《车辆动力学：轮胎与路面相互作用》课件.ppt

车辆动力学：轮胎与路面相互作用本课程将深入探讨车辆动力学中轮胎与路面相互作用的复杂机制，为读者揭示轮胎与路面的奥秘。通过对轮胎结构、力学模型、路面特性、接触特性、动力学特性的深入研究，本课程将带您理解轮胎与路面相互作用的原理，并分析其对车辆性能的影响。

课程简介与学习目标课程简介本课程旨在为读者提供车辆动力学中轮胎与路面相互作用的全面概述，涵盖轮胎基础知识、轮胎力学模型、路面特性、轮胎-路面接触、轮胎动力学特性等关键内容。课程内容深入浅出，并结合丰富的案例分析和实验测试方法，帮助读者更好地理解和应用轮胎与路面的相关知识。学习目标学习课程结束后，读者将能够：理解轮胎结构、材料和性能参数掌握轮胎力学模型和魔术公式的应用分析不同路面特性对车辆行驶的影响理解轮胎-路面接触特性和滑移率、侧偏角的概念掌握轮胎动力学特性和测试方法应用所学知识分析车辆制动、转向、操纵稳定性和舒适性等性能

课程大纲概览1第一章：轮胎基础知识2第二章：轮胎力学模型3第三章：路面特性4第四章：轮胎-路面接触5第五章：轮胎动力学特性6第六章：实验测试方法7第七章：应用案例分析

第一章：轮胎基础知识1轮胎的功能轮胎是车辆与路面之间唯一接触的部分，其主要功能是支撑车身重量，提供行驶动力和制动性能，并确保车辆行驶的平稳性和操控性。2轮胎的重要性轮胎是车辆安全行驶的关键部件，轮胎性能直接影响车辆的操控、制动、舒适和燃油经济性，因此，了解轮胎相关知识对于驾驶员和汽车工程师来说至关重要。3轮胎结构轮胎主要由胎面、胎体、胎圈、帘布层、钢丝圈、内胎（部分轮胎）、胎侧和气嘴等组成。

轮胎的基本构造胎面胎面是轮胎与路面直接接触的部分，它通常由橡胶、炭黑和其他添加剂制成，胎面花纹的设计可以影响轮胎的抓地力、排水性能和噪音等。胎体胎体是轮胎的骨架，由多层帘布层组成，帘布层由尼龙、聚酯或钢丝等材料制成，其强度和结构决定了轮胎的载荷能力和抗压强度。胎圈胎圈是轮胎的边缘部分，它由钢丝圈或尼龙绳圈构成，胎圈与轮辋紧密结合，保证轮胎安装牢固并防止轮胎脱落。

轮胎的主要组成部分帘布层帘布层是胎体的主要结构，由多层帘布层叠加而成，帘布层的方向决定了轮胎的性能，例如，径向帘布层通常具有较好的抗压性和耐用性，而斜交帘布层则具有较好的舒适性。钢丝圈钢丝圈是胎圈的支撑结构，它由高强度钢丝编织而成，钢丝圈的形状和材质决定了轮胎的刚度和强度。内胎内胎是部分轮胎的重要组成部分，它由橡胶制成，内胎充气后可以保持轮胎内部气压，并防止轮胎漏气。胎侧胎侧是轮胎侧面部分，它由橡胶层和帘布层组成，胎侧可以保护胎体和帘布层，并显示轮胎的规格和性能参数等信息。

轮胎的规格标识轮胎宽度以毫米为单位，表示轮胎胎面的宽度。扁平率表示轮胎高度与宽度的比例，例如，扁平率为55表示轮胎高度为宽度的55%。轮辋直径以英寸为单位，表示轮胎适合安装的轮辋直径。载荷指数表示轮胎所能承受的最大载荷，每个数字对应一个特定的载荷重量。

轮胎的性能参数滚动阻力轮胎在滚动时受到的摩擦力，滚动阻力越小，燃油经济性越好。抓地力轮胎与路面之间的摩擦力，抓地力越大，车辆的制动性能和操控性能越好。排水性能轮胎排除雨水的能力，排水性能越好，湿地行驶安全性越高。噪音轮胎行驶过程中产生的噪音，噪音越低，驾驶舒适性越好。

轮胎压力与变形特性1轮胎压力轮胎内部的气压，轮胎压力影响轮胎的变形特性，过低或过高的轮胎压力都会影响车辆的操控、舒适和安全性。2轮胎变形当轮胎承受载荷时，轮胎会发生变形，轮胎的变形特性取决于轮胎压力、载荷大小和轮胎结构等因素。3轮胎压力与变形的关系轮胎压力越高，轮胎变形越小，反之亦然，轮胎的变形特性对轮胎力学模型和接触特性有重要的影响。

第二章：轮胎力学模型1轮胎力学模型轮胎力学模型是描述轮胎与路面相互作用力的数学模型，它可以模拟轮胎在不同工况下的力学行为，帮助理解轮胎的力学特性和影响因素。2模型的应用轮胎力学模型广泛应用于车辆动力学仿真、车辆控制系统设计、轮胎性能评估和车辆安全研究等领域。3模型的分类轮胎力学模型主要分为线性模型和非线性模型，其中非线性模型更能准确地描述轮胎的力学特性。

轮胎坐标系统1轮胎坐标系轮胎坐标系是描述轮胎力学模型和接触特性的基础，它通常由三个坐标轴组成，分别为纵向轴、侧向轴和垂直轴。2坐标系的建立轮胎坐标系的建立通常以轮胎中心为原点，纵向轴指向车辆行驶方向，侧向轴垂直于纵向轴指向车辆左侧，垂直轴垂直于轮胎平面指向轮胎上方。3坐标系的意义轮胎坐标系是描述轮胎力和力矩方向的关键，它为轮胎力学模型的建立和分析提供了统一的框架。

轮胎受力分析纵向力轮胎在纵向轴上受到的力，它主要由车辆加速、制动和滚动阻力产生，纵向力的大小和方向取决于车辆的加速/制动情况和路面状况。侧向力轮胎在侧向轴上受到的力，它主要由车辆转向、侧向风力和侧向坡度产生，侧