車(chē)要運(yùn)動(dòng)，并以一定的bai速度行駛，必須由外界沿汽車(chē)行駛方向施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，用以克服汽車(chē)行駛中所受到的各種阻力。

01

汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力Ft

驅(qū)動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至驅(qū)動(dòng)輪得到的。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有效轉(zhuǎn)矩Te，經(jīng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)傳到驅(qū)動(dòng)輪上，在驅(qū)動(dòng)輪上作用轉(zhuǎn)矩Tt，從而產(chǎn)生對(duì)地面的一個(gè)圓周力F0，與此同時(shí)，引起地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生一個(gè)與汽車(chē)行駛方向一致的切向反作用力Ft，此切向反作用力即為汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力Ft。如下圖所示。

02

汽車(chē)的行駛阻力

汽車(chē)在道路上行駛時(shí)一般有滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速阻力四種。

(1)??滾動(dòng)阻力Ff：

滾動(dòng)阻力是當(dāng)車(chē)輪在路面上滾動(dòng)時(shí)，由于兩者間的相互作用力和相應(yīng)變形所引起的能量損失的總稱(chēng)。當(dāng)汽車(chē)在硬路面上行駛時(shí)，車(chē)輪滾動(dòng)，輪胎圓周的各個(gè)部分被不斷地壓縮、變形，然后又不斷地恢復(fù)變形。在這個(gè)變形過(guò)程中，橡膠分子之間發(fā)生摩擦，伴隨摩擦而發(fā)熱，且向大氣散發(fā)。使輪胎變形所做的功不能全部回收，從而消耗了汽車(chē)的輸出功率。這部分功率損失稱(chēng)為輪胎的彈性遲滯損失。當(dāng)汽車(chē)在軟路面上行駛時(shí)，其滾動(dòng)阻力則來(lái)自松軟路面變形和輪胎彈性變形的遲滯損失。

(2)??空氣阻力Fw：

汽車(chē)是在空氣介質(zhì)中行駛的，汽車(chē)相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣作用力在行駛方向上的分力稱(chēng)為空氣阻力?？諝庾枇Ψ譃槟Σ磷枇εc壓力阻力兩部分。摩擦阻力是由于空氣的黏性在車(chē)身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。摩擦阻力與車(chē)身表面質(zhì)量及表面有關(guān)，約占空氣阻力的8%～10%。壓力阻力是作用在汽車(chē)外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力中的形狀阻力占主要部分，所以車(chē)身主體形狀是影響空氣阻力的主要因素，改進(jìn)車(chē)身流線型體是減少空氣阻力的有效途徑。

(3)??坡道阻力Fi：

汽車(chē)在縱向坡道上坡行駛時(shí)，汽車(chē)質(zhì)量產(chǎn)生與地面平行的分力，其分力方向與汽車(chē)行駛方向相反，即形成汽車(chē)的上坡阻力。汽車(chē)的上坡阻力與坡度值成正比。

(4)??加速阻力Fj：

汽車(chē)加速行駛時(shí)，需要克服其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，就是加速阻力。汽車(chē)的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量?jī)刹糠?。加速時(shí)，不僅要克服汽車(chē)平移質(zhì)量在加速過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力，同時(shí)還要克服旋轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力偶矩。

PART

2

汽車(chē)的行駛方程式

汽車(chē)行駛時(shí)，必須滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)和附著條件，即汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)與阻力相平衡，由此得到汽車(chē)行駛方程式：

Ft= Ff+Fi+Fw+Fj

上述各阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力始終作用于行駛的汽車(chē)上，坡度阻力和加速阻力僅在相應(yīng)行駛條件下存在。在水平道路上等速行駛時(shí)就沒(méi)有坡度阻力和加速阻力。汽車(chē)下坡時(shí)，F(xiàn)i為負(fù)值，這時(shí)汽車(chē)重力沿路面方向的分力已不是汽車(chē)的行駛阻力，而是動(dòng)力。汽車(chē)減速行駛時(shí)，慣性作用力是使汽車(chē)前進(jìn)的力，此時(shí)Fj也為負(fù)值。

