轮胎的滚动阻力
汽车理论第五版 课后习题答案(正确)
第一章 汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为23419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-式中，Tq 为发动机转矩（N •m ）;n 为发动机转速（r/min ）。
滚动阻力基础知识
1、轮胎花纹越深，其滚动阻力就越大，新旧轮胎滚动阻力的 差别大约为20-25%。 2、斜交轮胎新胎CR约为19kg/t，磨光时约为17.5kg/t；而即 使新的子午线轮胎，其CR <17.5kg/t。（以载重型轮胎对比）
轮胎中对滚动阻力影响的方面
轮胎花纹磨损程度对滚阻的影响
低滚阻轮胎的发展状况
各国政府涉及有关轮胎滚动阻力方面的法 规：美国
低滚阻轮胎的发展状况
各国政府涉及有关轮胎滚动阻力方面的法 规：欧洲
欧洲，在欧盟指令2001/43中就有指定轮胎滚动阻力方面 法规的要求； 目前欧洲汽车制造商协会以及日本、韩国汽车制造商协会 正积极寻找减少汽车二氧化碳排放的方法，使用低滚动阻力轮 胎是一个方面。
轮胎滚动阻力指标的制定背景
境： 1、美国制定了联邦节油CAFE（企业平均燃油经济性），要求 汽车的制造商出售的所有的新车都必须具有一定的平均燃油效 率，如每加仑多少英里。 2、欧洲汽车制造商协会ACEA提出排放新协议，新生产的汽车 每公里的二氧化碳排放量低于一定限值，如每公里多少克。 3、日本和韩国的汽车制造商协会也签署了该排放协议。 在此前提下，发达国家制订了相应的标准法规以期保护环
9.0≤Cr<10.5
10.0 ≤Cr<11.5 7.5≤Cr<9.0 8.5≤Cr<10.0
10.5 ≤Cr<12.0
11.5 ≤Cr<13.0 9.0 ≤Cr<10.5 10.0 ≤Cr<11.5
12.0 ≤Cr<13.5
13.0 ≤Cr<14.5 10.5 ≤Cr<12.0 11.5 ≤Cr<13.0
低滚阻轮胎的发展状况
轮胎滚动阻力指标的制定背景
汽车理论第五版课后习题答案
1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：(1)弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力与地面切向反作用力构成一力偶矩。
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。
这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。
1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式为式中，Tq为发动机转矩（N?m）;n为发动机转速（r/min）。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min。
装载质量 2000kg整车整备质量 1800kg总质量 3880kg车轮半径 0.367m传动系机械效率ηt=0.85滚动阻力系数 f=0.013空气阻力系数×迎风面积 CDA=2.77m2主减速器传动比 i0=5.83飞轮转动惯量 If=0.218kg?m2二前轮转动惯量 Iw1=1.798kg?m2四后轮转动惯量 Iw2=3.598kg?m2变速器传动比 ig(数据如下表)轴距 L=3.2m 质心至前轴距离（满载） a=1.974m质心高（满载） hg=0.9m分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力－行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。
轮胎滚动阻力单位
轮胎滚动阻力单位1. 引言轮胎滚动阻力是指车辆行驶时，轮胎与地面接触产生的摩擦力所消耗的能量。
它是车辆行驶过程中的一个重要参数，对燃油经济性、驾驶舒适性和环境污染等方面都有着重要影响。
