同濟(jì)大學(xué)汽車?yán)碚揰汽車輪胎力學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)

1、第一節(jié)第一節(jié) 輪胎力學(xué)輪胎力學(xué) 輪胎的基本知識(shí)輪胎的基本知識(shí) 175/65 R 14 82 H 速度標(biāo)記速度標(biāo)記 負(fù)荷指數(shù)負(fù)荷指數(shù) 輪輞直徑輪輞直徑 （in） 輪胎型號(hào)（輪胎型號(hào)（R為子為子 午線，午線，-為斜交胎）為斜交胎） 扁平率（扁平率（%） 輪胎寬度輪胎寬度 輪胎的扁輪胎的扁 平率：表征平率：表征 輪胎的胎面輪胎的胎面 高度高度H H與寬與寬 度度R R的比值的比值 （百分比）。（百分比）。 速度標(biāo)記速度標(biāo)記 （GSYGSY） 最高車速最高車速 （km/hkm/h） 速度標(biāo)記速度標(biāo)記 （GSYGSY） 最高車速最高車速 （km/hkm/h） F F8080R R170170 M M13

2、0130S S180180 P P150150T T190190 Q Q160160H H210210 速度標(biāo)記速度標(biāo)記 負(fù)荷指數(shù)（負(fù)荷指數(shù)（L1L1） L1承載能力 （kg） L1承載能力 （kg） L1承載能力 （kg） L1承載能力 （kg） 50190652908045095690 51195663008146296710 52200673078247597730 53206683158348798750 54212693258450099775 552187033585515100800 562247134586530101825 572307235587545102850 5823

3、67336588560103875 592437437589580104900 602507538790600105925 612577640091615106950 622657741292630107975 6327278425936501081000 6428079437946701091030 輪胎的變形參數(shù)與六分力 輪胎的狀態(tài)參數(shù)：前輪轉(zhuǎn)角、外傾角、轉(zhuǎn)速輪胎的狀態(tài)參數(shù)：前輪轉(zhuǎn)角、外傾角、轉(zhuǎn)速 輪胎的變形參數(shù)：滑移率、側(cè)偏角、經(jīng)向變形輪胎的變形參數(shù)：滑移率、側(cè)偏角、經(jīng)向變形 輪胎六分力輪胎六分力 符號(hào) 名 稱意 義 縱向力地面對(duì)輪胎的反作用力眼坐標(biāo)系x軸的 分量 測(cè)向力地面對(duì)輪胎的反作

4、用力沿坐標(biāo)系y軸的 分量 法向力地面對(duì)輪胎的反作用力沿坐標(biāo)系z(mì)軸的 分量 側(cè)傾力矩地面對(duì)輪胎反作用力繞x軸產(chǎn)生的力矩 滾動(dòng)阻力矩地面對(duì)輪胎反作用力繞x軸產(chǎn)生的力矩 回正力矩地面對(duì)輪胎反作用力繞x軸產(chǎn)生的力矩 Fx Fy Fz Tx Ty Tz 輪胎 模型 縱向滑移率縱向滑移率 側(cè)偏角側(cè)偏角 經(jīng)向變形經(jīng)向變形 車輪外傾角車輪外傾角 車輪轉(zhuǎn)速車輪轉(zhuǎn)速 前輪轉(zhuǎn)向角前輪轉(zhuǎn)向角 縱向力縱向力 側(cè)向力側(cè)向力 法向力法向力 側(cè)傾力矩側(cè)傾力矩 滾動(dòng)助力矩滾動(dòng)助力矩 回正力矩回正力矩 輪胎模型是汽車動(dòng)力學(xué)研究的難點(diǎn)輪胎模型是汽車動(dòng)力學(xué)研究的難點(diǎn) 目前還沒(méi)有如此完備的輪胎模型目前還沒(méi)有如此完備的輪胎模型 目前在車