PART

3

汽車(chē)行駛的條件

為保證汽車(chē)在道路上正常行駛，必須具有克服各種行駛阻力的足夠驅(qū)動(dòng)力，這就是汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)條件；使汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪與路面不產(chǎn)生滑動(dòng)與滑移的條件，稱(chēng)為汽車(chē)行駛的附著條件。

01

汽車(chē)行駛的驅(qū)動(dòng)條件

當(dāng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力大于滾動(dòng)阻力、空氣阻力、上坡阻力之和時(shí)，汽車(chē)加速行駛；驅(qū)動(dòng)力等于上述阻力之和，汽車(chē)等速行駛；小于上述阻力，汽車(chē)減速行駛直至停車(chē)。

汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)條件可寫(xiě)成：

Ft≥Ff+Fw+Fi

02

汽車(chē)行駛的附著條件

通常把輪胎不滑轉(zhuǎn)時(shí)，地面對(duì)車(chē)輪的最大切向反作用力的極限值，稱(chēng)為附著力F?。使附著力大于或等于最大驅(qū)動(dòng)力，這就是汽車(chē)行駛的附著條件。

汽車(chē)的附著條件可寫(xiě)成：

Ft≤F?

式中：F?=Fz?，?稱(chēng)為附著系數(shù)，它是由路面和輪胎決定的；Fz為驅(qū)動(dòng)輪法向反作用力。什么是輪胎的遲滯損失

施加負(fù)荷后，突然撤銷(xiāo)力量，應(yīng)變會(huì)不會(huì)與力量同時(shí)消失，而且應(yīng)變不會(huì)恢復(fù)到零，這種現(xiàn)象叫遲滯損失。

所有的彈性體都有這種現(xiàn)象。輪胎自然不例外汽車(chē)在行駛過(guò)程中會(huì)遇到很多阻力，主要有哪些阻力？

汽車(chē)在行駛過(guò)程中會(huì)遇到各種阻力，主要有滾動(dòng)阻力，空氣阻力，坡道阻力，加速阻力。

汽車(chē)在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來(lái)自地面的滾動(dòng)阻力和來(lái)自空氣的空氣阻力。當(dāng)汽車(chē)在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，稱(chēng)為坡度阻力。汽車(chē)加速行駛時(shí)還需要克服加速阻力。

滾動(dòng)阻力的成因

車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承路面的變形，輪胎和支承面的相對(duì)剛度決定了變形的特點(diǎn)。

當(dāng)彈性輪胎在硬路面(混凝土路、瀝青路)上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的，此時(shí)由于輪胎有內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)對(duì)它作的功不能全部回收。正是輪胎的這種彈性遲滯損失造成了滾動(dòng)阻力。汽車(chē)簡(jiǎn)述輪胎滾動(dòng)阻力的形成原因及影響因素

滾動(dòng)阻力是汽車(chē)在任何條件下行駛時(shí)都需克服的阻力。汽車(chē)行駛時(shí)，輪胎 或地面的變形過(guò)程所伴隨的能量損失是車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的根本原因。本 文主要通過(guò)對(duì)滾動(dòng)阻力進(jìn)行簡(jiǎn)單的理論分析，加深對(duì)汽車(chē)?yán)碚摶A(chǔ)課程學(xué)習(xí)中這 一概念的理解。首先，闡述了滾動(dòng)阻力的產(chǎn)生機(jī)理及其作用形式。然后，介紹了 滾動(dòng)阻力系數(shù)的概念，分析了部分影響阻力系數(shù)大小的因素，包括路面種類(lèi)，車(chē) 速，驅(qū)動(dòng)力系數(shù)，輪胎充氣壓力等。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)阻力，成因分析，滾動(dòng)阻力系數(shù)，影響因素

引言

汽車(chē)在水平道路上行駛時(shí)，有多種阻力需要克服。滾動(dòng)阻力是汽車(chē)在任何行 駛條件下都需要克服的一種阻力，是行駛阻力的重要組成部分。本文主要對(duì)滾動(dòng) 阻力進(jìn)行簡(jiǎn)單理論分析，以加深汽車(chē)?yán)碚摶A(chǔ)課程學(xué)習(xí)中對(duì)這一概念的理解。由 于彈性輪胎在硬路面上滾動(dòng)時(shí)以輪胎變形為主，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文僅討論這種情 況下滾動(dòng)阻力的成因及其影響因素。

