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降低商用車輪胎滾動(dòng)阻力的先進(jìn)技術(shù)和研究現(xiàn)狀

介紹了基于輪胎滾動(dòng)阻力預(yù)測(cè)模型的發(fā)展，分析了這些模型的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)。輪胎作為汽車重要的安全部件，對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)具有很大影響，其不僅影響汽車的制動(dòng)性能、行駛噪聲，而且對(duì)汽車的燃油消耗特性產(chǎn)生影響。彈性遲滯阻力和風(fēng)扇效應(yīng)阻力、輪胎對(duì)地面的局部滑移力、輪胎摩擦噪聲等構(gòu)成了輪胎滾動(dòng)阻力，其中彈性遲滯阻力約占90%～95%。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 18.164將滾動(dòng)阻力的大小定義為車輛行駛單位距離的能量消耗。SAE J1269標(biāo)準(zhǔn)則定義滾動(dòng)阻力為輪胎接地面切線方向上的合力。輪胎滾動(dòng)阻力降低10%，對(duì)商用車而言，燃油消耗減少1.5%～3%；對(duì)乘用車而言，燃油消耗減少約為0.5%～1.5%。商用車輪胎由19個(gè)部分組成，若能測(cè)得輪胎每部分對(duì)滾動(dòng)阻力的影響，則可對(duì)輪胎進(jìn)行優(yōu)化，從而盡可能降低滾動(dòng)阻力、減少燃油消耗。

介紹了兩種確定輪胎滾動(dòng)阻力的數(shù)值分析方法：Gillespie模型、Rhyne-Cron模型。Gillespie模型包含了滾動(dòng)阻力的3種不同精度計(jì)算式，并需要輪胎氣壓、速度和輪胎垂向負(fù)荷作為輸入?yún)?shù)。Rhyne-Cron模型則是針對(duì)乘用車輪胎，根據(jù)輪胎接地面的擠壓和剪切情況計(jì)算滾動(dòng)阻力。這兩種方法雖不需要制造實(shí)體輪胎模型，但仍不能反映出輪胎各部分對(duì)滾動(dòng)阻力的影響。

給出了一種估算輪胎滾動(dòng)阻力的新模型，該模型結(jié)合有限元分析方法和粘彈性理論，可計(jì)算出輪胎各部分對(duì)滾動(dòng)阻力的影響。通過商業(yè)化軟件Abaqus建立295/80R22.5商用車輪胎有限元模型，利用倍耐力開發(fā)的后處理軟件和Maxwell-Wiechert粘彈性模型，得出了295/80R22.5商用車輪胎各部分對(duì)滾動(dòng)阻力的影響以及特定條件下的滾動(dòng)阻力，所得到的結(jié)果與實(shí)體試驗(yàn)所得到的結(jié)果一致，證明了所建模型的正確性。

利用該新模型可以節(jié)省輪胎研發(fā)過程中的大量時(shí)間和費(fèi)用，且可以判斷哪些參數(shù)有利于改善輪胎特性，對(duì)改進(jìn)輪胎設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。

Marcos R. Gali et al. SAE 2014-36-0016.

編譯：王祥