5、輪動(dòng)力學(xué)研究中使用的三類輪胎目前在車輪動(dòng)力學(xué)研究中使用的三類輪胎 模型模型 輪胎縱滑模型：主要用于汽車動(dòng)力性、制動(dòng)性輪胎縱滑模型：主要用于汽車動(dòng)力性、制動(dòng)性 能研究能研究 輪胎側(cè)偏模型：主要用于操縱穩(wěn)定性研究輪胎側(cè)偏模型：主要用于操縱穩(wěn)定性研究 輪胎垂直振動(dòng)模型：主要用于輪胎垂直振動(dòng)模型：主要用于NVHNVH研究研究 1.1.1 1.1.1 輪胎的縱向力學(xué)特性輪胎的縱向力學(xué)特性 一、滾動(dòng)阻力一、滾動(dòng)阻力 二、輪胎的附著性能二、輪胎的附著性能 軟路面上軟路面上 硬路面上硬路面上 產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的主要原因產(chǎn)生滾動(dòng)阻力的主要原因 輪胎變形輪胎變形 輪胎變形和路面變形輪胎變形和路面變形 輪胎變形為什么會(huì)

6、產(chǎn)生滾動(dòng)阻力？輪胎變形為什么會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力？ 輪胎的遲滯損失輪胎的遲滯損失：輪胎在加載變形時(shí)所消耗的能量在卸：輪胎在加載變形時(shí)所消耗的能量在卸 載恢復(fù)時(shí)不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內(nèi)部摩擦載恢復(fù)時(shí)不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內(nèi)部摩擦 損失上，產(chǎn)生熱量，這種損失稱為輪胎的損失上，產(chǎn)生熱量，這種損失稱為輪胎的遲滯損失遲滯損失。 一、滾動(dòng)阻力Ff 思考思考 ua 加載變形區(qū)加載變形區(qū) 卸載變形區(qū)卸載變形區(qū) n n 思思 考考 由輪胎的遲滯損失圖看，在輪胎徑向變形相同的情況下，由輪胎的遲滯損失圖看，在輪胎徑向變形相同的情況下， 地面作用在加載變形區(qū)與卸載變形區(qū)的法向反力是否相等？地面作用在

7、加載變形區(qū)與卸載變形區(qū)的法向反力是否相等？ a u n n W dd 1pF 1X F a u n n W p1F 1X F a r a u n n W 1pF 1X F Z F Z F O EF C D A h Z F 1）從動(dòng)輪受力分析 FZd FZd f T Z F aFT Z f f1p TrF r a F r T F Z f 1p r a f p1 FWf W F f 1p WfF f r T F f f f滾動(dòng)阻力系數(shù)滾動(dòng)阻力系數(shù) a u n n W p1F 1X F a r Z F a u n n W 1pF 1X F f T Z F 令令 a u W p2 F 2X F Z F

8、 t T a r aFTrF ZX t2 ft TT r T r T FX ft 2 ft FF 即路面作用于驅(qū)動(dòng)輪的切向力即路面作用于驅(qū)動(dòng)輪的切向力FX2比比Ft要小。要小。 2）驅(qū)動(dòng)輪受力分析 4 a 4 a 10 100100 u f u fff ua高高 f 大大 貨車貨車 f=0.0076+0.000056ua 3）影響Ff的因素 轎車轎車 （1）車速 ua z f 子午線輪胎子午線輪胎比斜交輪胎的滾動(dòng)阻力小比斜交輪胎的滾動(dòng)阻力小20%30； 滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力與輪胎的簾線（棉、人造絲、尼龍、鋼絲）與輪胎的簾線（棉、人造絲、尼龍、鋼絲） 和橡膠品質(zhì)有關(guān)。和橡膠品質(zhì)有關(guān)。 （2）輪胎結(jié)構(gòu)

9、 （3）氣壓 氣壓越高，輪胎變形及由其產(chǎn)生的遲滯損失就越小，氣壓越高，輪胎變形及由其產(chǎn)生的遲滯損失就越小， 滾動(dòng)阻力也越小。滾動(dòng)阻力也越小。 （4）驅(qū)動(dòng)力 為什么驅(qū)動(dòng)力系數(shù)很大時(shí)為什么驅(qū)動(dòng)力系數(shù)很大時(shí)，氣壓越低氣壓越低 f 越小？越??？ Ft胎面滑移胎面滑移Ff pa接地面積接地面積胎面滑移胎面滑移滑移引起的滑移引起的Ff 思考思考 上高速公路時(shí)，輪胎氣壓應(yīng)該適當(dāng)高一些。上高速公路時(shí)，輪胎氣壓應(yīng)該適當(dāng)高一些。 在松軟路面、泥濘路面、雪地行駛時(shí)，可適當(dāng)降低輪胎氣壓。在松軟路面、泥濘路面、雪地行駛時(shí)，可適當(dāng)降低輪胎氣壓。 在高速公路上，輪胎變形產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力在高速公路上，輪胎變形產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力 大

