汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究【谷风工程】
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力
龙源期刊网
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力
作者：苏鸿伟
来源：《启迪与智慧·中旬刊》2019年第03期
汽车行驶过程中轮胎与粗糙地面会互相接触，并产生一定摩擦力。
用物理角度分析会陷入一个误區。
如有人认为在行驶中的汽车与地面接触产生的摩擦力是受轮胎、地面接触面积影响，如在轮胎气体变少，汽车向前行驶时要用更大的驱动力，也要耗费更多的汽油，将这一摩擦力归于滑动性摩擦。
摩擦力可分成三种，滚动、静、滑动摩擦。
学习中，对于滑动摩擦较多，如站在应用性角度分析，滚动摩擦价值更大，在生活中广泛运用，最突出的是机动车在驾驶间轮胎受到阻力为滚动摩擦。
轮胎产业不断发展，当前人们生活水平提升，越来越多的人购买汽车，并带动了轮胎产业发展。
在汽车驾驶间要确保轮胎应用寿命并保持良好行车，重视汽车在行驶中和轮胎地面的摩擦力，了解汽车的前、后轮产生不同阻力、摩擦力矩。
前轮为从动轮，受向后滚动摩擦影响，在其作用下为汽车行驶带来阻力;后轮是主动轮，受向前静摩擦影响，在其作用力下为汽车行驶提供了向前的动力。
（指导老师：林长理）。
摩擦学论文
机设13-5班 2013216806 胡月论轮胎胎压对汽车阻力的影响摘要：文章论述了汽车轮胎胎压与摩擦阻力的关系，借用已有实验基础的结果对不同车况下轮胎胎压的自动调整提出了设想与方案。
在提倡节约能源的大背景环境下，减少汽车的能耗成为一个研究的热点问题。
关键词：摩擦阻力，汽车，轮胎胎压，油耗;轮胎与路面之间的摩擦力是汽车驱动、制动及转向的动力来源,同时轮胎/路面间的滚动摩擦阻力又是汽车能量消耗的重要组成部分,轮胎/路面由于滚动阻力所消耗的能量约占整个汽车能源消耗的20%,同时轮胎/路面噪声也是汽车主要噪声源之一,在加速行驶时汽车总噪声中轮胎/路面噪声约占20%,稳态行驶时可占到70%。
由此可见,轮胎/路面间接触与摩擦对汽车的性能有直接的影响,降低轮胎/路面间滚动阻力及噪声对节约能源、环境保护具有极其重要的意义,同时也是实现提高汽车性能的有效途径之一。
由于轮胎/路面间的接触属于黏弹性体的接触问题,它的主要特点在于变形是一个随时间而变化的过程,卸载后的恢复过程又是一个延迟过程,材料内的应力不仅与当时的应变有关,而且与应变的全部变化历史有关,从而使应力与应变的一一对应关系不复存在。
从理论上看,轮胎/路面问题属于变形体滚动摩擦问题,是摩擦学研究的一个前沿领域,该问题无论从理论上还是从应用上,都是具有重大意义的课题。
汽车正常行驶时减小摩擦阻力是节省油耗的一项措施，必须是在保证车辆安全行驶的前提下采取的，在选择轮胎方面。
要想弄明白轮胎耗油的原因，首先要了解轮胎的滚动阻力。
轮胎的滚动阻力是怎么产生的呢？当车辆行驶时，施加在轮胎上的负载会导致轮胎变形。
由于制作轮胎的橡胶是具有粘性和弹性材料，所以当轮胎因运动而变形时，这种类型的材料会损失部分能量并转化为热能。
轮胎因运动而变形，不断造成能量损失，这就是产生轮胎滚动阻力的主要原因，大约占到轮胎全部滚动阻力的90%～95%。
很明显，只要降低了轮胎的滚动阻力，整个汽车受到的阻力就会下降，因此就可达到低油耗的目的。
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究作者：郑承宇来源：《中国科技纵横》2018年第19期摘要：汽车在行驶期间轮胎和粗糙的地面相互接触，定会产生一定的摩擦力，站在物理学的角度解释摩擦力时，人们容易陷入到某一误区中，例如：一些人认为行驶中的汽车和地面接触后产生的摩擦力，是受到轮胎与地面接触的面积影响，如果轮胎的内部气体缺失，汽车向前行驶则需要更大力去驱动，需要更多的汽油作为支撑，进而把这种摩擦归类于滑动性摩擦。
为了更好的验证汽车在行驶期间和地面摩擦力的联系，本文就汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力这一论点进行分析。
关键词：汽车行驶；轮胎；摩擦；研究中图分类号：G634.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）19-0204-02依据摩擦力的产生条件差异性，可以把摩擦力划分为三个不同类型：滚动摩擦、静摩擦、滑动摩擦这三大类。
