第二章 轮胎力学

2.2.2 侧滑轮胎的变形和侧向力

    一般而言，轮胎力通过轮胎与地面的接地区域而发生作用。一个伴有侧向滑动的轮胎如图2.4所示，在其接地区及外周将会发生变形：图a表示从轮胎的纵向和侧向观察到的轮胎变形；图b为俯视观察到的轮胎接地区及其外周的变形。

图2.4 侧偏情况下轮胎的变形

a）纵向和侧向观察b）俯视观察

    从轮胎接地区的前部看，轮胎变形的方向几乎与轮胎行驶的方向平行，这部分与地面之间并未产生相对滑动。如果轮胎侧偏角较小时，整个轮胎接地区同样地保持与轮胎行驶方向平行且与地面不发生相对滑动，而轮胎接地区的后端产生的侧向变形则达到最大。

    当侧偏角增大时，轮胎接地区的前端仍保持与轮胎行驶方向几乎平行。而接近接地区中心附近，随着变形的减缓，侧向变形在接地区某处达到最大。此后，轮胎接地区滑离轮胎的中心线，且侧向变形不再增加。

    如果轮胎侧偏角再进一步增大，则侧向变形最大的点会迅速地移向前方。当轮胎的侧偏角达到10°～12°时，接地区将不再平行于轮胎行驶方向，而是前、后部产生与轮心几乎对称的变形。此时，可认为接地区的所有部分都产生了相对于地面的滑动。

    轮胎这样的侧向变形产生了一个作用于轮胎接地区的侧向力，它的分布与轮胎变形的分布相对应。在小侧偏角情况下，轮胎的这种侧向力通常被称作侧偏力。从轮胎的侧向变形来看，产生的侧向力其作用点不一定与轮胎接地区的中心重合，因此会绕轮胎接地区的中心产生一个力矩，即所谓的“回正力矩”，其作用方向是使轮胎侧偏角减小。

2.2.3 轮胎的外倾和侧向力

    如图2.5所示，轮胎旋转平面与铅垂平面之间的夹角称为轮胎外倾角。如果轮胎保持外倾角Φ不变，并在水平面内作自由转动，则其轨迹应该如图2.5所示，即为圆心在O点且半径为R/sin的一段圆弧。如果具有外倾角的轮胎不能作这样的圆周运动，而是强制其只作直线运动，则它将会受到图中所示的力P的作用，这一由轮胎相对地面外倾而产生的力被称之为外倾侧向力。

图2.5 具有外倾角且在外倾侧向力作用下的轮胎