因此，了解和掌握轮胎滚动阻力单位对于汽车制造商、驾驶员以及环境保护机构来说都是非常重要的。
本文将介绍轮胎滚动阻力单位的定义、计算方法以及影响因素，并对其在实际应用中的意义进行分析。
2. 轮胎滚动阻力单位的定义轮胎滚动阻力单位是用来衡量轮胎与地面接触产生的摩擦力所消耗的能量的指标。
一般来说，我们使用单位为“牛顿/千克”（N/kg）来表示轮胎滚动阻力。
3. 轮胎滚动阻力的计算方法3.1 静态滚动阻力计算公式静态滚动阻力是指车辆静止状态下轮胎与地面接触产生的摩擦力所消耗的能量。
其计算公式如下：F = μ * W其中，F表示静态滚动阻力，μ表示轮胎与地面之间的摩擦系数，W表示车辆的重量。
3.2 动态滚动阻力计算公式动态滚动阻力是指车辆行驶状态下轮胎与地面接触产生的摩擦力所消耗的能量。
其计算公式如下：F = crr * W其中，F表示动态滚动阻力，crr表示轮胎滚动阻力系数，W表示车辆的重量。
4. 轮胎滚动阻力单位的意义轮胎滚动阻力单位对于汽车制造商、驾驶员以及环境保护机构来说都有着重要意义。
4.1 对于汽车制造商汽车制造商需要了解和掌握轮胎滚动阻力单位，以便设计和生产出更加燃油经济、环保和舒适的汽车。
通过降低轮胎滚动阻力单位，可以减少燃料消耗，并提高汽车的能源利用率。
此外，轮胎滚动阻力单位还与汽车的操控性能和安全性有关，制造商可以通过优化轮胎结构和材料来改善这些方面。
4.2 对于驾驶员驾驶员可以通过降低轮胎滚动阻力单位来减少燃料消耗，并提高行驶里程。
此外，降低轮胎滚动阻力单位还可以提升驾驶舒适性和操控性能，使得驾驶体验更加愉悦和安全。
4.3 对于环境保护机构环境保护机构需要关注轮胎滚动阻力单位对环境污染的影响。
较高的轮胎滚动阻力单位会导致车辆燃料消耗增加，从而产生更多的尾气排放和温室气体排放。
卡车的滚动阻力系数
卡车的滚动阻力系数
卡车的滚动阻力系数，简单来说，就像是衡量卡车轮子在地上滚的时候，有多大劲儿在拖后腿不让它轻松往前跑的一个指标。
这个系数大小不一，一般在0.008到0.015之间晃悠，具体得看几个方面：
轮胎本身：新轮胎和磨得差不多的旧轮胎，阻力就不一样。
轮胎的花纹啊、橡胶硬不硬啊，这些都影响着阻力。
气打得足不足：轮胎气少了，跟地面贴得紧，推着就费劲；气太足了，抓地又不够，所以气压得刚刚好。
路好不好走：干干净净、平平整整的柏油路，阻力就小；要是路湿滑或者坑坑洼洼的，阻力自然就大了。
拉多重的货：卡车装得货越多，轮胎压得越实，跟地面摩擦就越大，推起来就更费劲。
跑得多快：速度这事儿吧，对阻力影响不算太大，但也不是完全没影响。
要想知道某个卡车到底阻力系数是多少，还得靠实验来测，毕竟这涉及到的因素太多了，光靠猜可不行。
对于卡车司机或者车队管理者来说，了解这个系数挺重要的，能帮着省油，提高效率。
钢板和汽车轮胎的滚动阻力系数
钢板和汽车轮胎的滚动阻力系数一、引言滚动阻力是指物体在接触面上滚动时所受到的阻力。
钢板和汽车轮胎作为常见的工程材料，其滚动阻力系数对于工程设计和性能优化具有重要意义。
本文将分别介绍钢板和汽车轮胎的滚动阻力系数，探讨其影响因素和应用。
二、钢板的滚动阻力系数钢板是一种常见的建筑和制造业材料，其滚动阻力系数是评估钢板滚动性能的重要指标之一。
滚动阻力系数可以描述钢板在与地面或其他表面接触时的滚动阻力大小。
钢板的滚动阻力系数受到多种因素的影响，包括材料硬度、表面粗糙度、润滑状况等。
一般来说，钢板硬度越高，滚动阻力系数越大；表面粗糙度越大，滚动阻力系数越大；润滑状况越好，滚动阻力系数越小。
钢板的滚动阻力系数在工程设计中有着广泛的应用。
例如，在输送带系统中，了解钢板的滚动阻力系数可以帮助工程师确定输送带的功率需求和能效设计。
此外，在机械设计中，钢板的滚动阻力系数也是计算轴承、滚动轴等部件的重要参考参数。
三、汽车轮胎的滚动阻力系数汽车轮胎作为汽车的重要组成部分，其滚动阻力系数对于车辆的燃油经济性和行驶性能具有重要影响。
滚动阻力系数可以描述汽车轮胎在与道路接触时的滚动阻力大小。
汽车轮胎的滚动阻力系数受到多种因素的影响，包括轮胎胎纹设计、胎压、胎面材料等。