现阶段，对于滑动摩擦力研究较多，并纳入高校教学教材中，因此滑动摩擦介绍相对丰富些，但如果站在应用性角度来说，滚动摩擦更具应用价值，在现实生活中被大力应用，如：在机动车的驾驶期间，轮胎受到的阻力主要为滚动摩擦力。
目前来看，滑动和滚动摩擦力，人们在实际研究中存在一些误解。
1 轮胎的作用和发展1.1 轮胎的作用轮胎是汽车和道路之间一个圆形结构、是具有弹性的连接体，是汽车在道路中行驶的结构，影响着汽车的行驶。
轮胎发挥的作用是十分重要的，轮胎承载着汽车与其所负载的重量，可以向地面区传递汽车的刹车、转向、牵引、驶动等作用力，如：制动力、驱动力、转向力、牵引力等。
在汽车驾驶期间不管是车的启动加速还是停车制动、亦或是弯道驾驶，均是利用轮胎和地面的摩擦，发挥摩擦力的作用而实现，悬架和轮胎相互缓和冲击，确保车辆驾驶期间的动力性、平顺性和舒适性。
1.2 轮胎的发展轮胎的发明和应用研究约有100多年的历史，Robert William Thomson在1845年首次发明出充气轮胎，以此来缓冲在汽车行驶中振动和冲击，而后相继又出现了包括：可拆卸可充气轮胎、帘布轮胎和碳黑补强功能橡胶轮胎、低压轮胎（低压轮胎的性能较好，稳定性强，保证汽车行驶期间稳定性）、布制轮胎（轮胎胎体的强度增加）、斜交钢丝型轮胎、钢丝子午线类型轮胎、无内胎轮胎、聚酯帘线类轮胎等等。
地面对汽车车轮摩擦力的讨论
文章编号:1007-9912(1999)04-0050-04地面对汽车车轮摩擦力的讨论X林文忠(天水师范高等专科学校物理系,甘肃天水741001)摘 要:讨论了地面对汽车车轮的摩擦力在转动能与平动能间的转化过程中所起的作用.对汽车的牵引力问题进行了分析.最后,从能量的观点给出了汽车不打滑条件.关键词:摩擦力;力矩;牵引力;打滑中图分类号:O313.5 文献标识码:A0 引 言地面对汽车轮的摩擦力问题是一个实际而具有理论意义的问题.以前有人曾对此进行过分析探讨[1].他们从不同力的角度说明了地面对车轮摩擦力的产生,摩擦力与牵引力的关系.同时,分析了车轮打滑的原因.这对加深此问题的认识无疑是有益的.本文将从功能关系出发,利用力的平移原理,从计算地面对车轮所作的功入手,而不考虑汽车发动机对驱动轮作功,建立车轮转动能与平动能间转化的物理图像.以此探讨车轮所受各力或力矩所起的作用,并讨论与摩擦力紧密相关的汽车牵引力问题.最后给出汽车轮不打滑条件.为了突出本文重点,发动机机械能的产生,传递过程不予分析,而简化为驱动轮吸收传动装置输入的能量使其转动动能增加.鉴于讨论汽车在水平路面行驶,故无论在论述中,还是在受力分析图上,竖直方向各力不予考虑.图 11 问题的提出水平路面行驶的汽车,由于运动状态不同(加速、减速或匀速),地面对前后轮的摩擦力大小和方向都不同.在作加速运动时,忽略滚动摩擦,汽车各主要部份受力如图1.F 、F c 分别为地面作用于驱动轮和导向轮的摩擦力,F 1为汽车受到的总阻力,包括空气阻力和所牵引的荷载对汽车的拉力.第13卷 第4期 甘肃教育学院学报(自然科学版) Vol.13 No.41999年10月 JOURNAL OF GANSU EDUCA TIONCOLLEGE(Natural Sciences) Oct.1999X 收稿日期:1998-08-07. 作者简介:林文忠(1945-),男,讲师.根据质心运动定理,若汽车质心加速度为a c ,则a c =(F -F c -F 1)Þm (m 为汽车质量).可见,地面对驱动轮的摩擦力是使汽车加速的唯一推动力.汽车在F 的推动下速度增加即汽车的平动动能增加.但我们要注意,在驱动轮不打滑时,地面对驱动轮不作功.从功能关系看,机械功是由于物体机械运动通过力而传递的能量.一个力作正功,此力的施力者必输出能量,反之要吸收能量.若力不作功,则施力者既不输出能量,也不吸收能量.由此,自然会出现令人费解的以下问题:一,地面对汽车驱动轮的摩擦力既然不作功,那汽车为什么会前进呢?二,驱动轮获得通过传动装置输入的机械能,使其转动动能增加,它的转动动能是如何转变成汽车平动动能的?为了正确回答以上问题,我们来分析车轮的受力,并计算地面对车轮摩擦力的功.2 地面对车轮摩擦力及所作功的讨论首先分析驱动轮的受力情况.驱动轮受力如图2(a).f 1是轴承作用于驱动轮轴的力,方向(a) (b)图 2与汽车运动方向相反,其大小随汽车运动状态变化.F 为地面对驱动轮的摩擦力,方向与汽车运动方向相同.为了计算地面对驱动轮摩擦力F 所作的功,将F 平移到其轴心O,如图2(b),根据力的平移原理,若附加一力偶M,此力偶的力偶矩等于F 对O 点的力矩,即:M =F #r (r 为驱动轮半径).则平移后所得力f 和附加力偶M 的共同作用与F 的作用等效.为此,欲计算地面对驱动轮摩擦力F 的功,只需分别计算平移后的f 和附加力偶M 所作的功.