10、還是滑移產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力大？大還是滑移產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力大？ 胎壓高胎壓高輪胎變形小輪胎變形小遲遲 滯損失少滯損失少Ff小小 胎壓低胎壓低滑移小滑移小Ff小小 上高速公路前要檢查胎壓上高速公路前要檢查胎壓，在給定的胎壓范圍內(nèi)在給定的胎壓范圍內(nèi)，胎胎 壓適當(dāng)高一些好還是低一些好？壓適當(dāng)高一些好還是低一些好？ 思考思考 思考思考 路面類型路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)滾動(dòng)阻力系數(shù) 良好的瀝青或混凝土路面良好的瀝青或混凝土路面0.0100.018 一般的瀝青或混凝土路面一般的瀝青或混凝土路面0.0180.020 碎石路面碎石路面0.0200.025 良好的卵石路面良好的卵石路面0.0250.030 坑洼的卵石路面坑

11、洼的卵石路面0.0350.050 壓緊土路壓緊土路干燥的干燥的0.0250.035 雨后的雨后的0.0500.150 泥濘土路（雨季或解凍期）泥濘土路（雨季或解凍期）0.1000.250 干沙干沙0.1000.300 濕沙濕沙0.0600.150 結(jié)冰路面結(jié)冰路面0.0150.030 壓緊的雪道壓緊的雪道0.0300.050 由輪胎由輪胎 與土壤之與土壤之 間的粘著間的粘著 性所致性所致 （5）路面條件 表表1-2 滾動(dòng)阻力系數(shù)滾動(dòng)阻力系數(shù) f 的數(shù)值的數(shù)值 離心力離心力前、后輪產(chǎn)生側(cè)偏力前、后輪產(chǎn)生側(cè)偏力 側(cè)偏力沿行駛方向產(chǎn)生分力側(cè)偏力沿行駛方向產(chǎn)生分力滾動(dòng)阻力增加滾動(dòng)阻力增加 （6）轉(zhuǎn)向

12、wr0w ru wr0w ru wr0w ru0 w 車輪接近純滾動(dòng)車輪接近純滾動(dòng) 車輪邊滾邊滑車輪邊滾邊滑 車輪抱死拖滑車輪抱死拖滑 二、輪胎的附著性能 從制動(dòng)過(guò)程的三個(gè)階段看，隨著制動(dòng)強(qiáng)度的增加，車從制動(dòng)過(guò)程的三個(gè)階段看，隨著制動(dòng)強(qiáng)度的增加，車 輪幾何中心的運(yùn)動(dòng)速度因滾動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來(lái)越少，因輪幾何中心的運(yùn)動(dòng)速度因滾動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來(lái)越少，因 滑動(dòng)而產(chǎn)生的部分越來(lái)越多?；瑒?dòng)而產(chǎn)生的部分越來(lái)越多。 1.滑動(dòng)率 滑動(dòng)率：車輪接地處的滑動(dòng)速度與車輪中心運(yùn)動(dòng)速度的滑動(dòng)率：車輪接地處的滑動(dòng)速度與車輪中心運(yùn)動(dòng)速度的 比值。比值。 滑動(dòng)率的數(shù)值說(shuō)明了車輪運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占的比例。滑動(dòng)率的數(shù)值說(shuō)明了車輪

13、運(yùn)動(dòng)中滑動(dòng)成分所占的比例。 w u u r0 r O（速度瞬心） r ww ur r0w ru wr0w uur w 100% u s u wr0w w 100% ur u w 滑動(dòng)率滑動(dòng)率s的計(jì)算的計(jì)算 ww ur r0w ru wr0w uur w 100% u s u wr0w w 100% ur u 滑動(dòng)率滑動(dòng)率s的計(jì)算的計(jì)算 純滾動(dòng)時(shí)純滾動(dòng)時(shí) u= 0，s = 0； 純滑動(dòng)時(shí)純滑動(dòng)時(shí) w=0， =u，s =100%； 邊滾邊滑時(shí)邊滾邊滑時(shí) 0 s 100%。 w u 2.縱向力系數(shù) 與滑動(dòng)率s 縱向力系數(shù)縱向力系數(shù)：地：地 面縱向力與作用在面縱向力與作用在 車輪上的垂直載荷車輪上的垂

