滾動阻力的案例
輪胎滾動阻力試驗臺
六自由度輪胎耦合汽車道路模擬試驗臺(輪胎試驗),
輪胎滾動阻力試驗臺,
發(fā)動機扭矩脈動（模擬）試驗系統(tǒng),
變速箱(MT,AMT,AT,CVT)試驗臺,
同步器試驗臺,
轉(zhuǎn)向管柱試驗臺,
制動器試驗臺,
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗臺,
液壓和電的減震器試驗臺,
彈性（橡膠）元件試驗臺,
車輪（徑向）試驗臺,
懸架參數(shù)(K&C)試驗臺,
車門和車頂強度試驗臺,
安全帶固定點試驗臺,
座椅和頭枕強度試驗臺,
行人保護試驗臺,
汽車碰撞減速臺車,
整車太陽模擬高低溫倉,
海拔高度模擬高低溫倉,
汽車電池試驗用環(huán)境倉,
液壓作動器和油源HPU,
發(fā)動機模擬試驗臺.......
中文網(wǎng)站:www.bia.fr
展開 Matlab精細建模之車輛縱向動力學（上）
至此，對滾動阻力的精細建模完成，基本可以滿足90%以上的車輛縱向動力學仿真對滾阻的要求。
以上，以汽車縱向動力學中滾動阻力的為例，介紹了精細建模的一些理解。精細建模并不是要求模型必須復雜，是要更加關注模型對實際細節(jié)的把握，而這些細節(jié)恰好來源于對實際物理過程的經(jīng)歷、理解與思考。
【6/7更新】幾十噸重的坦克是如何剎車的？
坦克剎車的方式并不僅限于使用制動鼓一種方法——坦克、裝甲車制動（剎車）方法有滾動制動、發(fā)動機制動、制動器制動和聯(lián)合制動四種。
一、滾動制動
減油的同時，踏下主離合器踏板，或?qū)⒆兯贄U放置到空檔，切斷發(fā)動機與履帶的動力聯(lián)系，以滾動阻力降低坦克、裝甲車的運動速度。
二、發(fā)動機制動
在不切斷動力的情況下，減油或停止供油以滾動阻力和發(fā)動機制動力來降低坦克、裝甲車的運動速度。這里，坦克、裝甲車的動能消耗在制動距離內(nèi)，克服滾動阻力和發(fā)動機制動是作功。
三、制動器制動
制動器制動是在切斷動力后，用制動帶抱住制動鼓（剎車片），以達到坦克、裝甲車減速或制動的方法。
四、聯(lián)合制動
聯(lián)合制動是指發(fā)動機制動與制動器制動聯(lián)合使用的一種制動方法。即在不切斷動力的情況下，減油或停止供油，使發(fā)動機制動，同時踏下制動器踏板。它是靠發(fā)動機制動力、制動器制動力和滾動阻力來降低車速的。
使用聯(lián)合制動時，制動距離最短；其次是制動器制動，再次為發(fā)動機制動；最后為滾動制動。
急剎車，是中國和西方先進坦克的殺手锏，由于裝備著液力自動傳動變速器，例如99A、M1A2、豹2A6和勒克萊爾等先進坦克，急停和倒車轉(zhuǎn)換時間非常迅速，而且在這個速度下還能倒退著開炮，最大倒車速度也都在30～40公里/小時。
俄羅斯坦克看著跑的很快，其實在真正的戰(zhàn)場上很笨拙，倒車和速度轉(zhuǎn)換慢如蝸牛。例如T-72和T-80坦克，從正常的行駛狀態(tài)降速到零，然后再全速倒車，或者掉頭行駛，其轉(zhuǎn)換時間相當長，一般要近20秒時間。這段時間，俄式坦克是非常脆弱的，夠我們99A坦克對著它打三次炮彈了。
上圖是某公司測試坦克剎車系統(tǒng)的敏感度，不排除圖片是被PS的。
展開 【見多識廣】幾十噸重的坦克是如何剎車的？長見識了！
坦克剎車的方式并不僅限于使用制動鼓一種方法——坦克、裝甲車制動（剎車）方法有滾動制動、發(fā)動機制動、制動器制動和聯(lián)合制動四種。
一、滾動制動
減油的同時，踏下主離合器踏板，或?qū)⒆兯贄U放置到空檔，切斷發(fā)動機與履帶的動力聯(lián)系，以滾動阻力降低坦克、裝甲車的運動速度。
