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汽车的滚动阻力
汽车的滚动阻力是指在运行过程中车轮与路面之间产生的阻力。
滚动阻力的大小受多个因素的影响，包括：
1. 车轮的材质和结构：不同材质、不同胎面花纹的轮胎具有不同的滚动阻力。
通常，低滚动阻力和高抓地力的轮胎可以减小滚动阻力。
2. 车辆负载：车辆负载的增加会增加滚动阻力。
当车辆携带重物时，轮胎需要承受更大的载荷，从而增加了滚动阻力。
3. 路面状况：路面的平整度和摩擦系数会影响滚动阻力。
路面越平整，摩擦系数越大，滚动阻力越小。
4. 轮胎压力：轮胎的充气压力也会影响滚动阻力。
过低或者过高的轮胎气压都会增加滚动阻力。
5. 风阻：运动中的车辆会受到空气阻力的影响，这也是滚动阻力的一个重要组成部分。
6. 轮轴和轮毂的滚动摩擦：轮轴和轮毂之间的摩擦也会产生滚动阻力。
减小滚动阻力有助于提高汽车的燃油效率和行驶性能。
因此，汽车制造商通常会通过改进轮胎技术、减轻车辆重量、减少空气阻力等方式来降低滚动阻力。
一、滚动阻力：相当于车轮在路面上滚动时所引起的能量损失。
它由滚动时轮胎断面产生变形、胎面与路面之间相对滑动、路面变形、由于路面不平而引起的振荡损失等因素组成。
影响自行车滚动阻力的因素有：1．人和车的总重量：如果负荷过大，充气轮胎的沉陷率过大，一方面滚动阻力显著增加，另一方面轮胎本身内部揉动很大，从而促使帘布层和橡胶层的老化。
骑自行车时，要减轻人的重量是不现实的，就要设法减轻车的重量。
2．轮胎结构和材质：胎冠的厚度和胎肩的厚度越大，滚动阻力系数越大。
胎冠的花纹呈线型、细条型、帘线的支数细，其滚动阻力系数往往较小，多用于运动车。
普通车对路面的抓着力、雨天的刹车力、防止侧滑能力、耐久性等有较高需求，往往采用块形花纹和帘线支数粗的轮胎，而其滚动阻力相应也增大。
因此，设计人员应根据具体的车型选用相应的轮胎。
3．车轮的规格；包括车轮尺寸和轮胎宽度。
当车轮直径较小时，由于曲率半径小，所以轮胎接地部分变形量增大，滚动阻力增大。
另外，不平或碍障物比较敏感的路面会使滚动阻力显著增大。
宽轮胎往往用于不平的道路和软性路面上。
4．胎压：轮胎的其他条件不变，胎压越低，变形量越大，滚动阻力越大。
随着胎压的增大，变形量减小，滚动阻力也相应地减小。
5．车架精度：在车架加工过程中，或多或少地存在加工精度问题，从滚动阻力分析的角度来看，车架精度差会引起：从俯视方向观察车轮，前后轮不在同一平面内，从后视方向观察车轮，两轮也不在同一平面上，使骑行产生“沉重”的感觉。
6．路面情况：直接影响骑行滚动阻力，因此还要考虑所设计自行车的使用路面情况。
二、空气阻力：自行车在空气中运动，空气本身也在流动，两者综合形成的相对运动，造成对自行车骑行阻力。
空气阻力由磨擦阻力和压力阻力构成，磨擦阻力是空气对车和人体表面的磨擦作用造成的阻力。
压力阻力有二种：一种是车和人的前部气流被紧挤，产生对抗车和人前进的正压力；另一种在后部和拐角处空气变得稀薄而引起涡流，产生将车和人吸住的负压。
不同滚动摩擦因素对物体滚动阻力的影响实验摩擦是我们日常生活中经常遇到的现象之一。
当我们试图将一个物体滚动起来时，我们会发现物体受到了一定的阻力。
这种阻力被称为滚动阻力，它取决于许多因素，其中包括滚动摩擦因素。
在本文中，我们将探讨不同滚动摩擦因素对物体滚动阻力的影响，并进行实验验证。
首先，我们需要了解滚动摩擦的基本原理。
滚动摩擦是指物体在滚动时与表面接触的部分之间的相互作用力。
这种相互作用力会导致物体受到滚动阻力的影响。
滚动摩擦因素包括表面粗糙度、物体质量、表面材料等。
为了研究这些因素对滚动阻力的影响，我们进行了一系列实验。
首先，我们选取了不同表面粗糙度的物体，例如一个光滑的球和一个带有凹凸不平的球。
我们将它们放在一个斜面上，然后通过测量它们滚动的速度来确定滚动阻力。