14、直載荷 的比值。的比值。 b Z X F F b b 峰值附著系數(shù)峰值附著系數(shù) 滑動(dòng)附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù) s =15%20% 縱向力系數(shù)隨縱向力系數(shù)隨 滑動(dòng)率而變化滑動(dòng)率而變化 側(cè)向力系數(shù)側(cè)向力系數(shù)：地面：地面 作用于車輪的側(cè)向力作用于車輪的側(cè)向力 與車輪垂直載荷之比。與車輪垂直載荷之比。 Z Y F F l l 側(cè)向力系數(shù)也側(cè)向力系數(shù)也 隨滑動(dòng)率而變化隨滑動(dòng)率而變化 3.側(cè)向力系數(shù) 1）縱向力系數(shù)大，地面縱向力大，制動(dòng)距離短；）縱向力系數(shù)大，地面縱向力大，制動(dòng)距離短； 2）側(cè)向力系數(shù)大，地面可作用于車輪的側(cè)向力大，）側(cè)向力系數(shù)大，地面可作用于車輪的側(cè)向力大， 方向穩(wěn)定性好；方向穩(wěn)定性好； 3

15、）減輕輪胎磨損。）減輕輪胎磨損。 ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）將制動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)率控制（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）將制動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)率控制 在在15%20%之間，有如下優(yōu)點(diǎn)：之間，有如下優(yōu)點(diǎn)： 如果汽車直線行駛，在側(cè)向外力作用下，容易發(fā)生側(cè)滑；如果汽車直線行駛，在側(cè)向外力作用下，容易發(fā)生側(cè)滑； 如果汽車轉(zhuǎn)向行駛，地面提供的側(cè)向力不能滿足轉(zhuǎn)向的需如果汽車轉(zhuǎn)向行駛，地面提供的側(cè)向力不能滿足轉(zhuǎn)向的需 要，將會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力。要，將會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力。 由由 、 與與 s 之間的關(guān)系可知，當(dāng)滑動(dòng)率之間的關(guān)系可知，當(dāng)滑動(dòng)率 s=100% 時(shí)，時(shí)， ，即地面能產(chǎn)生的側(cè)向力，即地面能產(chǎn)生的側(cè)向力FY很小。很小。 b l 1 . 0 l

16、 什么情況下汽車會(huì)受到側(cè)向外力的作用？什么情況下汽車會(huì)受到側(cè)向外力的作用？ 為什么彎道要有一定的側(cè)傾角？為什么彎道要有一定的側(cè)傾角？ 向內(nèi)傾還是向外傾？向內(nèi)傾還是向外傾？ 傾角的大小依什么而定？?jī)A角的大小依什么而定？ 思考思考 車身受到側(cè)向風(fēng)作用車身受到側(cè)向風(fēng)作用 路面?zhèn)葍A路面?zhèn)葍A 汽車轉(zhuǎn)向行駛汽車轉(zhuǎn)向行駛 Y F Y F 平地轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力平地轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力Fl由地面?zhèn)认蛄τ傻孛鎮(zhèn)认蛄Y平衡。平衡。 當(dāng)汽車在傾斜彎道轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力當(dāng)汽車在傾斜彎道轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力Fl可由重力的分力平衡?？捎芍亓Φ姆至ζ胶?。 彎道內(nèi)傾，可以減小所需的地面?zhèn)认蛄?；傾角依道路彎道內(nèi)傾，可以減小所需的地面?zhèn)认蛄?；傾角