二、發(fā)動機制動
在不切斷動力的情況下，減油或停止供油以滾動阻力和發(fā)動機制動力來降低坦克、裝甲車的運動速度。這里，坦克、裝甲車的動能消耗在制動距離內(nèi)，克服滾動阻力和發(fā)動機制動是作功。
三、制動器制動
制動器制動是在切斷動力后，用制動帶抱住制動鼓（剎車片），以達到坦克、裝甲車減速或制動的方法。
四、聯(lián)合制動
聯(lián)合制動是指發(fā)動機制動與制動器制動聯(lián)合使用的一種制動方法。即在不切斷動力的情況下，減油或停止供油，使發(fā)動機制動，同時踏下制動器踏板。它是靠發(fā)動機制動力、制動器制動力和滾動阻力來降低車速的。
使用聯(lián)合制動時，制動距離最短；其次是制動器制動，再次為發(fā)動機制動；最后為滾動制動。
展開 
青島科大《Compos Part A》：高性能大型載重輪胎材料獲進展！
因此，加入TBIR的橡膠復合材料可改善橡膠的聚合網(wǎng)絡和填料網(wǎng)絡，有助于提高耐磨性，減少生熱及滾動阻力，并延長疲勞壽命。
圖2.NR/ESBR/TBIR硫化膠的動態(tài)性能: a)滾動阻力, b)拉伸疲勞, c)生熱, d)磨耗
進一步研究表明，在保持基礎力學性能基本不變的基礎上，所得橡膠納米復合材料具有優(yōu)異的綜合性能，例如滾阻降低11%，生熱降低8%，耐磨性提升8%，耐疲勞性提升130%（圖2）。本研究提出的方法為橡膠納米復合材料內(nèi)部的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及填料結(jié)構(gòu)調(diào)控提供了有效和簡便的方法，且在開發(fā)高性能綠色載重輪胎材料方面顯示出較大的潛力。
本文來自“青島科技大學”。
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展開 車輛性能測試03：漢航NTS.LAB車輛滑行測試系統(tǒng)
適配乘用車、商用車等多種車型
不同車型車輛在外形設計、車身尺寸、重量分布等方面存在顯著差異，這些參數(shù)直接影響車輛的空氣動力學性能與滾動阻力。為確保測試精度，需在滑行測試前詳細測量并記錄車輛基本參數(shù)，依據(jù)車輛實際狀況選擇適配的測試模型與計算方法。此外，應嚴格檢查輪胎、制動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等機械部件的運行狀態(tài)。針對不同車型及車況，建立專項數(shù)據(jù)庫，通過海量測試數(shù)據(jù)積累與分析，持續(xù)優(yōu)化測試模型，提升測試結(jié)果的準確性。
車輛滑行測試系統(tǒng)的工作原理
車輛滑行測試基于牛頓運動定律。車輛處于滑行狀態(tài)時，其運動受多重阻力影響，主要包括滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力及傳動系統(tǒng)內(nèi)部摩擦力。滾動阻力源于輪胎與路面間的相互作用，其大小與輪胎材質(zhì)、氣壓、路面狀況及車輛載荷相關；空氣阻力由車輛行駛時與空氣的相互作用產(chǎn)生，與車輛外形、速度及空氣密度密切相關；坡度阻力取決于道路坡度與車輛質(zhì)量；傳動系統(tǒng)內(nèi)部摩擦力則涉及變速器、差速器等部件的機械損耗。