设:汽车车箱前进d s,驱动轮绕轴转过d H .f 的功A f :A f =f #d s,因为f =F ,所以A f =F #d s.M 的功A M :A M =-M d H =-Fr #d H (力偶方向与角位移方向相反).若驱动轮不打滑,d s =r #d H ,则A F =A f +A M =0,即不打滑时,地面对驱动轮不作功.若驱动轮打滑,d s <r #d H ,则A F =A f +A M <0.打滑时,地面对驱动轮作负功.以上计算结果为我们展示了一幅清晰的物理图像:平移后所得力f 和附加力偶M 与原力F 等效,我们不妨把f 和M 看成F 的两个/分量0,驱动轮在不打滑时,摩擦力F 通过其/力偶分量0对驱动轮作负功而吸收能量(该能量是汽车发动机对驱动轮作功而产生的),使驱动轮转动动能减少.同时,通过其/力分量0f 推动轮轴作正功而输出能量,使驱动轮的平动动能增加.在轮不打滑时,二/分量0吸收的能量与输出的能量相等.在此,地面对驱动轮的摩擦力通过其二/分量0实现了驱动轮的转动动能向其平动动能的转移.若出现打滑现象,则通过/力偶分量0M 吸收的能量多于通过/力分量0f 而输出的能量.盈余的机械能转变成热能,在此,地面对驱动能的摩擦力除将一部份转动能变成平动能外,还把部份转动能变成热能.51第4期 林文忠:地面对汽车车轮摩擦力的讨论52甘肃教育学院学报(自然科学版)第13卷用同样的方法对前轮进行分析仍可得出:在前轮不打滑时,地面对前轮的摩擦力仍不作功.但与后轮不同,地面对前轮的摩擦力F c通过其力分量阻挡汽车车箱运动作负功吸收能量.通过其/力偶分量0作正功输出能量.完成平动能向转动能的转变.这正与后轮相反.下面我们进一步分析车轮不打滑时,F的力分量输出的能量.由于我们不考虑驱动轮的转动动能怎样由传动装置输入,仅分析驱动轮获得的转动动能是如何转变成汽车其它形式的能量,故我们仅需列两车轮、车箱的质心运动方程及前轮的转动方程:F-f1c=m1d vÞd t,(1)f1-f2c-F1=m0d vÞd t,(2)f2-F c=m2d vÞd t,(3)F c r#d H=J2d X d HÞd t.(4)以上各式中m1、m2、m0分别为后轮、前轮及车体的质量,d vÞd t为三者共同的质心加速度,J2为前轮的转动惯量,r为轮半径.对(1))(3)式两边同乘以d s,并注意到作用力与反作用力的关系,由以上四个方程得:F d s=d(m1v2Þ2)+d(m0v2Þ2)+d(m2v2Þ2)+d(J2X2Þ2)+F1d s.由上式可以看出,地面对驱动轮的摩擦力将从驱动轮吸收的转动动能转变成汽车整体,包括驱动轮的平动动能及前轮的转动动能,同时还有部份能量用于克服阻力作功.3关于牵引力问题我们知道,要弄清汽车的牵引力,首先要弄清什么是牵引力,即给出牵引力的定义.若我们定义牵引力就是推动汽车前进的力,则牵引力恒为地面对驱动轮的摩擦力,若把牵引力定义为汽车克服空气阻力及牵引荷载时拉力的合力,一般而言,牵引力的大小近似等于地面对驱动轮的摩擦力,这是因为由于汽车质量的影响,在汽车加速时,驱动轮受到的摩擦力大于空气阻力与拉力之和,减速时情况相反.但在匀速时,以上两种方式定义的牵引力数值相等)))都等于地面对驱动轮的摩擦力.若把汽车牵引荷载的拉力与克服空气阻力的合力定义为汽车的牵引力还会出现一种令人尴尬的情况,就是一辆高速行驶的重型汽车,突然关闭油门,令发动机停止工作.同时让它通过钢丝绳去拖动地面上一个笨重的物体,由于惯性,在极短时间内,汽车对重物的拉力是何等巨大是可想而知的,这就是说,关闭了油门的汽车不但有牵引力,而且有非常巨大的牵引力,这显然是不合情理的.根据以上分析,还是定义推动汽车前进的力为汽车的牵引力为好.这样定义牵引力是为人们普遍认可的[2],根据这样的定义,地面对驱动轮的摩擦力就是汽车的牵引力.再指出一点,既然地面对驱动轮的摩擦力就是汽车的牵引力,而这个摩擦力随汽车牵引的荷载不同而不同,同时,由于汽车速度不同,它所受到的阻力也不同,因而也会改变地面对驱动轮的摩擦力的大小,所以汽车的牵引力是一个变力.但经过一段时间的运动,汽车总要进入匀速运动状态.此时的牵引力)))地面对驱动轮的摩擦力就等于汽车受到的总阻力,与汽车功率无关.总阻力一定,功率大时,汽车匀速前进的速度大,功率小时,汽车匀速前进的速度慢,但它们的牵引力相同.4 汽车驱动轮不打滑条件根据以上分析,驱动轮不打滑就是地面对驱动轮不作负功,即摩擦力通过它的/力偶分量0从驱动轮吸收的转动动能全部转变成其/力分量0推动汽车前进而输出的平动动能.即:F #r #d H =F d s.