17、依道路 轉(zhuǎn)彎半徑和設(shè)計(jì)車速而定。轉(zhuǎn)彎半徑和設(shè)計(jì)車速而定。 環(huán)形跑道環(huán)形跑道（視頻）（視頻） （注意觀察彎道的傾斜情況）（注意觀察彎道的傾斜情況） 路面路面峰值附著系數(shù)峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù) 瀝青或混凝土路面瀝青或混凝土路面0.80.90.75 瀝青（濕）瀝青（濕）0.50.70.450.6 混凝土（濕）混凝土（濕）0.70.7 礫石礫石0.60.55 土路（干）土路（干）0.680.65 土路（濕）土路（濕）0.550.40.5 雪（壓緊）雪（壓緊）0.20.15 冰冰0.10.07 表表4-2 各種路面的平均附著系數(shù)各種路面的平均附著系數(shù) （1）路面 4.影響縱向力系數(shù)的因素

18、（1）路面 4.影響縱向力系數(shù)的因素 （2）車速 子午線輪胎接地面積大、單位壓力小、滑移小、胎面子午線輪胎接地面積大、單位壓力小、滑移小、胎面 不易損耗，縱向力系數(shù)較高。不易損耗，縱向力系數(shù)較高。 轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎。轎車普遍采用寬斷面、低氣壓、子午線輪胎。 （3）輪胎結(jié)構(gòu) （4）胎面花紋 （4）胎面花紋 滑水車速與路面結(jié)構(gòu)、水層厚度、水液粘度和密度、滑水車速與路面結(jié)構(gòu)、水層厚度、水液粘度和密度、 輪胎充氣壓力、垂直載荷、花紋形式及輪胎磨損程度有關(guān)。輪胎充氣壓力、垂直載荷、花紋形式及輪胎磨損程度有關(guān)。 2 ah AuF ih 34. 6pu uh滑水車速；滑水車速； pi輪

19、胎氣壓。輪胎氣壓。 動(dòng)水壓力的升力；動(dòng)水壓力的升力；水密度；水密度；A輪胎接地面積。輪胎接地面積。 滑水現(xiàn)象滑水現(xiàn)象 h F 1.1.2 1.1.2 輪胎的側(cè)偏特性輪胎的側(cè)偏特性 本節(jié)主要研究輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏特性。本節(jié)主要研究輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏特性。 側(cè)偏特性是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角的關(guān)系。側(cè)偏特性是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角的關(guān)系。 O X Y 車輪平面車輪平面 車輪行駛方向車輪行駛方向 正地面切向正地面切向 反作用力反作用力FX 正翻轉(zhuǎn)力矩正翻轉(zhuǎn)力矩 TX 正地面法向正地面法向 反作用力反作用力FZ 正地面?zhèn)认蚍醋饔昧φ孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧Y 車輪旋轉(zhuǎn)軸線車輪旋轉(zhuǎn)軸線 正側(cè)偏角正側(cè)

20、偏角 正回正力矩正回正力矩TZ 正正TY 正外傾角正外傾角 Z 側(cè)偏角側(cè)偏角 輪胎接地印跡中心的輪胎接地印跡中心的 位移方向與位移方向與X軸的夾角軸的夾角 外傾角外傾角 過(guò)輪胎坐標(biāo)系原點(diǎn)的過(guò)輪胎坐標(biāo)系原點(diǎn)的 垂線與車輪平面的夾角垂線與車輪平面的夾角 一、輪胎的坐標(biāo)系 地面作用于車輪的側(cè)向反作用力。地面作用于車輪的側(cè)向反作用力。 二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力側(cè)偏角曲線 1.側(cè)偏力FY lyZ FF u c c u c c lyZ FF u u 只有當(dāng)側(cè)向力只有當(dāng)側(cè)向力 大于（或等于）車輪與路面大于（或等于）車輪與路面 間的側(cè)向附著力時(shí)，車輪的運(yùn)動(dòng)方向才會(huì)改變。間的側(cè)向附著力時(shí)，車輪的運(yùn)動(dòng)方向才會(huì)改

