汽車行駛阻力實(shí)用教案

1、第一節(jié)第一節(jié) 汽車行駛汽車行駛(xngsh)(xngsh)阻力阻力第1頁(yè)/共43頁(yè)第一頁(yè)，共43頁(yè)。一、穩(wěn)定行駛阻力一、穩(wěn)定行駛阻力(zl)(zl) 1. 1.車輪阻力車輪阻力(zl) (zl) 2. 2.空氣阻力空氣阻力(zl) (zl) 3. 3.上坡阻力上坡阻力(zl)/(zl)/坡坡度阻力度阻力(zl) (zl) 第2頁(yè)/共43頁(yè)第二頁(yè)，共43頁(yè)。1.1.車輪車輪(ch ln)(ch ln)阻力阻力FRFR組成：組成：1 1）輪胎滾動(dòng)阻力）輪胎滾動(dòng)阻力 2 2）路面阻力）路面阻力 3 3）輪胎側(cè)偏阻力）輪胎側(cè)偏阻力1 1）輪胎滾動(dòng)）輪胎滾動(dòng)(gndng)(gndng)阻力阻力FgFg第

2、3頁(yè)/共43頁(yè)第三頁(yè)，共43頁(yè)。a.a.變形變形(bin xng)(bin xng)阻力阻力輪胎在滾動(dòng)時(shí)，有兩種變形輪胎在滾動(dòng)時(shí)，有兩種變形(bin xng)(bin xng)： 徑向變形徑向變形(bin xng) (bin xng) 周向變形周向變形(bin xng)(bin xng)第4頁(yè)/共43頁(yè)第四頁(yè)，共43頁(yè)。b.b.摩擦阻力摩擦阻力 a) a) 胎面與路面的摩擦胎面與路面的摩擦 b) b) 輪胎輪胎(lnti)(lnti)變形使外胎與內(nèi)胎，內(nèi)變形使外胎與內(nèi)胎，內(nèi)胎與墊帶之間胎與墊帶之間第5頁(yè)/共43頁(yè)第五頁(yè)，共43頁(yè)。2 2）路面阻力）路面阻力a.a.不平路面阻力不平路面阻力FbF

3、b懸掛系統(tǒng)懸掛系統(tǒng)(xtng)(xtng)零件摩擦零件摩擦b.b.柔性路面阻力柔性路面阻力FxFxc.c.積水路面阻力積水路面阻力FsFs第6頁(yè)/共43頁(yè)第六頁(yè)，共43頁(yè)。第7頁(yè)/共43頁(yè)第七頁(yè)，共43頁(yè)。第8頁(yè)/共43頁(yè)第八頁(yè)，共43頁(yè)。第9頁(yè)/共43頁(yè)第九頁(yè)，共43頁(yè)。第10頁(yè)/共43頁(yè)第十頁(yè)，共43頁(yè)。3) 3) 輪胎輪胎(lnti)(lnti)側(cè)偏阻力側(cè)偏阻力第11頁(yè)/共43頁(yè)第十一頁(yè)，共43頁(yè)。第12頁(yè)/共43頁(yè)第十二頁(yè)，共43頁(yè)。第13頁(yè)/共43頁(yè)第十三頁(yè)，共43頁(yè)。第14頁(yè)/共43頁(yè)第十四頁(yè)，共43頁(yè)。第15頁(yè)/共43頁(yè)第十五頁(yè)，共43頁(yè)。ZfFRRRF- -車輪車輪(ch (c

4、h ln)ln)阻力，阻力，N NRf- -車輪阻力車輪阻力(zl)(zl)系數(shù)系數(shù)Z-Z-車輪車輪(ch ln)(ch ln)法法向反力向反力,N,N第16頁(yè)/共43頁(yè)第十六頁(yè)，共43頁(yè)。第17頁(yè)/共43頁(yè)第十七頁(yè)，共43頁(yè)。影響車輪阻力的因素影響車輪阻力的因素(yn s)(yn s)： 1 1）車重：輪胎變形）車重：輪胎變形，ff 2 2）路面：路面塑性變形大，）路面：路面塑性變形大，ff 3 3）輪胎結(jié)構(gòu)：子午胎比普通胎剛度好變形小，）輪胎結(jié)構(gòu)：子午胎比普通胎剛度好變形小，f f 4 4）輪胎氣壓：氣壓）輪胎氣壓：氣壓，變形，變形，ff；壞路，；壞路，ff 5 5）車速：當(dāng)）車速：當(dāng)Va