此即从能量观点出发得到的汽车不打滑条件,此条件形式上仅在轮不打滑的运动学条件r d H =d s 两边同乘以地面对驱动轮的摩擦力,但它和不打滑的运动学条件有完全不同的物理内涵.参考文献:[1] 邹祖芳,李四达.汽车牵引力的实质[J].物理教师,1982(1):22.[2] 梁 昆.力学:上册[M ].北京:人民教育出版社,1978.113-114.Discussion of Frictional Force of Motor -car Wheels on the GroundLin Wengzhong(Department of Physics,Tianshui Teachers College,Tianshui Gansu 741001,China)Abstract:This paper didcusses the function of motor-car wheels c frictional force in course of conversion of energy between rotation and translation on the ground.It also analyses motor-car c s dra wing force.F-i nally,the paper gives the condition that motor-car doesn c t slide on the ground from the vie w of energy.Key words:frictional force;moment of force;drawing force;sliding 53第4期 林文忠:地面对汽车车轮摩擦力的讨论。
轮胎与路面之间的摩擦抗滑性能研究
轮胎与路面之间的摩擦抗滑性能研究摘要：本文对橡胶的摩擦、轮胎与路面之间的摩擦特性和附着因数的含义以及影响轮胎附着性能的因素进行了分析。
橡胶与路面之间的摩擦因数受载荷和滑动速度的影响，轮胎与路面之间的摩擦因数包括粘着和滞后两部分，与轮胎结构、路面状况和轮胎的工作条件密切相关。
关键词：轮胎；路面；摩擦；附着1 引言橡胶是汽车轮胎的主要材料，直接与地面接触，所以研究橡胶的摩擦磨损性能，是关系汽车安全的基础环节，也是ABS防抱死装置的理论基础和操作依据。
汽车行驶、制动、加速、转弯时的唯一外力来源就是从轮胎与路面间的摩擦力获得的。
因此研究轮胎橡胶的力学行为是意义十分重大的一项基础性工作。
由于轮胎的受力状况复杂，影响轮胎摩擦力的因素繁多，准确地把握轮胎的摩擦状况还有距离，这方面的研究还有待进一步深化。
本文概括了近年来在轮胎摩擦磨损方面的研究进展。
2 摩擦的基本特性对任意两个接触滑动固体来说，Amnions早在17世纪就提出了摩擦基本定律：摩擦力与所加载荷成正比，与接触表观面积Aa无关。
据此给出的摩擦定律一般形式为：F =μW （1）式中F—摩擦力；μ—摩擦因数；W—载荷。
摩擦因数可分为静摩擦因数和动摩擦因数，其值不仅取决于摩擦副的材料性能，还取决于摩擦副所处的系统。
两个相对运动物体产生的摩擦力通常包括两个分力：粘附力Fa和变形或滞后力Fh。
前者是两个对摩表面分子之间的相互作用力(范德华作用力)，克服粘附力必须施加足够大的剪切力；后者是对摩表面粗糙凸体之间的相互啮合，若要产生相对滑动，则必须施加足够大的外力使软表面产生变形、位移或局部破坏。
将Fh分成4种形式，即弹性变形、塑性变形、材料基体的剪切和材料表面膜的剪切。
区分材料弹、塑性变形的指标是塑性指数Ip，即：Ip= (σ/β)1/2E′/H(2)式中σ—表面粗糙度的标准均方差；β—微凸体的平均曲率半径；E′—材料的弹性模量；H—材料的压痕硬度。
3 橡胶的摩擦橡胶是粘弹性材料，不遵从传统的库仑摩擦理论。
轮胎行驶原理
轮胎行驶原理
轮胎行驶原理主要涉及到摩擦力、弹性变形和轮胎材料的性质。
当汽车行驶时，轮胎与道路之间会产生摩擦力。
这种摩擦力主要是由于轮胎与地面接触面之间的相互作用和摩擦而产生的。
摩擦力可以提供对轮胎的推动力，并帮助车辆前进。
此外，轮胎还具有一定的弹性变形能力。
当轮胎滚动时，胎面与地面的接触区域会因为重力和车辆负载而产生变形。
这种变形会使轮胎与地面产生更大的接触面积，增加了摩擦力的产生。
轮胎的材料也对行驶原理有重要的影响。
轮胎的制作材料通常包括橡胶、纤维等，这些材料具有较好的柔韧性和抗磨损性。
橡胶可以在轮胎与地面接触时起到缓冲和降低震动的作用，保证行驶的平稳性。
而纤维则增强了轮胎的结构强度，使其能够承受来自道路不平和车辆负载的压力。
综上所述，轮胎的行驶原理主要是依靠摩擦力、弹性变形和轮胎材料的性质相互作用。
这种相互作用使得汽车能够顺利地行驶在道路上。