21、變。 1）在剛性輪上作用側(cè)向力 y F y F FY 俯視圖俯視圖 車輪靜止車輪靜止 2）在彈性輪上作用側(cè)向力 y F y F FY 2）在彈性輪上作用側(cè)向力 車輪滾動(dòng)車輪滾動(dòng) y F y F 0 X Y FY 側(cè)偏力為正時(shí)，側(cè)偏力為正時(shí)， 產(chǎn)生負(fù)側(cè)偏角。產(chǎn)生負(fù)側(cè)偏角。 u - + 2.側(cè)偏現(xiàn)象 當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí)，即使當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí)，即使FY沒(méi)有沒(méi)有 達(dá)到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也達(dá)到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也 將偏離車輪平面的方向。將偏離車輪平面的方向。 側(cè)偏角側(cè)偏角 輪胎接地印輪胎接地印 跡中心的位移跡中心的位移 方向與方向與X軸的軸的 夾角。夾角。 u kF Y k側(cè)偏剛度。側(cè)

22、偏剛度。 FY一定時(shí)希望側(cè)一定時(shí)希望側(cè) 偏角越小越好，偏角越小越好，所所 以以 |k| 越大越好。越大越好。 3.FY曲線 三、輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響 大尺寸輪胎大尺寸輪胎 子午線輪胎子午線輪胎 斜交輪胎斜交輪胎 鋼絲子午線輪胎鋼絲子午線輪胎 纖維子午線輪胎纖維子午線輪胎 輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。 側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度大 側(cè)偏剛度小側(cè)偏剛度小 大尺寸輪胎大尺寸輪胎 小尺寸輪胎小尺寸輪胎 （1）扁平率小，k大 H B 扁平率扁平率=(H/B)100% 車型車型輪胎型號(hào)輪胎型號(hào)扁平率扁平率(%) 新雅閣新雅閣 普利斯

23、通普利斯通 205/65R15 65 奔馳奔馳 S320米其林米其林 225/60R16 W 60 奔馳奔馳 LORINSER 米其林米其林 275/30 ZR19 30 寬度寬度 一些車型輪胎的型號(hào)及扁平率一些車型輪胎的型號(hào)及扁平率 輪輞輪輞 直徑直徑 （2）垂直載荷大，k大 一定時(shí)，一定時(shí)， W大，大，F(xiàn)Y大。大。 FY = ，即即k 大大。 垂直載荷過(guò)大垂直載荷過(guò)大 時(shí)，輪胎與地面時(shí)，輪胎與地面 接觸區(qū)的壓力分接觸區(qū)的壓力分 布不均勻，使布不均勻，使 k 反而有所減小。反而有所減小。 k （3）輪胎氣壓高，k大 FX1 FY1 FX2 FY2 （4）FX 越大，F(xiàn)Y 越小 （5）路面干濕

24、狀態(tài) 路面有薄路面有薄 水層時(shí)，由于水層時(shí)，由于 滑水現(xiàn)象，會(huì)滑水現(xiàn)象，會(huì) 出現(xiàn)完全喪失出現(xiàn)完全喪失 側(cè)偏力的情況。側(cè)偏力的情況。 輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系 四、回正力矩TZ 輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OZ軸的力矩，該軸的力矩，該 力矩稱為回正力矩。力矩稱為回正力矩。 車輪靜止時(shí)受到車輪靜止時(shí)受到 側(cè)向力側(cè)向力 車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力 （側(cè)向力較小）（側(cè)向力較?。?車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力 （側(cè)向力較大）（側(cè)向力較大） FY e FY e輪胎輪胎

25、拖距。拖距。 e FY 輪胎拖距輪胎拖距 變大變大 四、回正力矩TZ 輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OZ軸的力矩，該軸的力矩，該 力矩稱為回正力矩。力矩稱為回正力矩。 車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力（側(cè)向力很大）車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力（側(cè)向力很大） FY TZ u X Y eFT YZ + - +- 0 FY e 輪胎拖距輪胎拖距 反而變小反而變小 Y F y F + O X Y Z - 向外滾開(kāi)的趨勢(shì)向外滾開(kāi)的趨勢(shì) 五、有外傾時(shí)輪胎的FY與外傾角、側(cè)偏角的關(guān)系 kF Y k外傾剛度。外傾剛度。 +- - 1.外傾側(cè)向力FY 一定時(shí)，一定時(shí)， 越大，越大，F(xiàn)Y越大。越

