《汽車的行駛阻力》PPT課件.pptVIP

,1.2汽車的行駛阻力,汽車在行駛過程中將會遇到哪些行駛阻力？ 如何保證汽車可以加速或爬坡？,汽車行駛總阻力,胎面與路面接觸部位的相對滑移引起的摩擦阻力，以及懸架彈簧變形時，懸架機構(gòu)各零件之間的摩擦阻力都要消耗能量。,1.2.1滾動阻力Ff,滾動阻力損失：車輪在路面上滾動時，由輪胎與路面間的相互作用力及其引起的相應(yīng)變形所引起的能量損失的總稱。,1.滾動阻力損失的組成,2.輪胎的遲滯損失 輪胎在加載變形時所消耗的能量在卸載恢復(fù)時不能完全收回，一部分能量消耗在輪胎內(nèi)部摩擦損失上，產(chǎn)生熱量，這種損失稱為輪胎的遲滯損失。,彈性輪胎在硬路面上滾動，輪胎在徑向和周向均有變形。 假設(shè)：剛性路面,輪胎的變形簡化：無數(shù)微小彈性體依次被壓縮和恢復(fù)松馳。,以徑向變形討論滾動阻力,va,加載變形區(qū),卸載變形區(qū),OCABO所做的功與ADEBA放出的功之差即為輪胎變形過程的能量損失，稱為輪胎的彈性遲滯損失。能量消耗于輪胎各組成部分相互間的摩擦及橡膠簾線寺物質(zhì)內(nèi)分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化為熱能消失于氣中。,2,3,4,2,3,4,3.從動輪受力分析,Ff1,Ff1,Ff1,f滾動阻力系數(shù),滾動阻力系數(shù)及滾動阻力的計算,從動輪的平衡條件,為克服滾動阻力偶矩Mf1，應(yīng)加之推力為,令,為滾動阻力系數(shù),則,或,因,滾動阻力的計算式為,即車輪滾動時的滾動阻力等于阻力系數(shù)與車輪負荷的乘積,W2驅(qū)動輪的垂直載荷 X2 地面切向反作力，由驅(qū)動力矩Mt的作用產(chǎn)生 T2 驅(qū)動軸對車輪的作用力 Z2 法向反作力（由于輪胎的彈性遲滯損失向前移一個距離a2） Mf2滾動阻力偶矩 r 車輪半徑,4.驅(qū)動輪受力分析,根據(jù)驅(qū)動輪的平衡條件，得,真正驅(qū)動汽車行駛的力是地面切向反作用力X2,它的數(shù)值應(yīng)為驅(qū)動力Ft減去驅(qū)動輪的滾動阻力Ff2,整車的滾動阻力，也可引用上面推導(dǎo)出的公式（1-8）將汽車 在水平面路上直線行駛時的滾動阻力寫成下面公式：,G汽車重力 f滾動阻力系數(shù),式中包含了汽車行駛時輪胎的側(cè)向變形、切向變形、道路變形及懸架零件的摩擦所引起的損失。,滾動阻力系數(shù)的數(shù)值由試驗確定。其數(shù)值與輪胎（結(jié)構(gòu)、材料、氣壓）、道路（路面的種類與狀況）及使用條件（行駛速度與受情況）有關(guān)。,5.影響Ff 的因素,子午線輪胎比斜交輪胎的滾動阻力小20%30；而且隨車速的變化小。 滾動阻力與輪胎的簾線（棉、人造絲、尼龍、鋼絲）和橡膠品質(zhì)有關(guān)。 在保證輪胎有足夠強度和壽命的前提下，減少簾布層數(shù)，可以使胎體減薄而減小滾動阻力系數(shù)。采用合成纖維或鋼絲簾線可以減少簾布層數(shù)。,（1）輪胎結(jié)構(gòu),第二節(jié) 汽車的驅(qū)動力與行駛阻力,（2）氣壓,氣壓越高，輪胎變形及由其產(chǎn)生的遲滯損失就越小，滾動阻力也越小。,氣壓過低，在硬路面上輪胎變形大，滾動阻力系數(shù)增大； 氣壓過高，在軟路面上行駛時，路面產(chǎn)生很大的塑性變形，將留下輪轍，使?jié)L動阻力系數(shù)增大。,由輪胎與土壤之間的粘著性所致,（3）路面條件,滾動阻力系數(shù) f 的數(shù)值,在堅硬、平整且干燥的路面上，滾動阻力系數(shù)最小。 路面不平時，滾動阻力系數(shù)將成倍增長。因為路面不平引起的輪胎和懸掛機件的附加變形及減振器內(nèi)產(chǎn)生的阻力要成倍地消耗能量。 在松軟路面上，由于塑性變形最大，使?jié)L動阻力系數(shù)增加很多。,ua高 f 大 車速在50km/h以下時，滾動阻力系數(shù)變化不大。 車速在100km/h以上時，滾動阻力系數(shù)增長較快。 