1 滾動(dòng)阻力成因分析

1.1 產(chǎn)生機(jī)理

車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，車(chē)輪與地面在接觸區(qū)域的法向、切向和側(cè)向均產(chǎn)生相互作用力， 輪胎與地面亦存在相應(yīng)的變形。圖 1 中左圖是輪胎在硬支承路面上受徑向載荷的 變形曲線，其加載變形曲線和卸載變形曲線并不重合。

圖 1-彈性車(chē)輪在硬路面上的滾動(dòng)

當(dāng)彈性輪胎在硬路面（混凝土地、瀝青路）上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的。 由于輪胎有內(nèi)部摩擦，產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)對(duì)它做的功不能全部回 收。如圖所示，從輪胎的徑向變形曲線上可以看出， OA過(guò)程為加載過(guò)程， AO 過(guò) 程為卸載過(guò)程，兩曲線并不重合，即在加載和卸載過(guò)程中存在能量損失，此能量 消耗在輪胎各組成部分相互間的摩擦以及橡膠、簾線等物質(zhì)的分子間的摩擦，最

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后轉(zhuǎn)化為熱能而消失在大氣中。這種損失稱(chēng)為彈性物質(zhì)的遲滯損失。

進(jìn)一步分析，便可知這種遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車(chē)輪滾動(dòng)的一種阻力偶。當(dāng)車(chē)輪 不滾動(dòng)，地面對(duì)車(chē)輪的法向反作用力的分布是前后對(duì)稱(chēng)的：但當(dāng)車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，在 法線 n m 前后相對(duì)應(yīng)點(diǎn) d 和 e變形雖然相同，但由于遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過(guò)程的 前的 d 點(diǎn)的地面法向反作用力就會(huì)大于處于恢復(fù)過(guò)程的后部 e 點(diǎn)的地面法向反作 用力。

1.2作用形式

1. 2. 1 地面法向反作用力前后分布

由靜力學(xué)知識(shí)易知，當(dāng)車(chē)輪處于靜止時(shí)，路面對(duì)車(chē)輪的法向反作用力的分布 是前后對(duì)稱(chēng)的。但當(dāng)車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，其受力情況將會(huì)發(fā)生變化。

圖 2 彈性車(chē)輪在硬路面上的滾動(dòng)

由圖 2所示，在關(guān)于法線n-n1對(duì)稱(chēng)的d和d1 兩點(diǎn)處，在車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)其變形 量是相同的，但由圖 1 可知，取相同壓縮量δ時(shí)，處于加載過(guò)程的 d 點(diǎn)受的力 CF 大于處于卸載過(guò)程的 d1 點(diǎn)受的力 DF。因此當(dāng)車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，其前后法向反作用 力不相等。

1.2. 2滾動(dòng)阻力偶矩

地面法向反作用力的合力 FZ與法向載荷W相等，方向相反，但由 2.2.1 的 分析可知，汽車(chē)行駛時(shí)前后分布的法向反作用力不相等，則其合力 FZ 會(huì)相對(duì)法 線向前進(jìn)方向移動(dòng)一個(gè)距離 a （如圖 2所示）。

圖 3 從動(dòng)輪在硬路面滾動(dòng)時(shí)的受力情況

假設(shè)將法向反作用力的合力 FZ移至與法線 n-n1重合，則從動(dòng)輪在硬路面上 滾動(dòng)時(shí)的受力情況可畫(huà)為圖 3 所示的形式。即滾動(dòng)時(shí)有滾動(dòng)阻力偶矩Tf ? FZa 。