5、Va50km/h50km/h，fc fc 當(dāng)當(dāng)VaVa100100，f f 當(dāng)當(dāng)VaVa150150200200，當(dāng)，當(dāng)VaVa，振動(dòng)，振動(dòng)HzHz，輪胎周向，側(cè)向扭曲變形，輪胎周向，側(cè)向扭曲變形，ff第18頁(yè)/共43頁(yè)第十八頁(yè)，共43頁(yè)。2.2.空氣阻力空氣阻力定義：汽車直線行駛時(shí)，空氣作用力在行駛方向上的分力。定義：汽車直線行駛時(shí)，空氣作用力在行駛方向上的分力。1 1）組成：）組成： 壓差阻力：車外形狀、形狀阻力壓差阻力：車外形狀、形狀阻力 誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向投影誘導(dǎo)阻力：空氣升力在水平方向投影(tuyng)(tuyng) 表面阻力：空氣有粘度表面阻力：空氣有粘度 內(nèi)部阻力：流經(jīng)

6、散熱器，發(fā)動(dòng)機(jī)，車箱的阻力內(nèi)部阻力：流經(jīng)散熱器，發(fā)動(dòng)機(jī)，車箱的阻力 干擾阻力：表面突起物，車門(mén)把手，后視鏡底盤(pán)干擾阻力：表面突起物，車門(mén)把手，后視鏡底盤(pán) 其中，壓差和誘導(dǎo)阻力：其中，壓差和誘導(dǎo)阻力：50% 50% 90% 90% 內(nèi)部阻力：內(nèi)部阻力：2% 2% 11%11% 表面阻力：表面阻力：3% 3% 30%30%第19頁(yè)/共43頁(yè)第十九頁(yè)，共43頁(yè)。第20頁(yè)/共43頁(yè)第二十頁(yè)，共43頁(yè)。第21頁(yè)/共43頁(yè)第二十一頁(yè)，共43頁(yè)。第22頁(yè)/共43頁(yè)第二十二頁(yè)，共43頁(yè)。第23頁(yè)/共43頁(yè)第二十三頁(yè)，共43頁(yè)。為了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和乘坐艙內(nèi)換氣而引起空氣氣流通過(guò)車身內(nèi)部為了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和乘坐艙內(nèi)換氣而

7、引起空氣氣流通過(guò)車身內(nèi)部(nib)(nib)所產(chǎn)生的阻力所產(chǎn)生的阻力- -內(nèi)循環(huán)阻力。內(nèi)循環(huán)阻力。第24頁(yè)/共43頁(yè)第二十四頁(yè)，共43頁(yè)。2 2）計(jì)算方法：）計(jì)算方法： 空氣對(duì)物體的阻力與下列因素有關(guān)。空氣對(duì)物體的阻力與下列因素有關(guān)。 流速流速V V： 對(duì)汽車來(lái)說(shuō)，相對(duì)速度對(duì)汽車來(lái)說(shuō)，相對(duì)速度V= VaV= VaVfVf 密度：密度： 空氣密度，在一定條件下是常數(shù)空氣密度，在一定條件下是常數(shù) 迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積(min j) A (min j) A ：與車形有關(guān)：與車形有關(guān) 無(wú)因次的空氣阻力系數(shù)無(wú)因次的空氣阻力系數(shù): :22ACFwDDC第25頁(yè)/共43頁(yè)第二十五頁(yè)，共43頁(yè)。在一般動(dòng)力計(jì)算中，

8、認(rèn)為空氣阻力作用在一般動(dòng)力計(jì)算中，認(rèn)為空氣阻力作用(zuyng)(zuyng)在風(fēng)壓中心，在風(fēng)壓中心，式中：式中：CW-CW-空氣阻力系數(shù)，實(shí)驗(yàn)得出；空氣阻力系數(shù)，實(shí)驗(yàn)得出；A-A-迎面面積，汽車在行駛方向的投影，迎面面積，汽車在行駛方向的投影，m2 m2 ；V-V-相對(duì)速度，相對(duì)速度，km/hkm/h。第26頁(yè)/共43頁(yè)第二十六頁(yè)，共43頁(yè)。3 3）影響）影響(yngxing)(yngxing)空氣阻力因素空氣阻力因素 （1 1）車速：）車速： 與與 V2 V2成正比關(guān)系，而功率則與成正比關(guān)系，而功率則與V3V3成正比關(guān)系成正比關(guān)系 （2 2）表面：突出物及光潔）表面：突出物及光潔 （3 3