在滑行測試過程中，系統(tǒng)通過高精度的傳感器實時監(jiān)測車輛的速度、加速度、位移以及時間等參數(shù)。當車輛達到設定的初始滑行速度后，駕駛員將車輛切換至空檔使車輛自由滑行。傳感器持續(xù)采集車輛滑行過程中的各項數(shù)據(jù)，由滑行測試分析軟件漢航NTS.LAB自動分析處理，利用特定的算法，根據(jù)牛頓第二定律（F=ma，其中F為車輛所受的合力，m為車輛質(zhì)量，a為加速度），得出車輛在滑行過程中所受到的各種阻力。
車輛滑行測試系統(tǒng)的構(gòu)成
傳感器組件： HS-Gyro90
高精度組合慣性測量單元：通過使用高精度慣性測量單元IMU與定位模塊GNSS，能夠精準的獲取車輛的速度，加速度，位移，時間等多種信息，并且在衛(wèi)星信號丟失的一段時間內(nèi)仍能夠保持一定的精度。
展開 純電動汽車的續(xù)航受到哪些因素影響？
（圖1：整車企業(yè)在不同層級對于續(xù)航里程的整車特性的追求）
第一，性能設計
純電動汽車在行駛過程中，受到的阻力越大，用于克服阻力而消耗的蓄電池電能就越多，相應的續(xù)航能力就越差。減小阻力，在提高純電動汽車的動力性以及續(xù)航能力方面，有著重要的作用。那么，汽車行駛過程中，受到的阻力有哪些呢？主要包括：
1）首先，汽車在水平道路上，勻速行駛時，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的阻力；
2）當汽車在坡道上，向上坡行駛時，還必須克服重力沿坡道的分力，稱為坡阻；
3）還有，汽車加速行駛時，需要克服加速阻力。
對于空氣阻力和滾動阻力，我們一般用風阻系數(shù)和滾阻系數(shù)來評價性能好壞。這個系數(shù)，可以看成是汽車行駛阻力與車速平方之間的比值，同樣速度下系數(shù)大的汽車阻力就大，消耗功率大；反之，風阻和滾阻系數(shù)越小車阻力就小，消耗功率也小。，意味著，其它條件不變的情況下，純電動汽車的耗電量越小，或者相同耗電量下速度越快。
要想減小風阻系數(shù)，一是要從整車的造型設計著手去優(yōu)化，合理的車身形狀，可以減小迎風面積，降低空氣阻力系數(shù)，進而降低整車空氣阻力。。另一方面，是車輛的制造精度。 車身曲面質(zhì)量越高，車身越光滑，風阻系數(shù)就越小。曲面質(zhì)量取決于工程結(jié)構(gòu)設計、以及模具制造工藝。
（圖 整車流線圖）
減小滾動阻力系數(shù)也是從兩方面入手，一是降低整車質(zhì)量，控制總的質(zhì)量，可以降低滾阻，進而降低車輛能耗。電動汽車性能優(yōu)化中，需要對整備質(zhì)量進行管理，有輕量化的要求，其目的之一，是為減少滾動阻力。另一個方面，是選用低滾阻輪胎。
展開 純電動汽車的性能指標
動力性指標的計算
（1）電動汽車最高車速的計算
電動機發(fā)出的功率全部消耗于車輛阻力。
若電動機的額定功率為Pe(單位為kW)，則汽車的功率平衡方程為
式中
Pf—克服滾動阻力所需功率(kW );
Pw—克服空氣阻力所需功率(kW);
ηT—傳動系統(tǒng)機械效率。
根據(jù)電動機功率曲線與負載功率曲線的交點，就可以求出最高車速。~(單位為km/h)。
通常在選用較大功率的牽引電動機或大傳動比的某些設計中，并不存在這樣的交點。此時，最高車速由電動機的最高轉(zhuǎn)速nmax (單位為r/min )決定。
式中 r一車輪半徑( m);
itmin—傳動系統(tǒng)最小傳動比。
2）電動汽車的爬坡能力
計算電動汽車的爬坡能力是指車輛在良好的路面上克服滾動阻力和空氣阻力之后，其后備功率在穩(wěn)定車速條件下全部用來爬坡時所能爬上的最大坡度。
汽車行駛方程為
Ft=Ff+Fi+FW
式中
Ft—汽車驅(qū)動力(N）；
Ff—滾動阻力(N)；
Fi—坡道阻力(N)；