車速達到某一高速時，如150200km/h左右，滾動阻力系數(shù)迅速增長。,（4）車速 ua,輪胎的兩個最重要參數(shù)：極限速度和承載量。,臨界車速（最高車速） 當汽車車速超過臨界車速時，輪胎會出現(xiàn)駐波現(xiàn)象，其周緣呈明顯的波浪狀，且輪胎溫度快速增加。 后果是大量發(fā)熱導(dǎo)致輪胎破損或爆胎。,駐波現(xiàn)象：在高速行駛時，輪胎離開地面后因變形所產(chǎn)生的扭曲并不立即恢復(fù)，其殘余變形形成了一種波，這就是駐波。此時輪胎周緣不再是圓形，而呈明顯的波浪形。輪胎剛離開地面時波的振幅最大，它按指數(shù)規(guī)律沿輪胎圓周衰減。,貨車（輪胎氣壓高，行駛速度低 f=0.0076+0.000056ua,轎車,在進行汽車動力性分析時，一般取良好硬路面上的滾動阻力系數(shù)值。,當va50km/h時，f值可按下式估算,（1）壓力阻力（占90）,汽車相對于空氣運動時，空氣作用在汽車前部的壓力稱為空氣阻力。,作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力,1.2.2.空氣阻力FW,（2）摩擦阻力（810）,由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。（與車身表面質(zhì)量及表面積有關(guān)）,1.空氣阻力的組成,由汽車前后部壓力差所引起的阻力稱為形狀阻力。 汽車行駛時，空氣流經(jīng)車身，在汽車前方，空氣相對被壓縮，壓力升高；在車身尾部和圓角處，空氣稀薄，形成渦流，引起負壓。 形狀阻力與車身主體形狀有關(guān)，約點空氣阻力的55%60%。 車頭、車尾的形狀及擋風(fēng)玻璃的傾角等是影響形狀阻力的主要因素。,1）形狀阻力,壓力阻力包括4個部分,后視鏡,突出于車身表面的部分所引起的空氣阻力，稱為干擾阻力。,2）干擾阻力,后視鏡設(shè)計 也要注重流線形,門把手,懸架導(dǎo)向桿和傳動軸,3）誘導(dǎo)阻力,汽車上下部壓力差（即升力）在水平方向上的分力，約占空氣阻力的5%8%,由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力,發(fā)動機冷卻系、車身內(nèi)通風(fēng)等所需空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時形成的阻力。約占空氣阻力的10%15%,4）內(nèi)循環(huán)阻力,CD空氣阻力系數(shù)，無因次系數(shù)，主要取決于車身形狀,2.空氣阻力FW的計算,A迎風(fēng)面積，m2 空氣密度 vr汽車與空氣的相對速度，m/s,物理意義：單位動壓力 在每平方米迎風(fēng)面積上產(chǎn)生的空氣阻力。,無風(fēng)時，汽車行駛速度以va(km/h)計,空氣阻力與空氣阻力系數(shù)CD及迎風(fēng)面積A成正比。 從結(jié)構(gòu)上降低空氣阻力主要應(yīng)從降低空氣阻力系數(shù)CD入手。 空氣阻力與速度的平方成正比，行駛速度愈高，空氣阻力愈大，空氣阻力相對于滾動阻力的比率就會顯著增加。,發(fā)動機罩向前下方傾斜，面與面的交接處為大圓弧的圓柱面。,3.汽車阻力系數(shù)CD,1）車身前部,CD值的大小和汽車外形關(guān)系極大，要降低CD值就要求汽車外形的流線型好?？梢酝ㄟ^風(fēng)洞試驗測定。,課下自查，什么是風(fēng)洞試驗？,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀,擋風(fēng)玻璃為圓弧狀，盡可能躺平且與中部拱起的車頂蓋圓滑過渡。前窗與水平線夾角為30左右時，CD值最低。 前后玻璃支柱應(yīng)圓滑，窗框高出玻璃面的高度應(yīng)盡可能小。,用埋入式大燈、小燈、雨刷和門把，燈的玻璃罩與車頭、車尾組成圓滑的整體。 后視鏡等突出物體的形狀應(yīng)接近流線型。,拱形保險杠之下的杠與車頭連成連續(xù)圓滑的整體。 