实验结果显示，带有凹凸不平表面的球滚动的速度要比光滑球慢，这是因为凹凸不平的表面增加了物体与斜面之间的接触面积，从而增加了滚动摩擦力。
接下来，我们改变了物体的质量。
我们选取了两个相同形状但质量不同的球，然后将它们放在斜面上进行实验。
结果显示，质量较大的球滚动的速度要比质量较小的球慢。
这是因为质量较大的球具有较大的惯性，需要更多的力来使其滚动起来，从而增加了滚动阻力。
此外，我们还研究了表面材料对滚动阻力的影响。
我们选取了两个相同形状但材料不同的球，一个是金属球，另一个是橡胶球。
实验结果显示，金属球滚动的速度要比橡胶球快。
这是因为金属球的表面光滑，减小了与斜面之间的接触面积，从而减小了滚动摩擦力。
通过这些实验，我们可以得出结论：不同滚动摩擦因素对物体滚动阻力有着显著的影响。
表面粗糙度、物体质量和表面材料都会改变物体与斜面之间的相互作用力，进而影响滚动阻力的大小。
这些实验结果对于我们理解滚动摩擦的原理和应用具有重要意义。
例如，在机械工程中，我们可以根据物体的滚动摩擦特性来设计更有效的滚动装置。
在运动学教育中，我们可以通过这些实验来帮助学生更好地理解滚动摩擦的概念。
轮胎滚动阻力的定义轮胎滚动阻力是指车辆在行驶过程中，轮胎与地面接触时产生的阻力。
这种阻力是由于轮胎与地面之间的摩擦力所导致的，它对车辆的行驶速度和燃油消耗有着重要的影响。
轮胎滚动阻力的大小取决于多种因素。
首先是轮胎与地面之间的摩擦系数。
摩擦系数是指轮胎与地面之间的摩擦力与垂直于地面的压力之比。
摩擦系数越大，轮胎与地面之间的摩擦力就越大，滚动阻力也就越大。
其次是轮胎的结构和材料。
不同类型的轮胎具有不同的滚动阻力特性。
一般来说，宽胎和低胎压的轮胎滚动阻力较大，而窄胎和高胎压的轮胎滚动阻力较小。
轮胎的材料也会影响滚动阻力，如使用了降低摩擦系数的特殊胶料，可以减小滚动阻力。
轮胎的气压也会影响滚动阻力的大小。
当轮胎气压过低时，轮胎与地面之间的接触面积增大，摩擦力增大，从而导致滚动阻力增加。
因此，保持适当的轮胎气压对于减小滚动阻力是非常重要的。
轮胎滚动阻力对车辆的行驶速度和燃油消耗有着直接的影响。
当车辆行驶速度较高时，滚动阻力会增加，因此需要更大的动力来克服阻力，消耗更多的燃油。
相反，当车辆行驶速度较低时，滚动阻力较小，燃油消耗也相对较少。
因此，降低滚动阻力可以有效减少燃油消耗，提高车辆的燃油经济性。
为了降低轮胎滚动阻力，可以采取一些措施。
首先是选择合适的轮胎类型。
一些轮胎制造商推出了专门降低滚动阻力的节能轮胎，这些轮胎采用了特殊的材料和结构设计，能够有效减小滚动阻力。
其次是定期检查和调整轮胎的气压。
保持适当的轮胎气压可以减小滚动阻力，提高车辆的燃油经济性。
此外，定期对轮胎进行旋转和平衡也能够减小滚动阻力，延长轮胎的使用寿命。
轮胎滚动阻力是车辆行驶过程中不可避免的阻力之一。
了解并控制滚动阻力对于提高车辆的燃油经济性和行驶性能至关重要。
通过选择合适的轮胎类型、保持适当的轮胎气压以及定期维护轮胎，可以有效减小滚动阻力，提高车辆的能效和经济性。
滚动阻力的名词解释在我们的日常生活中，我们常常会遇到各种阻力。
其中一种常见的阻力是滚动阻力。
那么什么是滚动阻力呢？滚动阻力是指物体在滚动过程中与表面之间的摩擦力量，它具有一定的特性和影响。
本文将从滚动阻力的概念、原理和应用等方面对其进行详细解释。
概念与原理：滚动阻力是指物体在滚动过程中，由于物体与表面之间的接触产生的一种阻碍物体滚动的力量。
它是摩擦力的一种形式，其大小与滚动物体的质量、表面的粗糙程度、滚动体和地面之间的物质性质等因素有关。
滚动阻力的大小与滚动物体的质量成正比，即质量越大，滚动阻力越大；与表面的粗糙程度成反比，即表面越光滑，滚动阻力越小；与滚动体和地面之间的物质性质有关，不同的材质会有不同的滚动阻力。
滚动阻力与滚动体的形状也有关系。
对于圆形物体来说，滚动阻力主要是由于滚动体在滚动过程中物体表面与地面相互接触产生的面接触区域造成的。
