第二章 地面轮胎力学
**节 概述
轮胎将汽车与道路联系起来,使汽车能在道路上行驶。
地面轮胎力学是研究轮胎受力、变形和运动响应之间的关系,主要任务是建立数学模型来描述轮胎的力学特性。轮胎的基本功能是支承车辆重量、传递驱动和制动力矩、减轻振动以及保证转向稳定性。
轮胎模型分为两种。一种是物理模型,即通过对轮胎结构和形变的数学描述,建立剪切力和回正力矩与相应参数的函数关系;另一种是依据物理模型建立的经验公式,它是通过对轮胎模型的力学特性实验数据进行回归分析,从而将轮胎的力学特性通过含有拟合参数的公式有效地表达出来。
汽车运动依赖于轮胎所受的力,例如,纵向制动或驱动力、侧偏力和侧倾力、回正力矩及翻转力矩等。它们是滑转(移)率、侧偏角、侧倾角、垂直载荷、道路摩擦系数和汽车运动速度等参数的函数。
轮胎的结构、材料和力学特性对汽车动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、通过性以及平顺性等都有较大影响。
轮胎力学主要研究轮胎受力、变形和运动响应之间的关系,因此,轮胎力学特性是决定汽车运动特性的重要因素。
本章主要从影响汽车运动的角度,介绍轮胎在地面上的接触印迹和压力分布、车轮的基本垂直载荷、车轮的切向和侧向受力与滑移、轮胎与路面的摩擦和附着、轮胎的回正与侧倾以及轮胎的侧偏力学特性等轮胎力学基础。
第二节 轮胎与路面接触区的分布
一、轮胎—道路接触面
轮胎接地区承担着各种行驶行为(加速、转弯、制动等)、各种路面条件下(干、湿、冰等)轮胎与路面之间的载荷转换,因此轮胎的接地特性便成为轮胎研究的一个**内容。由于充气轮胎是由帘线、橡胶、钢丝圈等组成的,正常工作状态下受力条件复杂,其结构分析涉及材料本构关系非线性、几何非线性及轮胎与地面接触非线性等问题,使得对轮胎各种力学性能的**分析非常困难。目前,国内外对该问题的研究主要是采用实验和数值分析方法。
……