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工程师说 | 关于轮胎抓地力 我可以聊上一整天！
2018-09-21 12:19:05· 来源：谢中用 weINcar
带着这些问题，我们进入今天的小课堂。
· 当轮胎与路面接触的瞬间发生了什么？
如下图，轮胎与地面接触的瞬间会挤压胎体变形 ，前部由“圆弧”变成“线段”，后部由“线段”变成圆弧，这部分变形就是滚动阻力的主要来源，我们后面会讲。
我们把镜头向前推，看一下局部细节，接触区域内发生着什么。
请仔细看一下这张图，后面发生的一切都会围绕着这张图进行。
剪切阶段:
刹车时路面将接触面橡胶块倾斜，导致橡胶块底部和路面之间以及和带束层之间都发生了相对运动，这就是剪切作用（伪滑移），这都发生在接触区的前端。
滑移阶段:
由于橡胶块更加接近接地区的尾端，应力增加，橡胶块在保持剪切状态的同时与路面之间发生真实的滑移。
在干燥的路面上，乘用车纯剪切与纯滑移的比例大概为1：4。
· 抓地力的产生
抓地能力越强，纯滑移所占比例越低。这个很明显，抓地力那么强到无极限的时候，根本轮不到滑移。
抓地力的产生并非单一作用，而是由以下两种机理共同产生的。
第一个机理称为压坑效应。因为橡胶具有弹性，使它可以很好地适应路面凸起，与路面之间紧密接触。
因为橡胶又具有粘性，当轮胎滚过路面时胎面橡胶压向路面的作用可以比喻成流动作用，橡胶块击打路面粗糙点并变形，但由于滞后特性，橡胶块在凸起另一侧又不能马上恢复到原来的高度。
橡胶块在凸起上的不对称运动产生了抵抗滑移的力。
这种效果就像齿轮之间的啮合。
下图为同一温度下，两种摩擦机理作用在不同作用频率上的分布。
以上就是轮胎摩擦力的两个产生来源，可以看出产生抓地力的两个机理中，都是因为迟滞效应，这种效应越明显，产生的抓地力越高！
· 粘弹性的那些事
不知大家玩过医用注射器没，快速抽压注射器的时候感觉注射器的反应总是慢半拍，有点类似于粘弹性的感觉。
有两把刷子的老铁知道滚动阻力就是因为粘弹性材料迟滞作用产生的，然而抓地力也是因为橡胶的这个特性而出现。
橡胶的两种状态：玻璃态和橡胶态。
当温度过低时，橡胶脆且硬，表现的像玻璃一样。在温度较低时，橡胶软且弹，这时处于橡胶态。
而他们之间有一个转换的过程，称为粘弹态。如下图。其中Tg被称为玻璃化转变温度，是橡胶的特定属性。
不仅是温度，应力频率也会对其有类似的影响，应力频率越高，则橡胶越硬，偏向玻璃态。
· 当轮胎与路面接触的瞬间发生了什么？
如下图，轮胎与地面接触的瞬间会挤压胎体变形 ，前部由“圆弧”变成“线段”，后部由“线段”变成圆弧，这部分变形就是滚动阻力的主要来源，我们后面会讲。
我们把镜头向前推，看一下局部细节，接触区域内发生着什么。
请仔细看一下这张图，后面发生的一切都会围绕着这张图进行。
剪切阶段:
刹车时路面将接触面橡胶块倾斜，导致橡胶块底部和路面之间以及和带束层之间都发生了相对运动，这就是剪切作用（伪滑移），这都发生在接触区的前端。
滑移阶段:
由于橡胶块更加接近接地区的尾端，应力增加，橡胶块在保持剪切状态的同时与路面之间发生真实的滑移。
在干燥的路面上，乘用车纯剪切与纯滑移的比例大概为1：4。
· 抓地力的产生
抓地能力越强，纯滑移所占比例越低。这个很明显，抓地力那么强到无极限的时候，根本轮不到滑移。
抓地力的产生并非单一作用，而是由以下两种机理共同产生的。
第一个机理称为压坑效应。因为橡胶具有弹性，使它可以很好地适应路面凸起，与路面之间紧密接触。
因为橡胶又具有粘性，当轮胎滚过路面时胎面橡胶压向路面的作用可以比喻成流动作用，橡胶块击打路面粗糙点并变形，但由于滞后特性，橡胶块在凸起另一侧又不能马上恢复到原来的高度。
橡胶块在凸起上的不对称运动产生了抵抗滑移的力。
这种效果就像齿轮之间的啮合。
下图为同一温度下，两种摩擦机理作用在不同作用频率上的分布。
以上就是轮胎摩擦力的两个产生来源，可以看出产生抓地力的两个机理中，都是因为迟滞效应，这种效应越明显，产生的抓地力越高！
· 粘弹性的那些事
不知大家玩过医用注射器没，快速抽压注射器的时候感觉注射器的反应总是慢半拍，有点类似于粘弹性的感觉。
有两把刷子的老铁知道滚动阻力就是因为粘弹性材料迟滞作用产生的，然而抓地力也是因为橡胶的这个特性而出现。
橡胶的两种状态：玻璃态和橡胶态。
当温度过低时，橡胶脆且硬，表现的像玻璃一样。在温度较低时，橡胶软且弹，这时处于橡胶态。
而他们之间有一个转换的过程，称为粘弹态。如下图。其中Tg被称为玻璃化转变温度，是橡胶的特定属性。
不仅是温度，应力频率也会对其有类似的影响，应力频率越高，则橡胶越硬，偏向玻璃态。
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