高中生活中的物理关于汽车在公路拐弯的摩擦成果报告范文
高中生活中的物理关于汽车在公路拐弯的摩擦成果报告范文摘要：摩擦力是我们日常生活中最常见的力，汽车行驶时所受的摩擦力情况较为复杂，在不同的阶段所受的摩擦力可能不同。
本文从三种不同情况出发探究汽车在平直公路上正常行驶时、刹车制动时、转弯时所受到摩擦力的作用，对摩擦力进行了分析。
关键词：汽车、行驶时、摩擦、作用分析摩擦力在日常生活中处处可见，可以说我们的生活离不开摩擦力。
在高中物理教学中，学生普遍感觉摩擦力的知识较难，尤其是在运动中分析摩擦力，而汽车在运动中所受的摩擦力情况更为复杂。
摩擦力通常阻碍物体的运动，扮演着阻力的角色，但是在汽车运动中，大多数情况下摩擦力作为动力，促进汽车的运动。
汽车的四个车轮中，两个后轮是主动轮或驱动轮，两个前轮是从动轮或导向轮，在行驶时四个车轮所受的摩擦力和所起的作用是不同的，针对汽车在不同时候所受不同的摩擦力作用，分三种情况进行分析。
一、在平直公路上正常行驶时所受的摩擦力汽车在平直公路上正常行驶时，可分为启动、加速、匀速等阶段，在这些阶段中汽车所受的摩擦力方向都是相同的。
那么，到底受到哪些摩擦力？要弄清这个问题，我们就要正确理解摩擦力的概念。
摩擦力通常指产生于相互接触的有相对运动或相对运动趋势的两个物体间，且阻碍物体间的这种相对运动或相对运动趋势。
对于主动轮，要使车轮与地面之间产生相对运动，必须有力作用在车轮上，汽车的驱动力是由发达机提供的。
由于后轮是主动轮，在行驶时，发动机提供的力产生使主动轮沿顺时针方向转动的驱动力矩，力矩的作用效果是使主动轮沿顺时针方向转动，车轮上和地面接触的点相对于地面有向后运动的趋势，如果地面绝对光滑，轮子就会在原地打滑，如果地面粗糙，地面对车轮产生了一个阻碍车轮向后滑动的而方向向前的摩擦力，这个摩擦力就是静摩擦力，静摩擦力产生一个使主动轮沿逆时针方向转动的阻力矩，使汽车前进。
汽车从开始启动后，立即做加速运动，发动机的功率逐渐增大，驱动力矩逐渐增大，牵引力也随着逐渐增大，静摩擦力相应地也逐渐增大。
汽车受到的摩擦阻力
汽车受到的摩擦阻力
你们坐过汽车吧？当汽车在路上跑的时候，就像有个小怪兽在拉着它不让它跑太快呢，这个小怪兽就是摩擦阻力。
咱们先来说说汽车的轮胎和地面的事儿。
汽车的轮胎就像我们的鞋子一样，在地面上走。
你们想啊，要是地面很粗糙，像那种坑坑洼洼的石子路，汽车开起来就会感觉有点费劲。
就好像我们穿着拖鞋在满是小石子的路上走，每走一步都要费点力气，因为拖鞋底和小石子一直在摩擦。
汽车的轮胎在这样的路上，也是不停地和那些小石子、坑洼的地方摩擦，这就是一种摩擦阻力。
再说说汽车在平路上跑的时候。
虽然平路看起来很光滑，但是汽车还是会受到摩擦阻力。
这就像我们在很光滑的地板上滑滑板，滑着滑着就会慢慢停下来。
汽车也是，即使在很平的柏油马路上，它的轮胎和地面之间也有摩擦。
这个摩擦虽然没有在坑洼路上那么大，但是也一直存在着。
风也会给汽车带来摩擦阻力呢。
当汽车跑得很快的时候，就感觉有好多双手在推着汽车，不让它跑。
就像我们在大风天里走路，风呼呼地吹，我们要费点力气才能往前走。
汽车也是这样，风越大，汽车受到的这种摩擦阻力就越大。
我记得有一次在高速上，外面的风特别大。
我看到路边的树都被吹得弯了腰。
我们的车开起来感觉没有平时那么轻快，爸爸说这就是风给汽车带来的摩擦阻力。
轮胎的摩擦现象分析与研究
轮胎的摩擦现象分析与研究作者：周荣浩韩艺博来源：《科技创新导报》2018年第04期摘要：轮胎摩擦是生活中非常普遍的现象，摩擦过程中涉及到多种物质间的物理作用。
人员在进行理论学习时，多分析木头、金属等固体的摩擦理论，但在实际中轮胎这类弹性体出现的摩擦现象更为常见。
本文从分析轮胎的摩擦机理入手，重点探讨几个常见的轮胎摩擦现象，旨在深入研究轮胎的摩擦理论，进一步完善理论依据。
关键词：轮胎摩擦现象分析研究中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0079-021 橡胶轮胎与路面之间的摩擦机理与其他大多数固体与路面之间的摩擦相比，橡胶轮胎摩擦是一类非常特殊的存在。
想单一使用粘附或啮合说解释轮胎的摩擦难以行得通。
因为轮胎的材质属于低弹性模量的粘弹体，不同于其他材质，该种类型的材料在很宽的频域范围里始终具有内摩擦，并且力度很高。
这就导致了现实中的接触面积与接触压力不能通过线性相关公式将两者有规律地表示出来。
并且，普通状态下，产生摩擦阻力的主要原因是橡胶轮胎内摩擦，其影响甚至高过界面之间能量损耗因素的影响。
轮胎与路面之间产生摩擦的机理分析可从以下方面入手。