一般来说，胎纹越深，滚动阻力系数越大；胎压越高，滚动阻力系数越小；胎面材料越软，滚动阻力系数越大。
汽车轮胎的滚动阻力系数在汽车工程领域有着广泛的研究和应用。
降低轮胎的滚动阻力系数可以提高汽车的燃油经济性，减少油耗和排放；同时，滚动阻力系数的大小也会影响汽车的行驶稳定性和操控性能。
四、结论钢板和汽车轮胎的滚动阻力系数是评估材料滚动性能的重要指标。
钢板的滚动阻力系数受到硬度、表面粗糙度和润滑状况的影响，而汽车轮胎的滚动阻力系数受到胎纹设计、胎压和胎面材料等因素的影响。
对于工程设计和性能优化来说，准确了解和控制钢板和汽车轮胎的滚动阻力系数具有重要意义。
通过优化材料的硬度、表面处理和润滑方式，可以降低钢板的滚动阻力系数，提高输送带和机械设备的能效；通过优化轮胎的胎纹设计和胎压控制，可以降低汽车的滚动阻力系数，提高燃油经济性和行驶性能。
国内外轮胎滚动阻力试验方法及影响因素分析
国内外轮胎滚动阻力试验方法及影响因素分析一、引言轮胎的滚动阻力是指轮胎在运动过程中与地面之间相互摩擦产生的阻力。
滚动阻力不仅直接影响车辆的燃油经济性能，还与车辆的操控性、行驶稳定性等密切相关。
因此，研究轮胎滚动阻力试验方法以及影响因素的分析具有重要的理论和实际意义。
二、试验方法1.滚动阻力试验仪滚动阻力试验通常使用滚动阻力试验仪进行。
该试验仪由电机、加载装置、计算机数据采集系统等组成，能够模拟车辆在实际行驶过程中轮胎与地面之间的相互作用。
2.试验条件滚动阻力试验需要控制一些试验条件，如载荷、速度、温度、湿度等。
载荷是指施加在轮胎上的作用力，通常以静态载荷或动态载荷形式存在。
速度是指轮胎在试验过程中运动的速度，不同的速度下滚动阻力也会有所变化。
温度和湿度的变化可能对轮胎材料的性能产生影响，因此也需要在试验过程中进行相应的控制。
3.试验过程滚动阻力试验的过程一般包括以下几个步骤：将轮胎安装在试验机上，设定好试验条件，启动试验仪进行测试，采集测试数据并进行分析与处理。
1.轮胎结构轮胎的结构对滚动阻力具有重要影响。
胎面花纹、胎壁硬度以及胎体材料等因素均会影响轮胎与地面之间的摩擦情况，从而影响滚动阻力的大小。
2.载荷大小载荷大小是影响轮胎滚动阻力的重要因素之一、较大的载荷会使轮胎与地面之间的接触面积增大，从而增加了摩擦力，导致滚动阻力增加。
3.车辆速度车辆速度也是影响轮胎滚动阻力的重要因素。
较高的速度使轮胎在与地面接触时所受到的压力变大，从而增加了滚动阻力。
4.轮胎温度和湿度轮胎的温度和湿度的变化也会对滚动阻力产生一定的影响。
一般来说，较高的温度和湿度会导致轮胎材料的硬度降低，从而增加了滚动阻力。
5.地面条件地面的情况也会对轮胎滚动阻力产生影响。
不同类型的地面摩擦系数不同，因此会导致轮胎滚动阻力的变化。
综上所述，轮胎滚动阻力试验方法的选择以及影响因素的分析对于优化轮胎设计、提高车辆燃油经济性能具有重要意义。
汽车理论第五版课后习题答案
）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处，②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服w f F F +后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，()F F+=itan忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有Ⅱ档的最低车速。
由于各档加速度曲线不相交（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。
MATLAB画出汽车加速时间曲线如图五所示。
如图所示，汽车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为z1F =1928.6 N ϕ令加速度和坡度均为零，则由书中式（z1F ϕcos aGf Lα z1F ϕ＝1928.6N01max mi i η＝6597.4 N 22i i η0.0169dug dt=）求直接档最大动力因数max 04ti i ηmax 01rti i Gf η=G）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用00.377a grnu ii =，求出对应档位的车速。
