧偏角
x
Fy
FX
FZ
FY
刚性轮
原因
概念
Fy
侧偏力FY 侧向力Fy 侧偏现象 侧偏角 FY＝k 侧偏刚度k
Fy
u
FY
Fy
C
u
u'
v
FY
C
FY
FY l Fz
FY l Fz

1. 速度ua对 f 的影响
u a 100km / h, f const . u a 200km / h, f 产生驻波现象，高温、 脱落和爆裂。
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
弹性轮胎
Fy
Fy
FY
FY
v
FY
FY
FY k
FY 与k符号相反
Fy
u' u

k 28 ~ 80KN / rad
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。
0.050~0.150 0.100~0.250 0.100~0.300 0.060~0.150 0.015~0.030 0.030~0.050
图1－12
ua
驱 动 轮 受 力 图
W2
Fp 2
Tt
a
Fx 2
FZ 2
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。