而对于非圆形物体，滚动阻力除了与滚动体的形状有关外，还受到物体结构的复杂性等因素的影响。
应用：滚动阻力在工程和物理学等领域有广泛的应用。
在工程上，滚动阻力是机械设备和运输工具运行时重要的考虑因素之一。
例如，车辆在行驶过程中，需要克服滚动阻力来推动轮胎的旋转，而滚动阻力的大小则影响着车辆的能效和经济性。
此外，滚动阻力也在物理学实验和研究中被广泛应用。
研究滚动阻力能够帮助我们深入理解与物体滚动相关的现象与规律，同时也有助于设计更有效的机械系统。
滚动阻力与其他形式的阻力相比，具有自身的特点和应用价值。
尽管滚动阻力在一定程度上会阻碍物体滚动，但相比于滑动摩擦阻力，它通常更小。
这使得滚动成为许多工程和设计中的一种理想选择。
而对于工程师和设计师来说，减小滚动阻力也是提高机械设备和运输工具效率的重要目标之一。
总结：滚动阻力是物体在滚动过程中与表面之间的摩擦力量。
它与滚动物体的质量、表面粗糙程度、滚动体和地面之间的材质等因素有关。
滚动阻力的大小影响着物体的滚动能效和经济性，也在物理学实验和研究中发挥着重要作用。
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滚动阻力基础知识目录一、滚动阻力概述 (2)1.1 滚动阻力的定义 (2)1.2 滚动阻力的分类 (3)二、滚动阻力的影响因素 (4)2.1 轮胎与地面接触的特性 (5)2.1.1 轮胎的胎压 (7)2.1.2 地面的类型与状态 (7)2.1.3 轮胎花纹设计 (8)2.2 车辆行驶速度与方向 (10)2.2.1 行驶速度的影响 (10)2.2.2 行驶方向的影响 (11)三、滚动阻力的计算与测量 (11)3.1 滚动阻力的计算方法 (13)3.1.1 理论计算法 (14)3.1.2 经验公式计算法 (15)3.2 滚动阻力的测量方法 (16)3.2.1 试验仪器与设备简介 (18)3.2.2 测量步骤与注意事项 (19)四、滚动阻力对车辆性能的影响及优化措施 (20)4.1 对车辆燃油经济性的影响及优化措施 (21)4.1.1 影响燃油经济性的原因解析 (22)4.1.2 优化措施与建议方案探讨 (23)4.2 对车辆行驶安全性的影响及优化措施 (24)4.2.1 滚动阻力对行驶安全的影响分析 (26)4.2.2 提高行驶安全的优化措施探讨与实践案例分享 (27)一、滚动阻力概述滚动阻力是物理学中的一个重要概念，尤其在机械、车辆工程及运动学领域中，滚动阻力对系统的性能表现具有显著影响。
顾名思义，是指物体在滚动过程中遇到的阻力。
当物体在接触面上滚动时，由于接触面材料的不均匀性、表面粗糙度、形变等因素，滚动会产生能量损失并引发阻力。
了解滚动阻力的基本原理对于提高机械效率和优化设计至关重要。
本章节将简要介绍滚动阻力的概念、来源及其在实际应用中的重要性。
在车辆工程中，滚动阻力是车辆行驶过程中不可避免的一部分。
轮胎与地面之间的接触产生摩擦力，部分转化为滚动阻力，影响车辆的燃油效率和行驶性能。
对于运动器械如自行车或滑板车等，滚动阻力的存在直接影响其运动效率和用户体验。
在制造业和材料科学领域，滚动阻力的研究有助于改进材料和制造工艺，以提高产品质量和使用寿命。
44中国橡胶应用技术屈灿明 黄俊奇 甘坚南万力轮胎股份有限公司轿车子午线轮胎滚动阻力的影响因素浅析随着社会的进步和经济的发展，全球汽车保有量不断上升，其中我国的汽车保有量更是每年高速递增。
据统计，截至2016年底，我国汽车保有量达1.94亿辆，其中轿车的数量已达1.6亿辆，新注册量和年增量均达历史最高水平。
与此同时，人们对环境保护的意识也不断提高，汽车企业都意识到节能降耗的重要性，轿车子午线轮胎作为轿车的重要部件，必须降低轮胎的滚动阻力，减少汽车能量的损耗。
影响轿车子午线轮胎滚动阻力的因素很多，本文从轮胎的花纹深度、花纹样式、轮胎气压、负荷、轮胎轮辋等方面进行试验和分析。