由于汽车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该与汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即eP从图上可以明显看出，第三档的油耗比在同一车速下，四档的油耗高得多。
这是因为在同一车速等速行驶下，汽车所受到的阻力基本相等，因此e P 基本相等，但是在同一车速下，三档的负荷率要比四档小。
这就导致了四档的油耗但是上图存在一个问题，就是在两头百公里油耗的变化比较奇怪。
这是由于插值点的范围比节点的范围要来得大，转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。
但是这对处在中部的插值结果影响不大。
而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。
规定的六工况循环行驶的百公里油耗。
从功率平衡图上面可以发现，III 档与IV 档可以满足六工况测试的速度范围要求。
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三、滚动阻力的计算： 1) 从动轮受力分析 以O点取矩，动平衡： T1·r=Mf1 Mf1=Fz1·a=W·a T1=W·a/r ； 令 f=a/r ： 滚动阻力系数 推论 Ff=T1=Fx1=W1·f……①
W1 R T1
Fx1
0 Fz1
Mf1
6
• ⑵．主动轮受力分析 • 以 O 点 取 矩 ： Fx2·r=Mt-Mf2 → Fx2=Ft-Ff2 • 如图:能画出 ： Mt、Mf ; • 不能画出：Ft、Ff2
滚动阻力（第二个假象力）
• 一、滚动阻力产生原因 1) 轮胎及路面变形：主要原因 2) 轮胎与路面摩擦阻力 3) 轮胎内空气阻力 2)与3)可以忽略 1. 轮胎受力变形（硬路面） 针对轮胎上某一点受力分析：
1
• 轮胎结构：轮胎各附 件、塑胶分子、帘线 分子，相互摩擦→弹 性迟滞→热量损失。 • 弹性迟滞：轮胎上某 一点相当于小的弹簧 和减振器→阻尼功损 失，产生阻尼功损失 的过程叫~。
W2 r Mt T2
Fx2
Fz2
Mf2
7
•
#结论：等速行驶时，真正推动汽车的 外力：Fx2 ；Ft 只是为了定义而引入的 概念。 1) 弹性迟滞损失是通过滚动阻力偶矩表现 出来的 2) 滚动阻力偶矩表现对汽车的行驶阻力Ff 3) 水平路面：Ff=W·f 整车：Ff=G·f
8
• 四、f的影响因素和确定 • ⑴．影响因素： 1) 路面种类： 硬路面 f↓：地面变形↓ 湿路面水层↑→ f↑：排水阻力↑
W A 加载 卸载
E
H
2
•
2．路面受力变形（松 软路面） • 由于路面颗粒摩擦→车 辙→能量损耗。 • 小结：滚动阻力产生的 原因： 1) 硬路面：弹性迟滞损失 2) 软路面：路面变形；弹 性迟滞损失。
W
A
过程
M Fz δ D C a D Mr
4
W
• 注：WC>WD 说明法向反作用力呈非均匀 分布，前大后小，合力作用力Fz`如图： • Fzˊ =Mf/a Mf=Fzˊ·a • 将Fzˊ移向中心线，应有 Fz=Fzˊ 与W 方向相反。 • Mf=Fz·a ：滚动阻力偶矩。 • Mf ：是形成滚动阻力的重要原因
9
2) 车速：
f
弹性迟滞功损失急剧增加
150km/h
Va
10
3) 轮胎结构： 车速相同时斜胶胎f>子 午线胎f：结构原因 造成的
f
斜交胎
子午线胎
Va
11
4) 轮胎气压： 硬路面:胎压↓→轮胎变 形↑→弹性迟滞损失 ↑→f a:胎压↓→接触面积↑→压强↓→
路面变形↓（主导）→f↓
f 胎压 硬路面 f
b:胎压↓↓→弹性迟滞损失↑（主
导）→f↑
a 软路面
b 胎压
12
• ⑵．确定方法 道路试验法：汽车滑行试验 查表和经验公式法，见P15表1—2
13