Fw—空氣阻力(N)。
根據(jù)汽車行駛方程可計算出最大坡度角α為:
在低速時，爬坡能力要大得多，基于上式的計算結(jié)果將產(chǎn)生顯著偏差，而應按下式計算:
為汽車的動力因數(shù)。
展開 ADAMS精華心得（二）
輪胎自由半徑（R1）mm
309.9
輪胎斷面寬度（B）mm 235
輪胎扁平率 0.45
徑向剛度（CN）N?mm-1 310
縱向滑移剛度（CSLIP）N 1000
側(cè)偏剛度（CALPHA）N?rad-1 800
外傾剛度（CGAMMA）N?rad-1 0.0
滾動阻力系數(shù) 0.0
徑向阻尼系數(shù) 3.1
車輪無滑動時的摩擦系數(shù)（U0） 1.0
車輪純滑動時的摩擦系數(shù)（U1） 0.9
以上是我曾用過的FIALA輪胎參數(shù)特性值，剛開始只知道用卻并不去想其代表的具體物理意義，直到后來仿真中出現(xiàn)了問題，才副著自己不得不去想這些。其中輪胎自由半徑、輪胎斷面寬度、輪胎扁平率其物理意義不用多說。
徑向剛度是指：車輪中心與輪胎接地平面間垂直距離的單位增量，所對應的輪胎垂直負荷的減量。
縱向滑移剛度是指：縱向滑移率的單位增量所對應的縱向力的增量（通常指在縱向滑移率為0時的測定值）。
側(cè)偏剛度是指：輪胎側(cè)偏角的單位增量所對應的橫向力的增量（通常指在輪胎側(cè)偏角為0時的測定值）
外傾剛度是指：外傾角的單位增量所對應的橫向力的增量（通常指在外傾角為0時的測定值）
滾動阻力系數(shù)：滾動阻力與垂直負荷的比值。
徑向阻尼系數(shù)：不太明確希望大家補充。
比如說，在路譜坐標正確的前提下，自由半徑為310，而行駛時滾動半徑卻變得比310小了很多，可能就是徑向剛度太小的原因；再比如，制動力矩很小時就產(chǎn)生了較大的滑移率，可能是縱向滑移剛度太小的原因。
展開 純電動汽車動力匹配及仿真計算
從力學角度分析，運動中的車輛收到的力按作用類型可分為兩部分：一部分用來實現(xiàn)汽車有效動能和勢能的作用力，成為驅(qū)動力；另一部分是阻礙車輛運動的阻力，包括滾動阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速阻力。本文所分析的車輛，其動力性能指標見表1。
表1 動力性指標
2.電動機參數(shù)匹配
動力性和經(jīng)濟性是純電動汽車的基本性能需求，純電動汽車動力性指標主要有最高車速、加速時間、最大爬坡度等，其性能指標體現(xiàn)了純電動汽車在行駛過程中能達到的極限運動水平。結(jié)合整車的參數(shù)，由此來決定驅(qū)動電機的最大扭矩、額定功率、最大功率、最大轉(zhuǎn)速等參數(shù)。經(jīng)濟性則反應了純電動汽車行駛過程中的能耗水平，主要是電能的消耗。
與傳統(tǒng)汽車在行駛過程中受力一樣，純電動汽車在行駛過程中有滾動阻力Ff、空氣阻力Fw、加速阻力Fj 和坡度阻力Fi。在行駛中，驅(qū)動力需克服上述阻力。電動汽車的驅(qū)動力Ft 由驅(qū)動電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T tq 經(jīng)傳動系統(tǒng)傳動到驅(qū)動輪上。汽車行駛方程為：
其中，汽車總質(zhì)量m=1825kg，車輪半徑r=0.33m，風阻系數(shù)Cd=0.35，滾動阻力系數(shù)f=0.014，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)δ=1.29，迎風面積A=2.7 m2，重力加速度g=9.8，傳動比i=7.8，電機效率η d=0.95，機械傳動效率ηc=0.98。
