轿车轮胎滚动阻力 轿车轮胎滚动阻力排行榜

汽车的滚动阻力主要是由轮胎和路面的变形引起的。当轮胎在坚硬的路面上滚动时，路面的变形很小，主要是轮胎的变形；当轮胎在松软的路面上滚动时，轮胎的变形很小，主要是路面的变形。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汽车简述轮胎滚动阻力的形成原因及影响因素

滚动阻力是汽车在任何条件下行驶时都需克服的阻力。汽车行驶时，轮胎 或地面的变形过程所伴随的能量损失是车轮转动时产生滚动阻力的根本原因。本 文主要通过对滚动阻力进行简单的理论分析，加深对汽车理论基础课程学习中这 一概念的理解。首先，阐述了滚动阻力的产生机理及其作用形式。然后，介绍了 滚动阻力系数的概念，分析了部分影响阻力系数大小的因素，包括路面种类，车 速，驱动力系数，轮胎充气压力等。

关键词：滚动阻力，成因分析，滚动阻力系数，影响因素

引言

汽车在水平道路上行驶时，有多种阻力需要克服。滚动阻力是汽车在任何行 驶条件下都需要克服的一种阻力，是行驶阻力的重要组成部分。本文主要对滚动 阻力进行简单理论分析，以加深汽车理论基础课程学习中对这一概念的理解。由 于弹性轮胎在硬路面上滚动时以轮胎变形为主，为简单起见，本文仅讨论这种情 况下滚动阻力的成因及其影响因素。

1 滚动阻力成因分析

1.1 产生机理

车轮滚动时，车轮与地面在接触区域的法向、切向和侧向均产生相互作用力， 轮胎与地面亦存在相应的变形。图 1 中左图是轮胎在硬支承路面上受径向载荷的 变形曲线，其加载变形曲线和卸载变形曲线并不重合。

图 1-弹性车轮在硬路面上的滚动

当弹性轮胎在硬路面（混凝土地、沥青路）上滚动时，轮胎的变形是主要的。 由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回 收。如图所示，从轮胎的径向变形曲线上可以看出， OA过程为加载过程， AO 过 程为卸载过程，两曲线并不重合，即在加载和卸载过程中存在能量损失，此能量 消耗在轮胎各组成部分相互间的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最

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后转化为热能而消失在大气中。这种损失称为弹性物质的迟滞损失。

进一步分析，便可知这种迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。当车轮 不滚动，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的：但当车轮滚动时，在 法线 n m 前后相对应点 d 和 e变形虽然相同，但由于迟滞现象，处于压缩过程的 前的 d 点的地面法向反作用力就会大于处于恢复过程的后部 e 点的地面法向反作 用力。

1.2作用形式

1. 2. 1 地面法向反作用力前后分布

由静力学知识易知，当车轮处于静止时，路面对车轮的法向反作用力的分布 是前后对称的。但当车轮滚动时，其受力情况将会发生变化。

图 2 弹性车轮在硬路面上的滚动

由图 2所示，在关于法线n-n1对称的d和d1 两点处，在车轮滚动时其变形 量是相同的，但由图 1 可知，取相同压缩量δ时，处于加载过程的 d 点受的力 CF 大于处于卸载过程的 d1 点受的力 DF。因此当车轮滚动时，其前后法向反作用 力不相等。

1.2. 2滚动阻力偶矩

地面法向反作用力的合力 FZ与法向载荷W相等，方向相反，但由 2.2.1 的 分析可知，汽车行驶时前后分布的法向反作用力不相等，则其合力 FZ 会相对法 线向前进方向移动一个距离 a （如图 2所示）。

图 3 从动轮在硬路面滚动时的受力情况

假设将法向反作用力的合力 FZ移至与法线 n-n1重合，则从动轮在硬路面上 滚动时的受力情况可画为图 3 所示的形式。即滚动时有滚动阻力偶矩Tf  FZa 。

滚动阻力偶矩 Tf阻碍车轮滚动，这正是所分析的迟滞损失的表现。汽车滚动阻力与哪些因素有关？

滚动阻力是轮胎的重要性能之一，它影响着车辆的动能消耗、燃料耗损及轮胎自身的寿命。减小滚动阻力，能改善车辆的运动性能和燃料的经济性，同时由于变形能和生热量的减少，还能够延长轮胎的行驶寿命。滚动阻力可以用滚动阻力系数，或者用车轮每转动1周所需要做的克服滚动阻力的功来鉴别。滚动阻力消耗于轮胎变形、路面变形以及轮胎与道路的附着方面。因此，滚动阻力取决于道路类型、状况以及轮胎的结构和性能。

(1)道路类型和状况的影响。轮胎滚动阻力系数的大小取决于路面状况，在柏油路上为0.014～0.015，在软土道路为0.3～0.4。在平坦的优质路面上，克服路面变形和胎面与路面摩擦所耗用的能量仅占整个耗用能量的10%～15%。在软土道路上，能量则主要消耗在土壤的变形上。当轮胎载荷和车轮扭矩增大时，轮胎径向变形和周向变形加大，滚动阻力也会增加，特别是对周向变形的影响更大。如子午线轮胎，虽然其径向变形较大，但周向刚性大，因此要比斜交轮胎的滚动阻力小。

在低速范围内，轮胎滚动速度的增加对滚动阻力的影响较小，但在高速时(如100km/h以上)，滚动阻力的增加非常明显。当滚动速度高于轮胎径向变形在其周围的分布速度时，在胎面转入接地面部分产生驻波，轮胎便要经受冲击负荷，而使胎体升温过高，造成轮胎材料应力过大，致使轮胎损坏(大部分是因胎面脱空而报废)。

(2)轮胎的结构和性能的影响。从轮胎结构参数来说，影响滚动阻力，即滚动损失的主要有轮胎类型、胎面结构和扁平率等。其中，轮胎类型对其滚动损失的影响比较大，如子午线轮胎的滚动损失明显低于斜交轮胎。轮胎的胎面结构参数对滚动损失也有着很大的影响，如减小胎面厚度，尤其是两肩厚度，减小胎面拱度、花纹沟深度和减小花纹块的分散程度，都能够减小轮胎的滚动损失。试验表明，胎面胶厚度每减小1mm，轿车胎的滚动损失减少1%，载重胎则减少3%;胎肩部厚度从14mm减小到10mm时，轮胎的滚动损失减少7%。

轮胎帘线角度越大，则径向刚性越大，滚动阻力就越小。例如，当帘线角从30°增大到55°时，滚动阻力要减少5%～10%。采用不同材质制造的轮胎对比试验表明:轮胎全部采用合成橡胶时，其滚动阻力要比全部采用天然橡胶轮胎的滚动阻力大，增大量甚至达到50%。

轮胎气压对其滚动阻力系数的影响较为复杂，提高内压，在软土道路上会加大滚动阻力，相反在硬路面上能降低滚动阻力;而在软土中，当轮胎气压降低到一定程度以下时，不仅土壤变形，而且轮胎也要变形，滚动阻力又将增大。不同速度等级的轮胎，适合于在不同速度条件下使用。否则，高速轮胎在低速时使用，滚动损失反而大于低速轮胎。同理，当低速轮胎在高速下行驶时，滚动损失又显著增大。