《越野車輛動力學(xué)》系列文章：

越野車的性能——影響越野車性能的參數(shù) 已發(fā)布

越野車的性能——可變形路面上的車輛動力學(xué) 已發(fā)布

越野車的性能——平順性 已發(fā)布

越野車的性能——運(yùn)動穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性  已發(fā)布

4.1 越野車機(jī)動的能源與動力源

根據(jù)加利福尼亞州能源協(xié)會(CEC)對輕型貨車的調(diào)查和應(yīng)用低運(yùn)動阻力輪胎的文獻(xiàn)記載可以得出，如果將加利福尼亞州所有的輕型貨車的輪胎全部更換為低滾動阻力輪胎，能量的回收大約相當(dāng)于1135623.53m3 /y的汽油，這是通過優(yōu)化滾動阻力來對能量進(jìn)行回收的結(jié)果。根據(jù)輪胎在反復(fù)變形過程中橡膠的彈性遲滯損失，我們對輪胎在行駛過程中的運(yùn)動阻力進(jìn)行了定量分析，車輛在地面上行駛的過程中，由于橡膠的循環(huán)變形彈性遲滯損失和車輪下方的土壤變形，能拭損失增大。一般來說，要想同時提高越野車的機(jī)動性和燃油效率是一個相互矛盾的技術(shù)問題，因?yàn)樘岣哕囕v的機(jī)動性一般都是以消耗額外的燃油為代價的，而優(yōu)化燃油的消耗則勢必會降低車輛的機(jī)動性。運(yùn)動阻力、 土壤下沉和打滑是決定牽引輪性能的主要因素，其中，運(yùn)動阻力是氣動牽引輪的基本性能參數(shù)，在文獻(xiàn)中有大量的研究表明，運(yùn)動阻力通常會受到輪胎參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)的影響，包括輪胎的傳統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，例如直徑、截面寬度、截面高度、 充氣壓力和載荷與撓度的關(guān)系，這些參數(shù)對輪胎與土 壤之間的相互作用有著不同程度的影響。因此，為了研究車輪與土壤之間的相互作用，首先要弄清楚輪胎的相關(guān)參數(shù)，并對其進(jìn)行定性和定量。

如第3章所述，滾動阻力是行駛中輪胎不斷變形以及在車輪載荷作用下土壤剖面的下沉導(dǎo)致的寄生能量損耗，由于隨機(jī)的車輪動力與彈塑性半無限特征的土壤介質(zhì)相互作用，這個過程十分復(fù)雜，其中機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成了熱能。轉(zhuǎn)換后的能量是橡膠變形（彈性變形）和／或輪胎下方土壤變形（塑性變形）所需能量與車輪軸承之間摩擦所需能量的總和。滾動阻力施加在車輪上，與汽車的行進(jìn)方向相反，由于存在土壤下沉現(xiàn)象，在軟土地面上行駛的車輪必須承受更大的阻力，進(jìn)而導(dǎo)致更大的能量浪費(fèi)，換句話說，滾動阻力可以描述為保持輪胎穩(wěn)定滾動所需要的能量，并且對汽車的燃油利用率有著極大影響。

除了當(dāng)代石油供應(yīng)商的地緣政治動蕩之外，由于原油資源的枯竭，車輛的能源效率成為一個非常重要的課題。輪式拖拉機(jī)的牽引性能作為能源效率的重要指標(biāo)，是拖拉機(jī)車輪與表層土壤之間應(yīng)力－應(yīng)變相互作用的結(jié)果，土壤與車輪的相互作用約占拖拉機(jī)動力損耗的20% ~ 55%，大大地影響到了牽引桿的機(jī)械燃油消耗量，因此，必須對其進(jìn)行詳細(xì)分析來減少牽引能量的損耗，從而使越野車輛獲得最佳的能量效率。因?yàn)樵揭败囕v的尺寸更大，所需要提供的功率也更大，因此，越野車有著更為嚴(yán)重的能量損耗，這也使得對這類車輛的能量流進(jìn)行專門研究是十分有必要的。

本文摘編自《越野車輛動力學(xué)——分析、建模與優(yōu)化》，機(jī)械工業(yè)出版社出版，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。

《越野車輛動力學(xué)——分析、建模與優(yōu)化》基于機(jī)械概念和理論給出了越野車輛系統(tǒng)建模、數(shù)學(xué)描述和性能優(yōu)化分析等問題的相關(guān)方法，主要目的是較為準(zhǔn)確地概述越野汽車的動力學(xué)系統(tǒng)。本書首先建立了與車輛的行駛參數(shù)能夠很好地吻合的數(shù)學(xué)模型，同時還介紹了高效地對在崎嶇不平路面上行駛的車輛進(jìn)行建模以獲得車輛很好性能的方法，以及更快地針對越野車輛進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)、分析的基本原理。本書有助于讀者開發(fā)計算機(jī)程序，并使用一些最優(yōu)選的人工智能方法來對越野車輛動力學(xué)進(jìn)行分析、建模和優(yōu)化。讀者可以根據(jù)需要選擇學(xué)習(xí)。本書可作為高等院校機(jī)械工程、車輛工程、交通運(yùn)輸及相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供對越野車輛感興趣的研究人員和工程技術(shù)人員閱讀參考。