????????汽車運行阻力由4部分構成:滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力、加速阻力。? ?
? ? ? ? 1).汽車在水平道路上等速行駛時,必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。
? ? ? ? 2). 當汽車在坡道上上坡行駛時,還必須克服重力沿坡道的分力,稱為坡度阻力。
? ? ? ? 3). 汽車加速行駛時還需要克服加速阻力? (可以理解為ma)
????????汽車驅動力?= 滾動阻力(Ff) + 空氣阻力(Fw)+ 坡度阻力(Fi)+加速阻力(Fj)
?4. ig是變速器傳動比;io是主減速器傳動比。? ? ?
? ? ?今天介紹滾動阻力的來源。
1. 輪胎的遲滯損失(從能量角度看)
????????根據輪胎力學測量表示,輪胎加載過程中受力的曲線總是位于卸載過程中受力曲線的上方。這表明,要使輪胎產生相同狀態的形變,加載過程中的力要大于卸載過程的力。而圖中的面積則表示輪胎形變所產生的的能量,這個能量是加載和卸載過程中損失的能量,直接表現為輪胎的發熱。
? ? ? ? 輪胎在加載變形是所消耗的能量在卸載恢復時不能完全回收,一部分能量消耗在輪胎內部摩擦損失上,產生熱量,這種損失叫做輪胎的遲滯損失,其消耗的能量占滾動損失的90%以上
【備注】可以形象認為加載變形區d的輪胎彈性比較硬,因此產生的支撐力比較大。
圖一、輪胎彈性遲滯示意圖
2 滾動阻力來源 ? ?
????????我們接下來以從動輪為例,詳細分析一下滾動阻力的作用機理:
????????假設車輪向左滾動,在輪胎與地面接觸面上,在法線的左側存在加載變形區d,在右側存在卸載變形區d'。加載變形區d的輪胎彈性比較硬,因此產生的支撐力比較大,即左半部分的支撐力比較大。整體上地面對輪胎的支撐力作用點偏左。
????????導致支撐力FZ與重力W形成一個力偶,它們對車輪的共同作用也就是滾動阻力矩M,車輪在滾動的過程中,需克服此滾動阻力矩做功。
1.2.1 為什么滾動比滑動省力
????????下圖所示: 以對O點的轉矩分析: F * R >= FN* d時開始滾動。因輪胎變形導致的支撐力的合力的偏心距d遠小于半徑R,因此推動輪子所需的力: F >= FN * d / R 很小,因FN=G,所以F >=? G* d/R, 可以認為d/R是滾動摩擦系數。
????????即水平路面上:勻速轉動所需的推力 =?滾動阻力Ff= G*f =?G* d/R;? 因d<<R,滾動阻力系數很小。
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【例】某輪胎半徑R=450, 混凝土路面 d= 3.15mm;? 滑動摩擦系數f=0.7
滾動摩擦系數 = d/R = 0.007;? ? ?滑動摩擦系數/滾動摩擦系數 = 100. 即滾動所需力是滑動的1%。
3. 滾動阻力的本質(滾動阻力矩)
????????滾動阻力并不是接觸面間實際存在的靜摩擦力。通常所說的滾動阻力,僅是為了便于分析表述問題而從能量的角度引入的一種與行駛方向相反的類似于摩擦力的力。
????????其核心是滾動阻力矩,由于輪胎與地面接觸點應力不平均產生的合力作用點前移(d),導致支撐力FN與mg形成一個力偶,它們對車輪的共同作用也就是滾動阻力矩M,車輪在滾動的過程中,需克服此滾動阻力矩做功。
4.滾動阻力系數f
????????滾動阻力系數f來表征滾動阻力的大小,在輪胎所受的法向力等條件相等的情況下,滾動阻力系數f越大,則滾動阻力就越大。影響滾動阻力系數f的因素較多,比如:路面的種類、行駛車速以及輪胎的構造、材料、氣壓等。