在保險杠之下的車頭處，安裝適當長度的向前方或前下方伸出的阻流板，雖然它本身會產(chǎn)生一定的阻力，但它能抑制車頭處較大的渦流產(chǎn)生，使整車的氣流狀態(tài)得以改善。,車輪蓋應(yīng)與輪胎相平,在側(cè)視圖上，汽車應(yīng)前低后高，使車身呈12的負迎角。 可以減少流入車底的空氣量，使CD值下降，并可減少升力。,2）整車,在俯視圖上，車身兩側(cè)應(yīng)為腰鼓形，前端呈半圓形，后端有此收縮。,在汽車側(cè)視圖上，后窗玻璃與水平線呈25以下的稱為快（直）背式車身；呈2550的稱為艙背式車身。 最好采用艙背式或快（直）背式,3）汽車后部,艙背式 Hatch back,Fiat 127 1 h sst,直背式 Fast back,2006-Mercedes-Benz-CLS55-AMG-1,直背式 Fast back,Porsche 356,直背式 Fast back,在汽車后端安裝凸起的擾流板。 具有阻滯作用，使流過車身上表面的氣充速度降低，從而降低垂直于后窗表面的負壓力的絕對值，使空氣阻力減小。,當車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低,安裝后擾流板,應(yīng)安裝后擾流板,在外觀上有行李箱的稱為折背式車身，它的后窗玻璃與不平線應(yīng)盡可能呈30角，并采用短而高的行李箱。,折背式 notch back,后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu),后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu),所有零件在車身底部應(yīng)盡量齊平，最好有平滑的底板蓋住底部。 蓋板從車身中部或從車輪以后上翹約6角，這樣可以順利地引導(dǎo)車身下的氣流流向尾部，減少在汽車 尾部形成的渦流，使CD值下降。,4）車身底部,底部比較凌亂,恰當選擇進出風(fēng)口的位置、尺寸和形狀，很好地設(shè)計通風(fēng)道，在保證冷卻效果的前提下，盡量減小空氣內(nèi)循環(huán)阻力。,5）發(fā)動機冷卻通風(fēng)系統(tǒng),冷卻前制動器,冷卻前制動器,冷卻發(fā)動機和制動器,冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng),冷卻發(fā)動機和前制動器,冷卻后制動器,為發(fā)動機提供充足的空氣,減小CD值要遵循的要點總結(jié)：,汽車的CD值在不斷地降低，如奧迪100-型轎車在奧迪100-的基礎(chǔ)上采用優(yōu)化措施，使CD值由原來的0.42降至0.30。預(yù)計未來，實際使用的轎車在CD值可達0.2。,試驗表明，空氣阻力系數(shù)每降低10%，燃油節(jié)省7%左右。,貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，貨車的外形設(shè)計也采用了減小CD值的方法。駕駛室頂蓋、擋風(fēng)玻璃及前臉在側(cè)視圖上具有大的圓弧，特別是整個駕駛室呈楔形的設(shè)計，可大幅度減小 CD值。,迎風(fēng)面積：指汽車行駛時受迎面空氣流直接沖擊的面積，即汽車在垂直于行駛方向的平面上的投影面積。,4.汽車的迎風(fēng)面積,估算公式,載貨汽車,載貨汽車,B輪距 B1車寬 H車高 各類汽車的空氣阻力系數(shù)CD和迎風(fēng)面積A的數(shù)值見表1-6,一些常見車型的空氣阻力系數(shù),汽車重力在平行于路面方向上的分力，稱為汽車的上坡阻力。,1.2.3.上坡阻力Fi,道路坡度調(diào)用坡高與底長之比的百分數(shù)來表示，即：,一些常見路面的坡度,一般道路的坡度均較小，當1015時,當坡度較大時，按式1-12計算誤差較大，要按（1-11）計算,（1-12）,上坡阻力與滾動阻力均屬于與道路有關(guān)的阻力，均與車重成正比，有時把這兩種阻力合在一起稱為道路阻力,在坡路上,所以,令,稱為道