26、大。 增加的增加的FY是由是由 作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。 1）=0=0 kFF YY 2 2）0 YYY FFF kk 0 kk 3）有）有，F(xiàn)Y=0，即，即a點(diǎn)點(diǎn) k k 2.有外傾時(shí)FY與、的關(guān)系 5）外傾時(shí)產(chǎn)生的回正力矩 4）過(guò)大對(duì)汽車產(chǎn)生 不良影響 影響輪胎與路面影響輪胎與路面 的良好接觸的良好接觸 汽車輪胎汽車輪胎 摩托車輪胎摩托車輪胎 1.1.3 1.1.3 輪胎的垂直振動(dòng)特性輪胎的垂直振動(dòng)特性 輪胎的兩個(gè)最重要參數(shù)：極限速度和承載量。輪胎的兩個(gè)最重要參數(shù)：極限速度和承載量。 臨界車速臨界車速（最高車速）（最高車速） 當(dāng)汽車車速超過(guò)臨界車速時(shí)，輪胎會(huì)出現(xiàn)駐波現(xiàn)象，當(dāng)汽車車速超過(guò)臨界

27、車速時(shí)，輪胎會(huì)出現(xiàn)駐波現(xiàn)象， 其周緣呈明顯的波浪狀，且輪胎溫度快速增加。其周緣呈明顯的波浪狀，且輪胎溫度快速增加。 后果是大量發(fā)熱導(dǎo)致輪胎破損或爆胎。后果是大量發(fā)熱導(dǎo)致輪胎破損或爆胎。 駐波現(xiàn)象駐波現(xiàn)象：在高速行駛時(shí)，輪胎離開(kāi)地面后因變形在高速行駛時(shí)，輪胎離開(kāi)地面后因變形 所產(chǎn)生的扭曲并不立即恢復(fù)，其殘余變形形成了一種波，所產(chǎn)生的扭曲并不立即恢復(fù)，其殘余變形形成了一種波， 這就是駐波。此時(shí)輪胎周緣不再是圓形，而呈明顯的波這就是駐波。此時(shí)輪胎周緣不再是圓形，而呈明顯的波 浪形。輪胎剛離開(kāi)地面時(shí)波的振幅最大，它按指數(shù)規(guī)律浪形。輪胎剛離開(kāi)地面時(shí)波的振幅最大，它按指數(shù)規(guī)律 沿輪胎圓周衰減。沿輪胎圓周衰

28、減。 駐波現(xiàn)象（圖像）駐波現(xiàn)象（圖像） 第二節(jié)第二節(jié) 汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué) （1）壓力阻力（占（占91） 汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱 為空氣阻力。為空氣阻力。 作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向 上的分力。上的分力。 空氣阻力FW 取決于車身主體形狀。取決于車身主體形狀。 1）形狀阻力 后視鏡后視鏡 車身表面的凸起物引起的阻力。車身表面的凸起物引起的阻力。 2）干擾阻力 后視鏡后視鏡 后視鏡設(shè)計(jì)后視鏡設(shè)計(jì) 也要注重流線形也要注重流線形 后視鏡后視鏡 后視鏡后視

29、鏡 門(mén)把手門(mén)把手 懸架導(dǎo)向桿和傳動(dòng)軸懸架導(dǎo)向桿和傳動(dòng)軸 滿足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力。滿足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力。 4）誘導(dǎo)阻力 空氣升力在水平方向的投影?？諝馍υ谒椒较虻耐队?。 3）內(nèi)循環(huán)阻力 由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉儆捎诹鹘?jīng)車頂?shù)臍饬魉?度大于流經(jīng)車底的氣流速度，度大于流經(jīng)車底的氣流速度， 使得車底的空氣壓力大于車使得車底的空氣壓力大于車 頂，從而空氣作用在車身上頂，從而空氣作用在車身上 的垂直方向的壓力形成壓差，的垂直方向的壓力形成壓差， 這就是這就是空氣升力。 思思 考考 夏季在高速公路上開(kāi)空調(diào)省油還是開(kāi)窗通風(fēng)省油？夏季在高速公路上開(kāi)空