1.1 分子间引力是轮胎与路面摩擦力的构成部分前文已经阐明，橡胶属于弹性体。
在承受较大的外力作用时，橡胶就不会保持一直平整的状态。
在刚性表面的微凸体附近，会分散数量较多的橡胶分子与刚性物体分子互相作用，作用力接近分子引力范围，轮胎与路面之间的摩擦力有一部分就是来源于此。
轮胎与路面的接触面积越大，这一部分摩擦力就越大；反之，接触面积越小，这种轮胎与路面的摩擦力也越小。
1.2 轮胎与路面之间的粘合受外力作用下，橡胶轮胎与路面一部分接触点会发生不易察觉的塑性变形，致使二者表面发生粘合。
摩擦力的粘着分量通常以剪断轮胎与路面之间粘合点所需的力的大小来衡量。
因为轮胎与路面的粘合作用产生的摩擦力大小与所受外力大小、二者接触面积等有关。
知识链接：汽车行驶与摩擦力的关系
汽车行驶与摩擦力的关系
1.汽车从静止到运动，需要利用轮子与地面的摩擦力，如果轮子与地面滑动摩擦力很小就没有办法运动起来。
比如汽车在冰面上或泥泞地上，车轮常常会打滑空转，而汽车却很难运动起来。
2.汽车前进要受到滚动摩擦力的阻碍，如果关闭发动机，汽车会逐渐停下来。
所以发动机必须不间断地工作来克服摩擦力，汽车才能继续前进。
3.运动的汽车要很快地停下来，更是离不开轮子与地面的摩擦力。
如果轮子与地面滑动摩擦力太小，即使刹车轮子不转了，汽车轮子也滑行着不断向前，这就很危险了。
所以，摩擦力对汽车的行驶来说，既有利又有弊，如果离开了摩擦力，汽车还寸步难行呢！。
摩擦力对车辆行驶安全的影响摩擦力经典试题与讲解
摩擦力对车辆行驶安全的影响摩擦力经典试题与讲解摩擦力对车辆行驶安全的影响摩擦力是指两个物体之间因相互接触而阻碍其相对滑动的力量，是物体运动与停止的基础。
在车辆行驶中，摩擦力起着至关重要的作用，不仅影响着汽车的操控性能，还直接关乎行车安全。
本文将介绍摩擦力对车辆行驶安全的影响，并结合经典试题进行详细讲解。
一、摩擦力与车辆行驶安全的关系摩擦力是指两个物体相互接触时由于光滑程度不同而产生的相互阻力，它对车辆行驶具有以下几个方面的重要影响。
1. 制动效果：摩擦力对车辆制动性能的影响非常显著。
在制动过程中，摩擦力能够将制动器施加的力传递到车轮，从而使车辆减速停止。
摩擦力越大，制动效果越好，从而提升车辆的制动安全性。
2. 轮胎抓地力：轮胎与地面之间的摩擦力决定了车辆的抓地力。
在行驶过程中，摩擦力能够使轮胎与地面之间产生足够的摩擦力，以保证车辆具备良好的操控性能。
如果摩擦力不足，轮胎容易失去抓地力，导致车辆打滑、失控，增加行驶的风险。
3. 转向控制：摩擦力能够帮助车辆进行转向控制，确保车辆在行驶过程中稳定的转向。
通过调整摩擦力的大小，驾驶员可以精确控制车辆的转向角度和转向力度，提升行驶的灵活性和安全性。
二、摩擦力的经典试题与讲解下面将运用经典试题来进一步讲解摩擦力对车辆行驶安全的影响。
1. 问题描述：一辆汽车在下坡路段行驶，如果制动过程中摩擦力突然变小，会给驾驶员带来哪些危险？解析：下坡行驶时，车辆会受到重力的作用，速度容易加快。
如果制动过程中摩擦力突然降低，制动器施加的制动力无法有效传递到轮胎上，导致车辆制动效果减弱，制动距离变长，增加了车辆的刹车距离，从而增加了停车的时间和危险。
驾驶员需要格外小心，避免对摩擦力突然变化的不适应而造成意外事故。
2. 问题描述：雨天行驶中的汽车容易出现打滑现象，原因是什么？解析：雨天行驶时，地面上的水会降低轮胎与地面的摩擦力。
由于水分的润滑作用，轮胎与地面之间的摩擦力减小，使得车辆在制动、加速或转弯时容易发生打滑现象，降低了车辆的操控性能和行驶安全性。
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究摘要：汽车在行驶的过程，轮胎不断与地面进行接触进而产生了摩擦力，并影响到汽车行驶的方向、速度等。
基于此，本文针对汽车汽车在平直公路上正常行驶时、刹车时以及转弯时所受的摩擦力进行分析，进而具体描述了轮胎在汽车行驶中所产生的作用及影响。
关键词：汽车；轮胎；摩擦力引言：在行驶时，轮胎与地面进行摩擦，这是一种必然的物理现象。
摩擦在生活中处处可见，摩擦力对物体的运动产生了阻碍，但是在汽车的行驶过程中，却又扮演着动力的角色，针对汽车行驶的不同阶段，汽车轮胎与地面的摩擦力可以大致分为三种类型。
1.平直公路上正常行驶时所受的摩擦力汽车在平直的公路上行驶时，主要分为以下三个阶段，即启动、加速、匀速等，这这是哪个阶段内，汽车会受到相同方向的摩擦力。
所谓摩擦力，就是指互相接触的物体在进行相对运动或者是具有相对运动趋势时，所产生的一种阻碍物体间运动及运动趋势的力。
在汽车的行驶过程中，主动轮使汽车轮胎与地面产生了相对运动，这种运动是由汽车发动机所提供的驱动力。