滾動(dòng)阻力偶矩 Tf阻礙車(chē)輪滾動(dòng)，這正是所分析的遲滯損失的表現(xiàn)。汽車(chē)行駛阻力過(guò)大是什么故障？

汽車(chē)行駛阻力增大故障表現(xiàn)為，感覺(jué)汽車(chē)動(dòng)力不足，車(chē)速與檔位不相符，油耗增加，汽車(chē)在平直道路上空檔滑行時(shí)，滑行性能變差。汽車(chē)的行駛阻力包括四部分為輪胎與地面的滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力，也就是說(shuō)汽車(chē)在行駛當(dāng)中影響車(chē)速的因素，摩擦力增大，影響是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出壓力過(guò)大。

汽車(chē)的行駛阻力包括四部分：輪胎與地面的滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力。也就是說(shuō)汽車(chē)在行駛當(dāng)中影響車(chē)速的因素，摩擦力增大，影響是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出壓力過(guò)大。

汽車(chē)在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來(lái)自地面的滾動(dòng)阻力和來(lái)自空氣的空氣阻力。當(dāng)汽車(chē)在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，稱(chēng)為坡度阻力。汽車(chē)加速行駛時(shí)還需要克服加速阻力。滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的，坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在，在水平道路上等速行駛時(shí)就沒(méi)有坡度阻力和加速阻力。

車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承路面的變形，輪胎和支承面的相對(duì)剛度決定了變形的特點(diǎn)。當(dāng)彈性輪胎在硬路面（混凝土路、瀝青路）上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的，此時(shí)由于輪胎有內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)對(duì)它作的功不能全部回收。正是輪胎的這種彈性遲滯損失造成了滾動(dòng)阻力。

在實(shí)際中，不會(huì)直接應(yīng)用滾動(dòng)阻力，而是用滾動(dòng)阻力系數(shù)f來(lái)表征滾動(dòng)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(dòng)阻力系數(shù)f越大，則滾動(dòng)阻力就越大。影響滾動(dòng)阻力系數(shù)f的因素較多，比如：路面的種類(lèi)、行駛車(chē)速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等。汽車(chē)的四種阻力是什么？并解釋其定義

滾動(dòng)阻力 空氣阻力 坡度阻力 加速阻力

1.滾動(dòng)阻力：車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支承路面的變形，輪胎和支承面的相對(duì)剛度決定了變形的特點(diǎn)。當(dāng)彈性輪胎在硬路面(混凝土路、瀝青路)上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的，此時(shí)由于輪胎有內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)對(duì)它作的功不能全部回收。正是輪胎的這種彈性遲滯損失造成了滾動(dòng)阻力。

2.空氣阻力：汽車(chē)直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱(chēng)為空氣阻力?？諝庾枇Ψ譃閴毫ψ枇εc摩擦阻力兩部分。作用在汽車(chē)外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力，稱(chēng)為壓力阻力；摩擦阻力是由于空氣的粘性在車(chē)身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力又分為四部分：形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力和誘導(dǎo)阻力。形狀阻力占?jí)毫ψ枇Φ拇蟛糠郑c車(chē)身主體形狀有很大關(guān)系；干擾阻力是車(chē)身表面突起物(如后視鏡、門(mén)把、引水槽、懸架導(dǎo)向桿、驅(qū)動(dòng)軸等)引起的阻力；發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系、車(chē)身通風(fēng)等所需空氣流經(jīng)車(chē)體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力，即為內(nèi)循環(huán)阻力；誘導(dǎo)阻力是空氣升力在水平方向的投影。

3.坡度阻力：汽車(chē)重力沿坡道的分力Fi表現(xiàn)為汽車(chē)坡度阻力。根據(jù)我國(guó)的公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，高速公路平原微丘區(qū)最大縱坡為3%，山嶺重丘區(qū)為5%；一級(jí)汽車(chē)專(zhuān)用公路平原微丘區(qū)最大坡度為4%，山嶺重丘區(qū)為6%；一般四級(jí)公路平原微丘區(qū)為5%，山嶺重丘區(qū)為9%。所以，一般道路的坡度均較小。

4.加速阻力：汽車(chē)加速行駛時(shí)，克服其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，這就是加速阻力Fj。加速阻力包括平移質(zhì)量的慣性力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩，為了便于計(jì)算，一般把旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力。