9、）A A：車型，：車型，HH為好為好 （4 4）CW CW ：車身形狀（流線型好）：車身形狀（流線型好）第27頁(yè)/共43頁(yè)第二十七頁(yè)，共43頁(yè)。由于乘坐空間的制約由于乘坐空間的制約A A變化不大變化不大, ,但但CWCW變化較大。變化較大。195019507070年年 CW =0.4 CW =0.40.60.619901990年年CW =0.25CW =0.250.400.40概念車概念車CW =0.2CW =0.2帕薩特帕薩特 (Passat ) CD= 0.28 (Passat ) CD= 0.28 CDCD大小對(duì)轎車（高速）汽車大小對(duì)轎車（高速）汽車(qch)(qch)的性能影響極大。的

10、性能影響極大。第28頁(yè)/共43頁(yè)第二十八頁(yè)，共43頁(yè)。第29頁(yè)/共43頁(yè)第二十九頁(yè)，共43頁(yè)。3 3坡度坡度(pd)(pd)阻力：阻力：汽車重力沿坡道的分力。汽車重力沿坡道的分力。車輛在坡道上受力情況如圖所示。車輛在坡道上受力情況如圖所示。第30頁(yè)/共43頁(yè)第三十頁(yè)，共43頁(yè)。坡度坡度(pd)(pd)阻力阻力FiFi Fi=GsinGtanFi=GsinGtanG i G i 式中：式中：GG汽車重力汽車重力 坡度坡度(pd)(pd)角角 i i坡度坡度(pd)(pd)第31頁(yè)/共43頁(yè)第三十一頁(yè)，共43頁(yè)。 二、動(dòng)態(tài)行駛阻力 在車速變化時(shí)，除了上述各項(xiàng)阻力外還出現(xiàn)了慣性力，也包括旋轉(zhuǎn)質(zhì)量引起

11、(ynq)的慣性力矩。第32頁(yè)/共43頁(yè)第三十二頁(yè)，共43頁(yè)。 1. 1.平移質(zhì)量的加速平移質(zhì)量的加速(ji s)(ji s)與減速與減速 車輛加速車輛加速(ji s)(ji s)時(shí)出現(xiàn)了平移加速時(shí)出現(xiàn)了平移加速(ji (ji s)s)阻力阻力 式中：一汽車加速式中：一汽車加速(ji s)(ji s)度，加速度，加速(ji (ji s)s)時(shí)時(shí)0 0，減，減速時(shí)速時(shí)0 0。dtdvmFjtdtdvdtdvdtdv第33頁(yè)/共43頁(yè)第三十三頁(yè)，共43頁(yè)。2.2.旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加速與減速旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加速與減速車輛加速時(shí)，車上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)車輛加速時(shí)，車上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)(xingyng)(xi

12、ngyng)增加，引起了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加速阻增加，引起了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的加速阻力力 式中：式中：II折算到驅(qū)動(dòng)輪上的全部旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣折算到驅(qū)動(dòng)輪上的全部旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；量和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；一車輪的角加速度；一車輪的角加速度；rdrd一車輪動(dòng)態(tài)半徑。一車輪動(dòng)態(tài)半徑。dtdrIFdjrdtd第34頁(yè)/共43頁(yè)第三十四頁(yè)，共43頁(yè)。第35頁(yè)/共43頁(yè)第三十五頁(yè)，共43頁(yè)。 圖圖2-262-26畫(huà)出了必須考慮的旋轉(zhuǎn)部件情況畫(huà)出了必須考慮的旋轉(zhuǎn)部件情況(qngkung)(qngkung)各旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到車輪各旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到車輪上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的總和按下式上的轉(zhuǎn)動(dòng)

13、慣量以及車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的總和按下式計(jì)算。計(jì)算。式中：式中：ImIm發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； Ic Ic傳動(dòng)軸、差速器等轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；傳動(dòng)軸、差速器等轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； IR IR全部車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和；全部車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量總和； ig ig變速器速比；變速器速比； i0 i0主減速器速比。主減速器速比。mgCRIiiIiII22020第36頁(yè)/共43頁(yè)第三十六頁(yè)，共43頁(yè)。dtdVmdtdVrIdtdVmFFFdjrjtj2第37頁(yè)/共43頁(yè)第三十七頁(yè)，共43頁(yè)。汽車汽車(qch)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù) 第38頁(yè)/共43頁(yè)第三十八頁(yè)，共43頁(yè)。第39頁(yè)/共43頁(yè)第三十九頁(yè)，共43頁(yè)。第40頁(yè)/共43頁(yè)第四十頁(yè)，共43頁(yè)。第41頁(yè)/共43頁(yè)第四十一頁(yè)，共43頁(yè)。思考題：思考題：1.簡(jiǎn)述車輪阻力的組成簡(jiǎn)述車輪阻力的組成2.判斷：汽車在水層厚度較大的積判斷：汽車在水層厚度較