汽车的动力主要依靠后轮作为主动轮，行驶的过程中，发动机提供动能，使得主动轮顺时针方向转动。
一旦地面光滑度较高，就会令轮胎在原地打转，不能有效行驶，而地面具有摩擦力，才会使地面对车轮产生阻碍车轮向后滑动的摩擦力，这样才能使得汽车向前行驶。
相较于主动轮，从动轮就是不提供动力，不输出功率以及扭矩的轮。
从动轮受到地面的力是向后的，所以产生了阻力。
从动轮由于主动轮的作用，才向前被推动。
与主动轮相比，当从动轮形式的地面是光滑的，那么从动轮与地面接触的点就会相较于地面有前进趋势，反之地面粗糙，则会产生向后的摩擦力，并且这种力的方向不通过轴心，所以这个力是滚动摩擦力[1]。
滚动摩擦力是一种阻碍滚动的力，也正是由于这种力的作用，才使得从动轮向后被动地进行转动，推进汽车行驶。
2.刹车时所受的摩擦力刹车是汽车行驶最为关键的环节，也是对驾驶者以及行人安全的保障。
摩擦力对车辆行驶的影响
摩擦力对车辆行驶的影响摩擦力是物体之间相互接触时产生的一种力，对于车辆行驶而言，摩擦力是非常重要的因素。
它能够影响车辆的加速度、制动距离以及转弯的稳定性等方面。
了解和掌握摩擦力对车辆行驶的影响，对于驾驶员和相关研究者来说都具有重要意义。
一、摩擦力对车辆加速度的影响在车辆加速过程中，摩擦力起到了很大的作用。
摩擦力的大小与物体间的接触面积以及物体间的粗糙程度有关。
车辆轮胎与地面的接触面积较大，而且轮胎表面通常具有一定的纹路，这使得车辆在加速时可以得到较大的摩擦力支撑。
因此，摩擦力对车辆的加速度是有促进作用的。
然而，摩擦力也受到一些因素的影响，如路面的状态和车辆的重量等。
在湿滑的路面上，摩擦力会减小，从而会使得车辆的加速度减小。
而车辆的重量越大，摩擦力越大，加速度也会相应增加。
因此，驾驶员在不同的路面和气候条件下，应该根据摩擦力的变化来合理调节车速，避免加速过程中发生失控。
二、摩擦力对车辆制动距离的影响在车辆制动过程中，摩擦力同样扮演着重要角色。
制动时车辆轮胎与地面之间的摩擦力会减缓车辆的速度，并且使车辆保持稳定。
与加速过程相似，摩擦力的大小受到路面条件和车辆质量的影响。
在干燥平整的路面上，摩擦力较大，车辆的制动距离较短。
而在湿滑或不平整的路面上，摩擦力会减小，车辆的制动距离相应增加。
此外，车辆的重量也会影响到制动距离。
较重的车辆制动时需要更大的摩擦力来降低速度，因此制动距离会相对较长。
针对摩擦力对车辆制动距离的影响，在行驶过程中，驾驶员应保持足够的制动距离，合理使用刹车、减速以及与前车保持安全距离，以提高行车安全性。
三、摩擦力对车辆转弯稳定性的影响转弯是车辆行驶中常见的行为，摩擦力对车辆的转弯稳定性有着直接的影响。
在转弯时，车辆的轮胎与地面之间的摩擦力能够提供转向力和抗滑力。
当车辆转弯时，车辆的质心会发生位移，产生离心力。
而摩擦力能够使得车轮产生一个向内的摩擦力矩，抵消离心力的影响，保持车辆的稳定。
轮胎摩擦力极限
轮胎摩擦力极限
轮胎抓地力这事，挺灵活的，不是一成不变的数字。
它跟好多因素都有关系，比如路是不是滑，轮胎本身好不好，磨得厉不厉害，天气热不热，车上拉了多少东西，还有开车速度快不快。
比如说，在干干净净的水泥路上，好轮胎能紧紧抓住地面，感觉就像粘上去一样。
但要是路湿了，或者下了雪，那抓地力可能就大打折扣，轮胎容易打滑。
轮胎要是磨得差不多了，花纹浅浅的，那就更抓不住地了，特别是下雨天，水排不出去，滑得跟溜冰似的。
所以，轮胎磨旧了就得换，不能省这个钱，安全第一嘛。
还有，轮胎太热了也不行，就像咱们运动久了脚底发烫，轮胎热了也会影响抓地，得让它适时休息下。
总之，轮胎抓地力好不好，得看具体情况，保持轮胎状态好，开得合适，才能让车稳稳当当地跑。
关于轮胎和摩擦系数
关于轮胎和摩擦系数2007-12-02 11:47极限驾驶的乐趣很大程度上来自绝佳的操控表现，而车辆抓地性的改善是提高操控性的基本方向。
增加抓地性目的无非是为了提高过弯的速度（Conering Speed）、减少刹车距离、减少加速时的打滑现象。
车子和路面接触的地方唯有轮胎，所有的性能都是经由轮胎来发挥和达成，为了提高操控性能和驾驶乐趣，我们针对底盘悬挂系统所作的种种改良和设定，无非是要增加轮胎的接地面积（Tire Contact Patch），提高车子的抓地表现。
增加轮胎的抓地性有几种方法：一、增加轮胎和地面的摩擦力要增加轮胎和地面的摩擦力有两种方法可达成这个目的。
第一是增加路面的摩擦系的，所谓“摩擦系数”是路面所能提供对轮胎的抓附能力，摩擦系数越大抓附力越大。
柏油路面、水泥路面、砂石路面各有不同的摩擦系数。
所能提供对轮胎抓附力也各有不同。
其次是增加轮胎本身的摩擦系数，这可由选择较软的轮胎来达成。
