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輪胎的摩擦力從哪里來?

更新時間2020-04-08 15:37:42  點擊次數:1509次
不管汽車的發動機再如何強大,變速器的匹配再如何天衣無縫,真正把動力傳達到地面,依靠摩擦力推動汽車前進的,仍舊只是這四條輪胎??梢哉f,這四條輪胎接地的不過A4紙的面積,真真正正在很大程度上決定了汽車的動態表現如何。
從最基本的地方來說,到底輪胎的摩擦力有多大呢?我們把輪胎接地的地方看成是一塊橡膠皮,牛頓爺爺的理論告訴我們,當我們輪胎與地面接觸的靜摩擦系數,正壓力一定的時候,這塊橡膠皮的摩擦力就是可以被計算出來的。這里,我們進一步來說,如果我們把這個摩擦力的方向擴展到整個路面平面的話,這個最大靜摩擦力就構成了一個圓。
但是輪胎可不是簡單的一塊橡膠皮,實際上輪胎在使用過程中,車輛不停的重心轉移會給輪胎造成不同的形變,再加上輪胎的尺寸,轉速,結構各不相同,實際上輪胎在平時的運轉過程中,是一種“半滾半滑”的狀態。別擔心,這里面的“滑”并沒有大家想象的那么嚴重的摩擦,相反,它是輪胎動力學里面一個非常重要的組成部分。
在現代汽車輪胎動力學里面,工程師們使用很多很多的方法,用各種不同的數學模型來模擬輪胎這個看上去簡單實際上很復雜的動力學系統。由于輪胎的配方,花紋,尺寸等等條件差距很大,輪胎模型的研究依舊是汽車動力學研究中的熱點之一,現在人們依舊在不斷地繼續探索著一種更好,更優秀的輪胎數學模型。但是,我們前面介紹的輪胎摩擦圓,則作為最基礎中的基礎,默默地發揮著它的作用。

我們前面的探討中說過,當正壓力越大,摩擦力就越大。上面這張圖里面,藍色,綠色和紅色的線代表了不同的對輪胎的壓力,藍色最大,紅色最小。而坐標軸的橫軸和縱軸則代表了兩個不同方向的摩擦力。這是一次對輪胎摩擦力的極限測試,我們可以看到,所有那些測試的數據(點點)最后都能夠包絡成我們計算得到的輪胎摩擦圓邊緣。這個輪胎的摩擦圓并不是一個正圓而是一個橢圓,是因為輪胎的花紋和結構具有明顯的方向性,這導致了輪胎實際上在正對方向和側面方向能提供的最大靜摩擦力是不同的。不論再怎樣測試,輪胎的摩擦力一定不會超出我們通過模擬計算得到的那個輪胎摩擦橢圓。
(編輯:admini)
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