汽车轮胎动力学及工程机械的滚动阻力与牵引力

轮胎的受力状态如图3.2 所示，其中，图3.2（a）为驱动轮在驱动转矩作用下直线行驶的情形，图3.2（b）是从动轮行驶的情形。

图3.2　轮胎受力情况

1.驱动轮对轮心的力矩平衡方程式

将此式除以 rd 得

MK/rd 是驱动轮转矩所发挥的圆周力，它在数值上应该等于切线牵引力 PK ，P 是牵引力，a /rd 是驱动轮滚动阻力系数，用 f2表示，R1 a /rd 为滚动阻力，用Pf1表示，有

牵引力是切线牵引力 PK 与滚动阻力Pf1之差，P 是 PK 的一部分。即：牵引力P 是驱动轮克服自身滚动阻力后输出的平行于地面并沿行驶方向作用的推力。

切线牵引力 PK 是附着性质的力，它表示在牵引元件作用下，地面产生的平行于地面并沿着行驶方向的总推力。它要克服工程机械的作业阻力、滚动阻力、坡道阻力、加速过程中的惯性力及风阻力，实现工程机械的作业和行驶。

在轮胎未发生全滑转情况下，P 将随作业阻力的增加而增加，它的最大值发生在全滑转条件下，其大小由土的物理性质和轮胎结构所决定，我们把全滑转情况下P 的最大值定义为最大牵引力或附着力

式中　ϕ——附着系数；(www.xing528.com)

　　　Gϕ——附着质量。

轮胎的滑转要消耗发动机的功率，降低机器的效率、加速轮胎的磨损。

2.从动轮的力矩平衡方程式

从动轮被机架推着前进，所以作用在轮轴上的推力 PT 与土对车轮的滚动阻力Pf2相平衡，Pf2与垂直反力 R2对轮心所形成的力矩相平衡：

由此可见，滚动阻力系数是轮胎在一定条件下滚动时所需推力与轮胎负荷之比，即单位车辆重力所需之推力，换言之，滚动阻力等于滚动阻力系数与轮胎负荷之乘积。

一般将驱动轮滚动阻力Pf1和从动轮滚动阻力Pf2之和统称为车辆滚动阻力，即

滚动阻力系数由试验确定，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、气压等有关，表 3.1 给出了工程机械在某些路面上，以一定速度行驶时，滚动阻力系数的大致数值。

表3.1　滚动阻力系数f 的数值

工程机械有效牵引力 PKP为驱动轮胎克服自身滚动阻力和从动轮滚动阻力之后输出的平行于地面，并沿行驶方向作用的推力。