本文对轿车子午线轮胎进行试验，试验轮胎的滚动阻力均在同一台美国STL 轮胎滚动阻力测试设备上进行测试，试验方法标准遵循ISO 28580-2009。
为了方便比较，本文均将试验的滚动阻力结果换算为滚动阻力系数对结果进行比较，计算公式为：Cr=Fr/Lm （1）式（1）中：Cr ——轮胎的滚动阻力系数； Fr ——轮胎滚动阻力，N ； Lm ——试验负荷，kN 。
一、轿车子午线轮胎滚动阻力的影响因素1.轮胎花纹深度轮胎花纹深度与轮胎的使用里程有直接关系。
国内外汽车企业对轮胎的里程有不同的要求，轮胎企业需要根据汽车企业的要求结合轮胎的具体情况来设计轮胎的花纹深度。
同一规格205/55R16不同花纹深度的3条试验轮胎滚动阻力系数见表1。
表1 不同花纹深度的滚动阻力系数滚动阻力系数8.368.669.32从表1 数据可以看出，在3条配方相同的试验轮胎中，花纹深度最小的轮胎滚动阻力系数最小，表明花纹深度浅，减少胎面胶的厚度，可以有效降低轮胎的滚动阻力。
这主要是由于轮胎胎面胶料对轮胎的滚动阻力影响较大，一般情况下由胎面产生的滚动阻力占轮胎滚动阻力的49 %。
较浅的花纹深度，可以减小胎面胶的胶料体积，从而胶料产生的迟滞损失减少，在胶料配方相同的前提下能够降低轮胎的滚动阻力。
滚动阻力的成因分析与影响因素分析报告
车辆1203班第2组
汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力，主要有车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等。
本文主要针对滚动阻力的成因和影响因素研究分析。
一、滚动阻力的成因分析
近代摩擦学关于滚动摩擦的理论认为：滚动体在力的推动下滚动，在赫兹接触区内除存在赫兹正压力外，还存在切向力，从而使接触区被分为微观滑动区和黏着区，在黏着区内只有滚动而无滑动，微观
滑动区内还存在着滑动，认为滚动摩擦阻力由
以下四个因素构成：弹性滞后、黏着效应、微
观滑动、朔性滞后。
但在车轮滚动过程中，热弹性滞后、黏着
效应、微观滑动、朔性滞后引起的能量损失所
占比例很小，因此，主要原因在于弹性滞后。
当弹性轮胎在硬路面（混凝土路、沥青路）上滚动时，轮胎的变形是主要的。
由于弹性材料的粘弹性性能，弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时，加载变形曲线和卸载变形曲线不重合导致能量损失，此能量系损耗在轮胎各部分组成相互间的摩擦以及橡胶、棉线等物质间的分子间摩擦，最后转化为热能消失在空气中，是轮胎变形时做的工不能全部收回。
这种损失称为弹性物质的迟滞损失。
（如右图）
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时,地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时,由于弹性迟滞现象,处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力,
F相对于法线前移这样,地面法向反作用力的分布前后不对称,而使他们的合力z
一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚动阻力偶矩
T Fz f a
=•
,阻碍车轮滚动。
（如下图）
由此可见，滚动阻力的作用形式为
f
f f
T
F Wf F
r
==。
另一方面，当轮胎在松软的路面上滚动时，轮胎的变形很小，主要是路面下凹变形，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
还有车轮轴承内部也存在着磨擦，这些磨擦和变形都要损耗发动机的动力，从而形成了汽车行驶中的滚动阻力。
车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的产生来源。
