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轮胎的摩擦力从哪里来?

更新时间2020-04-08 15:37:42  点击次数:677次
不管汽车的发动机再如何强大,变速器的匹配再如何天衣无缝,真正把动力传达到地面,依靠摩擦力推动汽车前进的,仍旧只是这四条轮胎。可以说,这四条轮胎接地的不过A4纸的面积,真真正正在很大程度上决定了汽车的动态表现如何。
从最基本的地方来说,到底轮胎的摩擦力有多大呢?我们把轮胎接地的地方看成是一块橡胶皮,牛顿爷爷的理论告诉我们,当我们轮胎与地面接触的静摩擦系数,正压力一定的时候,这块橡胶皮的摩擦力就是可以被计算出来的。这里,我们进一步来说,如果我们把这个摩擦力的方向扩展到整个路面平面的话,这个最大静摩擦力就构成了一个圆。
但是轮胎可不是简单的一块橡胶皮,实际上轮胎在使用过程中,车辆不停的重心转移会给轮胎造成不同的形变,再加上轮胎的尺寸,转速,结构各不相同,实际上轮胎在平时的运转过程中,是一种“半滚半滑”的状态。别担心,这里面的“滑”并没有大家想象的那么严重的摩擦,相反,它是轮胎动力学里面一个非常重要的组成部分。
在现代汽车轮胎动力学里面,工程师们使用很多很多的方法,用各种不同的数学模型来模拟轮胎这个看上去简单实际上很复杂的动力学系统。由于轮胎的配方,花纹,尺寸等等条件差距很大,轮胎模型的研究依旧是汽车动力学研究中的热点之一,现在人们依旧在不断地继续探索着一种更好,更优秀的轮胎数学模型。但是,我们前面介绍的轮胎摩擦圆,则作为最基础中的基础,默默地发挥着它的作用。

我们前面的探讨中说过,当正压力越大,摩擦力就越大。上面这张图里面,蓝色,绿色和红色的线代表了不同的对轮胎的压力,蓝色最大,红色最小。而坐标轴的横轴和纵轴则代表了两个不同方向的摩擦力。这是一次对轮胎摩擦力的极限测试,我们可以看到,所有那些测试的数据(点点)最后都能够包络成我们计算得到的轮胎摩擦圆边缘。这个轮胎的摩擦圆并不是一个正圆而是一个椭圆,是因为轮胎的花纹和结构具有明显的方向性,这导致了轮胎实际上在正对方向和侧面方向能提供的最大静摩擦力是不同的。不论再怎样测试,轮胎的摩擦力一定不会超出我们通过模拟计算得到的那个轮胎摩擦椭圆。
(编辑:admini)