较软的轮胎可提供较强的抓地力，但是相对的磨损也较快。
这里所谓“软的轮胎”指的是轮胎胎面的橡胶材质较软，如果和高扁平比轮胎和胎压不足所造成行路性较软、较舒适联想在一起那就大错特错！二、增加轮胎接地面积要增加轮胎和路面接触的面积，最简单的方法就是换上较宽的轮胎，再来就是选用胎纹较少的轮胎，如此可增加轮胎与地面实际的接触面积，但是却也会影响在湿滑路面抓地表现。
最后也是最重要的就是在既定的接地面积下，经由正确的轮胎胎压及悬挂的精确调校把轮胎的潜力完全发挥。
轮胎的接地面积即使是行驶在平坦的直路都会小于静止时，行经不平路面或是过弯时更会因为上下的跳动或是侧向的受力，而造成接地面积的大幅减少，甚至悬空。
悬挂的改良最终的目的就是随时把轮胎尽可能的保持与地面接触，尤其是在过弯或是行经不平路面时。
三、增加轮胎的垂直荷重轮胎的垂直荷重是车辆本身施予轮胎的重量加上空气动力学效应所产生的下压力的总和。
轮胎的橡皮会因为垂直荷重的增加而与地面更紧密的接触，轮胎的抓地性能也得以更充分的发挥。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究【谷风工程】
摘要：汽车行驶过程中，轮胎与地面的摩擦力对于行驶安全和性能有着至关重要的作用。
本文首先介绍了轮胎与地面的接触模型和摩擦力的定义，然后分析了影响摩擦力的各
种因素，包括路面情况、轮胎硬度、胎压、接触面积等。
最后，本文对轮胎摩擦力的优化
和改进进行了探讨，以提高车辆行驶的安全性和舒适性。
关键词：轮胎，摩擦力，路面情况，硬度，胎压，接触面积
一、引言
轮胎与地面的摩擦力是汽车行驶过程中至关重要的因素，它对车辆的操控性、刹车性
能和行驶安全等方面都有着重要的影响。
因此，研究轮胎与地面的摩擦力是提高汽车性能
和安全性的关键之一。
轮胎与地面的接触模型通常是使用胡克定律建立的。
根据此定律，摩擦力是由摩擦系
数和接触面积共同决定的。
影响摩擦系数的因素有很多，包括路面情况、轮胎硬度、胎压、接触面积等。
在实际行驶中，这些因素可能会相互作用，从而影响摩擦力的大小和方向。
本文将从轮胎与地面的接触模型和摩擦力的定义开始，然后详细分析影响摩擦力的各
种因素，并探讨轮胎摩擦力的优化和改进方法。
二、轮胎与地面的接触模型
轮胎与地面的接触模型通常是使用胡克定律建立的。
胡克定律的公式为：
F = -kx
其中，F表示力的大小，k表示弹性系数，x表示弹性变形的大小。
在轮胎与地面的接触中，弹性变形即为轮胎与地面之间的垂直压力，弹性系数即为轮
胎与地面之间的弹性模量。
因此，摩擦力的大小可以表示为：
其中，μ表示摩擦系数，N表示轮胎与地面之间的垂直压力。
可见，摩擦力的大小决
定于摩擦系数和接触面积。
三、影响摩擦力的各种因素
1. 路面情况
路面情况是影响轮胎与地面摩擦力的最主要因素之一。
下雨、积水、积雪等恶劣的路
面情况对于摩擦系数和接触面积都会产生明显的影响，从而降低行驶安全性。
此外，路面
的不平坦程度和摩擦系数也会对摩擦力产生影响。
凸凹不平的路面会使轮胎与地面之间的
接触面积变小，从而降低摩擦力的大小。
2. 轮胎硬度
轮胎硬度对摩擦系数也有较大影响。
通常情况下，轮胎硬度越大，摩擦系数越大。
原
因在于，较硬的轮胎能够更快地恢复原形，从而增加接触面积。
另一方面，太硬的轮胎也
会影响行驶的舒适性和安全性。
3. 胎压
轮胎的胎压同样会影响轮胎与地面的接触面积和摩擦系数。
过低的胎压会使接触面积
变小，从而降低摩擦力的大小。
而过高的胎压则会导致轮胎硬度增加，也会影响摩擦系
数。
4. 接触面积
接触面积对于摩擦力同样有着重要的影响。
轮胎与地面之间的接触面积越大，摩擦力
也就越大。
因此，在行驶中，驾驶员应保持恰当的速度，不要过于急躁，也不要加速过快，以免轮胎与地面的接触面积变小，从而降低行驶安全性。
四、轮胎摩擦力的优化和改进方法
为了提高汽车行驶的安全性和舒适性，车辆制造商和轮胎制造商已经提出了很多优化
和改进轮胎摩擦力的方法。
其中比较常见的方法有以下几种：
1. 采用先进的轮胎设计和制造技术，使轮胎的硬度、弹性模量、摩擦系数等都达到
最佳的状态。
2. 采用先进的橡胶材料和添加剂，以提高轮胎的摩擦系数和耐磨性，同时降低轮胎
的热损失。
3. 对轮胎进行合理的轮胎平衡和动平衡调整，减少轮胎与地面之间的摩擦和振动。
4. 加强对轮胎的保养和维护，及时检测轮胎的磨损和气压等情况，调整轮胎的使用
状态。
综上所述，轮胎与地面的摩擦力对于汽车行驶安全和性能具有重要的影响。
在实际行
驶中，要针对不同的路面情况和车辆状况，对轮胎进行合理的调整和维护，以提高行驶安
全性和舒适性。