周 成，邹 帆，谢秋敏，毛艳丽，张军涛

（湖南工学院 机械工程学院，湖南 衡阳 421002）

汽车动力性决定于汽车的驱动力和行驶阻力的相互作用。而汽车的行驶阻力包括：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力以及加速阻力。文章针对教学课堂中，学生对汽车滚动阻力的产生理解困难，故引入弹簧轮胎模型来解析滚动阻力的产生等问题。

1 迟滞损失

汽车轮胎滚动时，轮胎与路面的接触区域会产生法向、切向的相互作用力以及轮胎和支撑路面的变形。当弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的。汽车轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。这部分热量主要是轮胎内部结构的束带层、帘布层、和胎体层之间的摩擦产生的。轮胎内部各层之间关系如图1所示。

图1 轮胎基本结构

此外轮胎花纹形状也影响轮胎的迟滞损失，轮胎滚动时花纹愈深，则花纹块接地弹性变形量愈大，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。

2 弹簧轮模分析

把汽车轮胎理想化成弹簧轮周围分布着一个个小弹簧和减振器。如图2所示，车轮滚动过程中，各个弹簧反复交替经历压缩过程和伸展过程，在压缩过程和伸展过程中，需克服减振器阻尼的作用而消耗阻尼功，该克服阻尼做功的过程表现为车轮的滚动阻力。图2中直观可知，轮胎在接触和离开地面的过程中，需要克服阻尼做功，这部分功就是所说的轮胎内部结构摩擦生热。……