一般來說，電動汽車整車動力性指標中，最高車速對應的是持續(xù)工作區(qū)，即電動機的額定功率；而最大爬坡度和全力加速時間對應的是短時工作區(qū)，即電動機的峰值功率。
展開 氣壓是汽車輪胎6倍，飛機輪胎怎么造的，里面充的啥氣？
4.減少油耗，保護環(huán)境
輪胎胎壓的不足與受熱后滾動阻力的增加，會造成汽車行駛時的油耗增加；而氮氣除了可以維持穩(wěn)定的胎壓，延緩胎壓降低之外，其干燥且不含油不含水，熱傳導性低，升溫慢的特性，減低了輪胎行走時溫度的升高，以及輪胎變形小抓地力提高等，降低了滾動阻力，從而達到減少油耗的目的。
純電動物流車的結(jié)構(gòu)布置及動力傳動系統(tǒng)匹配
2.1 汽車行駛條件
汽車在行駛過程中，總阻力為：
式中，F(xiàn)f為滾動阻力；Fw為空氣阻力；Fi為坡度阻力；Fj為加速阻力。
當汽車在路面上行駛時，驅(qū)動力Ft必須等于或大于行駛時所遇到各種阻力（主要是空氣阻力、滾動阻力、坡道阻力、加速阻力）之和，所以汽車行駛的驅(qū)動條件為：
根據(jù)汽車行駛條件分析，電動汽車的動力性設計要求主要有最大爬坡度、最高車速以及加速時間這三個方面。
2.2 電機參數(shù)匹配
電動汽車選用的電機與傳統(tǒng)汽車發(fā)動機的特性有很大區(qū)別，具有在低速時恒轉(zhuǎn)矩和高速時恒功率的特點。電機參數(shù)的匹配主要包括電機的額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、峰值功率、最大轉(zhuǎn)矩及最高轉(zhuǎn)速等參數(shù)的匹配。電機是電動汽車行駛的動力源，對整車的動力性有直接影響。
在滿足電動汽車最高車速的情況下，電機應具備的功率為：
在滿足電動汽車在最大爬坡的工況下，電機所消耗的功率：
在滿足電動汽車在水平路面上，加速行駛消耗的功率：
式中，δ為汽車質(zhì)量旋轉(zhuǎn)換算系數(shù)，取δ=1.05；va為加速末速度（km∕h）；ta為加速時間（s）。電動汽車電機的最大功率必須能同時滿足所有動力性能要求。所以，電動汽車電機的峰值功率：
考慮到電動汽車實際運行工況和效率因素，取電機的峰值功率為Ppeak≥50kW。
由電機的峰值功率與額定功率的關系為：
式中，Ppeak為電機峰值功率（kW）；λ為電機過載系數(shù)（一般取2～3）；Prated為電機的額定功率（kW），即25kW。
而電動汽車最大轉(zhuǎn)矩Tmax的選擇需要同時滿足汽車起動轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度的要求，即需要結(jié)合傳動系最大傳動比imax以及最大爬坡度αmax來確定。
展開 純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配及優(yōu)化
約束條件可表達為：
（19）
（20）
（21）
（22）
式中DIm ax為汽車1檔時的動力因子；Ft為汽車的驅(qū)動力；Wf為汽車的滾動阻力；Ww為汽車的滾動阻力。
3.3 優(yōu)化算法
（1）SOA算法簡介
人群搜索算法 ( Seeker optimization algorithm， SOA)將搜索隊伍作為種群，候選解為各搜索者所處位置，通過模仿人類在進行搜索行為時對位置和方向等的推理判斷完成問題的最優(yōu)求解。