由上可知，汽车的滚动阻力主要是由轮胎和路面的变形引起的，而轮胎和支撑面的相对刚度决定了变形的特点。
二、滚动阻力影响因素分析
由滚动阻力的作用形式
f
f f
T
F Wf F
r
==
可知，滚动阻力主要与滚动阻力
系数有关，试验可知，滚动阻力系数主要与以下因素有关。
路面环境
不同路面的滚动阻力系数不同。
总的来说，路面状况越良好，摩擦因数越小，滚动阻力越小。
柔性路面（土路、草地、沙土、雪地）比硬性路面滚动阻力大。
因为还需要克服附加滚动阻力，具体包括接触面材料被压缩和移动行程的车辙阻力和车辙与轮胎之间的摩擦力。
压紧路面的干燥路面的滚动阻力比积水路面的滚动阻力小。
因为在积水硬路面运动的车轮与路面之间存在三个区域：水膜区、过渡区和接触区。
在过渡区轮胎已有变形，与道路有局部接触，而在接触区轮胎与路面之间才完全接触传递力，轮胎排挤水层就形成了排水阻力，增大了滚动阻力。
u
行驶车速a
对轿车轮胎试验发现，车速低于100km/h，滚动阻力逐渐增加，但变化不大；当车速超过140km/h时，滚动阻力增加很快；当车速达到临界车速（200km/h），滚动阻力迅速增加，此时，轮胎发生驻波现象，轮胎轮缘呈现明显的波浪状。
同时，轮胎温度也很快增加100℃以上，胎面与帘布层脱落，数分钟后就会出现爆胎。
更进一步研究发现，在一车速实验范围内，低速行驶时，滚动阻力近似与车速成线性关系；高速行驶时，滚动阻力近似与车速成平方关系。
轮胎材料与结构
（1）胎面材料：胎面材料的选用对轮胎滚动阻力影响较大，其滞后损失占整个轮胎的50%甚至更多。
在胎面胶中合理使用BR、S-SBR、白炭黑和高芳烃油，均可降低轮胎滚动阻力。
（2）帘线排列形式（斜交结构与子午结构）：
轮胎帘线排列形式是影响滚动阻力的仅次于胎
面材料的第二大因素。
斜交胎与子午胎比较，
子午胎由于有带束层紧箍胎体，不仅胎面部分
的变形很小，而且胎体也几乎不发生胀缩运动，
因而轮胎的滞后损失非常校尤其是载重子午胎
的胎体要使用钢帘线，滞后损失更小，所以滚
动阻力也更低。
一般来讲，子午胎的滚动阻力大约相当于斜交胎的2/3左右。
（如右图为斜交与子午接地部收缩比较）
（3）帘纤材料：轮胎的同一规格的轮胎使用不同的纤维帘线材料，其滚动阻
力有明显差异。
芳纶帘线轮胎滚动阻力最低，DSP 聚酯帘线轮胎的滚动阻力介于芳纶帘线轮胎和普通聚酯帘线轮胎之间。
（4）扁平比：轮胎扁平比对滚动阻力也产生一定的影响。
通常，扁平比越小则轮胎的刚性越大，也越难下沉，滞后损失也相应变低，滚动阻力减少。
（5）无内胎化的结构变化也可有效降低滚动阻力。
气压
据德国奥迪试验表明，轮胎气压比规定压力增加10％，可有较好的节油效果，且不降低轮胎的适用寿命。
但是，轮胎充气压力不可过高，否则就会降低轮胎寿命和增加道路早期损坏。
因为随着充气压力的增大，轮胎的刚度增大，在轮胎滚动过程中，其整体变形减小，由此产生的滞后损失减小，从而降低了滚动阻力。
驱动力
驱动轮的轮胎大于从动轮的滚动阻力。
因为在驱动力矩作用下，胎面与接触地面存在一定的滑动，增加能量损耗。
而且，驱动力越大，滚动阻力系数越大。
转向
通用公司DFW1100型吨半挂车汽车在半径33m的圆周行驶试验表明，转弯行驶的滚动阻力比直线行驶时增加50%～100%。
因为转弯或变更车道行驶时，轮胎发生侧偏现象，车轮受到侧向力的作用，使车轮运动方向不垂直其轴线而是车轮平面与运动方向成某一角度，即侧偏角，此时，滚动阻力将增加侧向力在行驶方向的分力，即附加滚动阻力。
但一般的动力性分析中常不考虑转弯增加的阻力。
〖参考文献〗
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[4]于清溪.轮胎滚动阻力特性的探讨.橡胶技术与装备.2013-0215小组成员分工
1、查找文献资料：龙宣、高玮、梁言
2、报告书写：蔡秋平、袁恬、晨曦
3、主题PPT制作：江河、胡云清、刘可、夏璐。
