轎車輪胎滾動阻力 轎車輪胎滾動阻力排行榜

汽車的滾動阻力主要是由輪胎和路面的變形引起的。當(dāng)輪胎在堅硬的路面上滾動時，路面的變形很小，主要是輪胎的變形；當(dāng)輪胎在松軟的路面上滾動時，輪胎的變形很小，主要是路面的變形。還有車輪軸承內(nèi)部也存在著磨擦，這些磨擦和變形都要損耗發(fā)動機的動力，從而形成了汽車行駛中的滾動阻力汽車簡述輪胎滾動阻力的形成原因及影響因素

滾動阻力是汽車在任何條件下行駛時都需克服的阻力。汽車行駛時，輪胎 或地面的變形過程所伴隨的能量損失是車輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生滾動阻力的根本原因。本 文主要通過對滾動阻力進行簡單的理論分析，加深對汽車理論基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)中這 一概念的理解。首先，闡述了滾動阻力的產(chǎn)生機理及其作用形式。然后，介紹了 滾動阻力系數(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，車 速，驅(qū)動力系數(shù)，輪胎充氣壓力等。

關(guān)鍵詞：滾動阻力，成因分析，滾動阻力系數(shù)，影響因素

引言

汽車在水平道路上行駛時，有多種阻力需要克服。滾動阻力是汽車在任何行 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。本文主要對滾動 阻力進行簡單理論分析，以加深汽車理論基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)中對這一概念的理解。由 于彈性輪胎在硬路面上滾動時以輪胎變形為主，為簡單起見，本文僅討論這種情 況下滾動阻力的成因及其影響因素。

1 滾動阻力成因分析

1.1 產(chǎn)生機理

車輪滾動時，車輪與地面在接觸區(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-彈性車輪在硬路面上的滾動

當(dāng)彈性輪胎在硬路面（混凝土地、瀝青路）上滾動時，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，使輪胎變形時對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過程為加載過程， AO 過 程為卸載過程，兩曲線并不重合，即在加載和卸載過程中存在能量損失，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。這種損失稱為彈性物質(zhì)的遲滯損失。

進一步分析，便可知這種遲滯損失表現(xiàn)為阻礙車輪滾動的一種阻力偶。當(dāng)車輪 不滾動，地面對車輪的法向反作用力的分布是前后對稱的：但當(dāng)車輪滾動時，在 法線 n m 前后相對應(yīng)點 d 和 e變形雖然相同，但由于遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的 前的 d 點的地面法向反作用力就會大于處于恢復(fù)過程的后部 e 點的地面法向反作 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)知識易知，當(dāng)車輪處于靜止時，路面對車輪的法向反作用力的分布 是前后對稱的。但當(dāng)車輪滾動時，其受力情況將會發(fā)生變化。

圖 2 彈性車輪在硬路面上的滾動

由圖 2所示，在關(guān)于法線n-n1對稱的d和d1 兩點處，在車輪滾動時其變形 量是相同的，但由圖 1 可知，取相同壓縮量δ時，處于加載過程的 d 點受的力 CF 大于處于卸載過程的 d1 點受的力 DF。因此當(dāng)車輪滾動時，其前后法向反作用 力不相等。

1.2. 2滾動阻力偶矩

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，汽車行駛時前后分布的法向反作用力不相等，則其合力 FZ 會相對法 線向前進方向移動一個距離 a （如圖 2所示）。

圖 3 從動輪在硬路面滾動時的受力情況

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

滾動阻力偶矩 Tf阻礙車輪滾動，這正是所分析的遲滯損失的表現(xiàn)。汽車滾動阻力與哪些因素有關(guān)？

滾動阻力是輪胎的重要性能之一，它影響著車輛的動能消耗、燃料耗損及輪胎自身的壽命。減小滾動阻力，能改善車輛的運動性能和燃料的經(jīng)濟性，同時由于變形能和生熱量的減少，還能夠延長輪胎的行駛壽命。滾動阻力可以用滾動阻力系數(shù)，或者用車輪每轉(zhuǎn)動1周所需要做的克服滾動阻力的功來鑒別。滾動阻力消耗于輪胎變形、路面變形以及輪胎與道路的附著方面。因此，滾動阻力取決于道路類型、狀況以及輪胎的結(jié)構(gòu)和性能。

(1)道路類型和狀況的影響。輪胎滾動阻力系數(shù)的大小取決于路面狀況，在柏油路上為0.014～0.015，在軟土道路為0.3～0.4。在平坦的優(yōu)質(zhì)路面上，克服路面變形和胎面與路面摩擦所耗用的能量僅占整個耗用能量的10%～15%。在軟土道路上，能量則主要消耗在土壤的變形上。當(dāng)輪胎載荷和車輪扭矩增大時，輪胎徑向變形和周向變形加大，滾動阻力也會增加，特別是對周向變形的影響更大。如子午線輪胎，雖然其徑向變形較大，但周向剛性大，因此要比斜交輪胎的滾動阻力小。

在低速范圍內(nèi)，輪胎滾動速度的增加對滾動阻力的影響較小，但在高速時(如100km/h以上)，滾動阻力的增加非常明顯。當(dāng)滾動速度高于輪胎徑向變形在其周圍的分布速度時，在胎面轉(zhuǎn)入接地面部分產(chǎn)生駐波，輪胎便要經(jīng)受沖擊負荷，而使胎體升溫過高，造成輪胎材料應(yīng)力過大，致使輪胎損壞(大部分是因胎面脫空而報廢)。

(2)輪胎的結(jié)構(gòu)和性能的影響。從輪胎結(jié)構(gòu)參數(shù)來說，影響滾動阻力，即滾動損失的主要有輪胎類型、胎面結(jié)構(gòu)和扁平率等。其中，輪胎類型對其滾動損失的影響比較大，如子午線輪胎的滾動損失明顯低于斜交輪胎。輪胎的胎面結(jié)構(gòu)參數(shù)對滾動損失也有著很大的影響，如減小胎面厚度，尤其是兩肩厚度，減小胎面拱度、花紋溝深度和減小花紋塊的分散程度，都能夠減小輪胎的滾動損失。試驗表明，胎面膠厚度每減小1mm，轎車胎的滾動損失減少1%，載重胎則減少3%;胎肩部厚度從14mm減小到10mm時，輪胎的滾動損失減少7%。

輪胎簾線角度越大，則徑向剛性越大，滾動阻力就越小。例如，當(dāng)簾線角從30°增大到55°時，滾動阻力要減少5%～10%。采用不同材質(zhì)制造的輪胎對比試驗表明:輪胎全部采用合成橡膠時，其滾動阻力要比全部采用天然橡膠輪胎的滾動阻力大，增大量甚至達到50%。

輪胎氣壓對其滾動阻力系數(shù)的影響較為復(fù)雜，提高內(nèi)壓，在軟土道路上會加大滾動阻力，相反在硬路面上能降低滾動阻力;而在軟土中，當(dāng)輪胎氣壓降低到一定程度以下時，不僅土壤變形，而且輪胎也要變形，滾動阻力又將增大。不同速度等級的輪胎，適合于在不同速度條件下使用。否則，高速輪胎在低速時使用，滾動損失反而大于低速輪胎。同理，當(dāng)?shù)退佥喬ピ诟咚傧滦旭倳r，滾動損失又顯著增大。