汽车工程应用力学：轮胎道路阻力

以上介绍了车轮在干、硬的平坦路面上的滚动阻力。实际上，不平路面、塑性路面和水湿路面均可使轮胎滚动阻力增加，这样的道路条件引起的轮胎滚动阻力增加的部分称之为“道路阻力分量”。

1.不平路面的道路阻力

车辆行驶过程中，路面的微小不平激励可由轮胎缓冲和吸收。此外，通过悬架弹簧和减振器使整个车轮总成相对车身上下跳动。此时，轮胎和悬架减振器一样，其中的动能也被转化为热量。这说明当车轮作弹性跳动时，弹性单元在弹性恢复过程中释放的能量比压缩过程所做的功少，其减小的数量相当于阻尼功的大小。

2.塑性路面的道路阻力

车轮在硬路面（如沥青路面）或微弹性路面（如混凝土路面）上滚动时，路面在正常载荷作用下不会产生永久变形。然而，在土路、砂路、草地或雪路等情况下，当承载车轮滚过时，将使路面产生清晰可见的车辙，由此引起附加的车轮阻力由压实阻力、推土阻力、剪切阻力等三部分组成（图1-14）。

图1-14 塑性路面产生的轮胎滚动阻力示意图

a）压实阻力 b）推土阻力 c）剪切阻力

3.水湿路面的道路阻力(www.xing528.com)

轮胎在水湿路面上涉水的示意图如图1-15所示。要使轮胎胎面与路面接触，轮胎必须穿透水层。在水膜区，滚动轮胎只是将大部分水挤走，实际上没有接触路面；在过渡区；胎面部分接地面，且轮胎已产生变形；在直接接触区，胎面与路面直接接触，只有少量的水从胎面花纹挤出（图1-15），在直接接触区里产生能量转移。

图1-15 在水湿路面上轮胎涉水区示意图

在涉水区内，为了排除水的干扰，必须克服所谓的“扰流阻力”。试验表明，扰流阻力几乎完全依赖于单位时间内排开的水体积；而与轮胎性能、充气压力或轮胎负荷等几乎没有多大关系。单位时间的排水体积取决于路面积水深度h、轮胎宽度W_t和车速u_w。扰流阻力F_R.扰流可通过下面经验公式计算：

式中，F_R.扰流单位为N，W_t单位为cm，u_w单位为km/h，N、E为扰流系数，其数值取决于积水深度，它们与积水深度的关系曲线如图1-16所示。

图1-16 扰流阻力系数（N和E）与积水深度的关系曲线