在汽車傳動系統(tǒng)優(yōu)化領域的研究目標是開發(fā)可靠的全局優(yōu)化算法，并對最優(yōu)解收斂。由于目標問題存在著眾多的局部極值，當面對復雜的優(yōu)化問題，尤其是多峰、多極值的模態(tài)函數(shù)優(yōu)化問題時，目前已有的全局優(yōu)化算法不可避免地存在著早熟、收斂速度慢等缺陷。SOA 算法對齒輪減速器進行優(yōu)化設計，在同 PSO、GA 算法和傳統(tǒng)設計方法的結(jié)果進行對比分析，優(yōu)化結(jié)果表明，SOA 算法具有更快的收斂速度和更高的收斂精度。
（2）搜索步長
根據(jù)不確定推理可得步長：
（23）
式中αij為j維搜索空間的搜索步長；δij為高斯隸屬函數(shù)參數(shù)。
（3）搜索方向
搜索方向的確定由搜尋個體利己方向、利他方向、以及預動方向這3個方向隨機加權幾何平方?jīng)Q定，其表達式為：
（24）
式中為搜尋個體利己方向；為搜尋個體利他方向；ω是慣性權值；為搜尋個體預動方向；φ1和φ2是[0,1]內(nèi)的常數(shù)。
展開 純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配及優(yōu)化
約束條件可表達為：
（19）
（20）
（21）
（22）
式中DIm ax為汽車1檔時的動力因子；Ft為汽車的驅(qū)動力；Wf為汽車的滾動阻力；Ww為汽車的滾動阻力。
3.3 優(yōu)化算法
（1）SOA算法簡介
人群搜索算法 ( Seeker optimization algorithm， SOA)將搜索隊伍作為種群，候選解為各搜索者所處位置，通過模仿人類在進行搜索行為時對位置和方向等的推理判斷完成問題的最優(yōu)求解。
在汽車傳動系統(tǒng)優(yōu)化領域的研究目標是開發(fā)可靠的全局優(yōu)化算法，并對最優(yōu)解收斂。由于目標問題存在著眾多的局部極值，當面對復雜的優(yōu)化問題，尤其是多峰、多極值的模態(tài)函數(shù)優(yōu)化問題時，目前已有的全局優(yōu)化算法不可避免地存在著早熟、收斂速度慢等缺陷。SOA 算法對齒輪減速器進行優(yōu)化設計，在同 PSO、GA 算法和傳統(tǒng)設計方法的結(jié)果進行對比分析，優(yōu)化結(jié)果表明，SOA 算法具有更快的收斂速度和更高的收斂精度。
（2）搜索步長
根據(jù)不確定推理可得步長：
（23）
式中αij為j維搜索空間的搜索步長；δij為高斯隸屬函數(shù)參數(shù)。
（3）搜索方向
搜索方向的確定由搜尋個體利己方向、利他方向、以及預動方向這3個方向隨機加權幾何平方?jīng)Q定，其表達式為：
（24）
式中為搜尋個體利己方向；為搜尋個體利他方向；ω是慣性權值；為搜尋個體預動方向；φ1和φ2是[0,1]內(nèi)的常數(shù)。
展開 汽車輕量化材料進程路線及CNF材料技術發(fā)展
還有研究表明，添加CNF能增加橡膠的耐久性，顯著降低輪胎的滾動阻力。美國博拉炭黑公司日前與生物科技企業(yè)美國過程公司(API)簽訂合作開發(fā)協(xié)議，進一步研究將炭黑與納米纖維素相并用，以提高輪胎性能及可持續(xù)性的技術和商業(yè)潛力。博拉炭黑在2017年3月2日的聲明中稱，初步評估表明，兩家公司的產(chǎn)品即“Birla Carbon”牌炭黑和“BioPlus”牌納米纖維素的協(xié)同作用可顯著降低輪胎的滾動阻力。此舉是博拉炭黑著力提升低滾動阻力胎面材料技術的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。
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