30、調(diào)省油還是開(kāi)窗通風(fēng)省油？ 打開(kāi)天窗換氣和打開(kāi)側(cè)窗換氣有何不同？打開(kāi)天窗換氣和打開(kāi)側(cè)窗換氣有何不同？ 打開(kāi)天窗換氣時(shí)，天窗上打開(kāi)天窗換氣時(shí)，天窗上 方的壓力低于車內(nèi)的壓力。方的壓力低于車內(nèi)的壓力。 （2）摩擦阻力（9） 由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力 在行駛方向的分力。在行駛方向的分力。 2 rDw 2 1 uACF 24 1.2258N sm 15.21 2 aD w AuC F CD空氣阻力系數(shù)；空氣阻力系數(shù)； A迎風(fēng)面積；迎風(fēng)面積； ur相對(duì)速度；相對(duì)速度； 空氣密度?？諝饷芏?。 （3）空氣阻力FW的計(jì)算 發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾發(fā)動(dòng)機(jī)蓋

31、應(yīng)向前下傾 （4）減小CD值要遵循的要點(diǎn) 1）車身前部 面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。 過(guò)渡不理想過(guò)渡不理想 面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。 風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。，且與車頂圓滑過(guò)渡。 越野車很難做到越野車很難做到 風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。，且與車頂圓滑過(guò)渡。 盡量減少燈、后視鏡和門(mén)把手等凸出物。盡量減少燈、后視鏡和門(mén)把手等凸出物。 上掀式前照燈上掀式前照燈（視頻）（視頻） 在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。 車輪蓋應(yīng)與

32、輪胎相平。車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。 思考：思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？方程式賽車為什么不用車輪蓋？ 整個(gè)車身應(yīng)向前傾整個(gè)車身應(yīng)向前傾12。 2）整車 水平投影應(yīng)為腰鼓形。水平投影應(yīng)為腰鼓形。 后端稍稍收縮，前端呈半圓形。后端稍稍收縮，前端呈半圓形。 最好采用艙背式或直背式。最好采用艙背式或直背式。 3）汽車后部 應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。 當(dāng)車速超過(guò)當(dāng)車速超過(guò)120km/h，尾翼會(huì)自動(dòng)升高，尾翼會(huì)自動(dòng)升高160mm，為車身增為車身增 加加30的下壓力；在車速低于的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。 應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。 應(yīng)安裝后擾流板

33、。應(yīng)安裝后擾流板。 應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。 應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。 若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。 后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。 后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。 所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑 的蓋板蓋住底部。的蓋板蓋住底部。 4）車身底部 底部比較凌亂底部比較凌亂 底部比較凌亂底部比較凌亂 仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。 5）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)

34、 冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器 冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器 冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器 冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng) 冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器 冷卻后制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器 為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣 什么是超級(jí)跑車？什么是超級(jí)跑車？ 限量生產(chǎn)、價(jià)格高昂、動(dòng)力強(qiáng)勁（限量生產(chǎn)、價(jià)格高昂、動(dòng)力強(qiáng)勁（3.5L以上、以上、8缸以缸以 上）、起步快（上）、起步快（0100km/h時(shí)間在時(shí)間在5s以內(nèi)）、技術(shù)超群、以內(nèi)）、技術(shù)超群、 車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。 形象的描述：形象的

35、描述：外觀鮮亮，讓人愛(ài)得要死；加速時(shí)令人外觀鮮亮，讓人愛(ài)得要死；加速時(shí)令人 皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價(jià)格奇皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價(jià)格奇 高，讓人想得要死。高，讓人想得要死。 思考：對(duì)于轎車和超級(jí)跑車思考：對(duì)于轎車和超級(jí)跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更哪種車型的空氣阻力系數(shù)更 大？為什么？大？為什么？ 三種超級(jí)跑車三種超級(jí)跑車 蘭博基尼蘭博基尼 法拉利法拉利 保時(shí)捷保時(shí)捷 答案答案 由于尾翼的影響、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器通風(fēng)冷卻的需要，由于尾翼的影響、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器通風(fēng)冷卻的需要， 超級(jí)跑車的空氣阻力系數(shù)一般會(huì)大于普通轎車。超級(jí)跑車的空氣阻力系數(shù)一般會(huì)大于普通轎車。 蘭博基尼跑車蘭博基尼跑車 在冷卻通風(fēng)口關(guān)閉且擾流板擺平時(shí)，在冷卻通風(fēng)口關(guān)閉且擾流板擺平時(shí)，C