轮胎作为汽车与路面接触的唯一部件,其力学特性直接影响汽车的动力性、操纵稳定性、乘车舒适性、安全性及燃油经济性等性能。汽车轮胎稳态滚动阻力作为轮胎力学特性之一,对汽车的燃油经济性、轮胎使用寿命、驱动制动及汽车操纵性能具有重要的影响,也是轮胎结构设计中的重点研究课题。目前,汽车轮胎稳态滚动阻力的研究主要是以室内台架实验为主,道路实验为辅,其实验方法仍依赖于大型进口实验装置和在标准工况下的分析,而轮胎滚动阻力理论模型依靠大量实验数据为基础的经验模型为指导,缺少如何通过轮胎稳态滚动阻力理论模型分析其变化规律并结合多工况实验的深入研究;轮胎滚动过程的柔性变形是产生轮胎滚动能耗的直接原因,如何通过理论模型预测轮胎滚动变形特征仍然没有得到很好的解决;开发有理论基础且易于操作实现的评价轮胎稳态滚动阻力的新方法也是亟待解决的问题;轮胎稳态滚动阻力影响因素较多,现阶段轮胎滚动阻力分析大多是以某单工况影响因素分析,缺乏综合考虑多工况轮胎稳态滚动阻力机理的深入研究;在行驶工况下的轮胎滚动能耗性能研究还存在不足,包括时间、定位角及磨损等工况;针对上述汽车轮胎稳态滚动阻力研究现存问题,本文开展理论研究、装置开发、仿真分析及试验分析与验证工作,主要研究内容如下:（1）建立了考虑轮胎任意垂向载荷压力分布、轮胎与路面滚动接触、胎体柔性变形以及轮胎滚动能耗等的轮胎柔性环变形模型,利用耗散系统的哈密尔顿原理推导了轮胎柔性环拉格朗日方程,建立了轮胎柔性环动力学方程;利用模态展开法对分布载荷轮胎柔性环变形模型降阶求解;搭建了轮胎实验模态装置,辨识分布载荷柔性环轮胎模型的各向刚度和阻尼系数等参数,该模型能表达平面内轮胎滚动变形特征及变化规律,仿真分析了载荷、速度、充气压力及切向力等多工况下的滚动轮胎径向变形和切向变形特征;（2）基于（1）中轮胎柔性环变形模型,建立了轮胎柔性环滚动阻力理论模型。推导了轮胎稳态滚动阻力中的临界阻尼和临界速度的解析表达式,建立了考虑轮胎前后接触角的滚动模型,能够预测轮胎高速行驶下的驻波现象,揭示了轮胎稳态滚动阻力随速度增加发生突变的机理,仿真分析了轮胎柔性环滚动阻力随载荷、速度及充气压力的变化规律,以及滚动轮胎前后接触角变化规律,揭示了阻尼参数对轮胎稳态滚动阻力作用机理;（3）提出了单点激励单点拾振频响函数轮胎滚柔性环模态参数辨识方法。利用轮胎柔性环模态坐标的动力学方程,建立了轮胎单自由度与多自由模态坐标动力学方程,解释系统振动迟滞阻尼产生能量损耗的机理,建立了系统粘性阻尼和结构阻尼的关系;利用半功率带宽法分析轮胎频响函数,基于应变模态法原理提出了轮胎模态损耗因子模型;搭建了基于该方法的轮胎模态测试装置,开展了单PVDF（聚偏氟乙烯）压电薄膜传感器拾振和力锤单点激振的轮胎模态实验方法,利用该方法获快速分析轮胎稳态滚动阻力,实现快速、高效、经济的轮胎滚动阻力评价机制,证明了该方法的可行性;（4）为获取轮胎滚动过程中的真实变形特征和稳态滚动阻力实验数据以及验证轮胎柔性环滚动阻力模型的准确性,建立了轮胎胎内传感测试系统以及轮胎滚动接触印迹长度与加速度之间的解算方法;实施了搭载胎内传感测试系统的整车多工况道路实验,解决了滚动轮胎径向加速度和切向加速度与重力加速度的耦合问题;研究了多工况下轮胎接触印迹内的滚动径向和切向加速度特征,计算了轮胎滚动过程中的径向和切向变形特征以及轮胎滚动过程中能量功率分布特征,并验证了建立的轮胎柔性环变形模型的正确性;研究了轮胎稳态滚动阻力实验方法及特点,开展了转鼓式轮胎滚动阻力实验平台精度分析;研究了涵盖载荷、速度及充气压力等多工况轮胎稳态滚动阻力实验分析及验证了轮胎柔性环稳态滚动阻力模型,并建立了轮胎滚动阻力与充气压力相关经验模型,实验验证了模型;（5）开展了涉及行驶时间、定位角（侧偏角与侧倾角）及磨损等行驶工况的轮胎滚动能耗扩展工况研究;首先分析了胎面橡胶能量损耗特性,通过压缩、碰撞回弹及DMA实验分析橡胶材料的粘弹滞后性能,分析了材料能量损耗性能与轮胎滚动阻力的关系;研究了轮胎滚动阻力随时间工况的变化规律,提出了轮胎滚动阻力与转动时间有关的经验模型及轮胎温度与测试时间相关经验模型并进行了实验验证模型,具有预测轮胎滚动阻力随其变化的能力;推导了考虑轮胎侧偏角和侧倾角的轮胎滚动阻力模型,并实验验证了模型正确性;研究了磨损工况对轮胎滚动阻力的影响,定量分析了轮胎磨损与滚动阻力系数的关系。