汽车行驶阻力实用教案

1、第一节第一节 汽车行驶汽车行驶(xngsh)(xngsh)阻力阻力第1页/共43页第一页，共43页。一、稳定行驶阻力一、稳定行驶阻力(zl)(zl) 1. 1.车轮阻力车轮阻力(zl) (zl) 2. 2.空气阻力空气阻力(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页/共43页第二页，共43页。1.1.车轮车轮(ch ln)(ch ln)阻力阻力FRFR组成：组成：1 1）轮胎滚动阻力）轮胎滚动阻力 2 2）路面阻力）路面阻力 3 3）轮胎侧偏阻力）轮胎侧偏阻力1 1）轮胎滚动）轮胎滚动(gndng)(gndng)阻力阻力FgFg第

2、3页/共43页第三页，共43页。a.a.变形变形(bin xng)(bin xng)阻力阻力轮胎在滚动时，有两种变形轮胎在滚动时，有两种变形(bin xng)(bin xng)： 径向变形径向变形(bin xng) (bin xng) 周向变形周向变形(bin xng)(bin xng)第4页/共43页第四页，共43页。b.b.摩擦阻力摩擦阻力 a) a) 胎面与路面的摩擦胎面与路面的摩擦 b) b) 轮胎轮胎(lnti)(lnti)变形使外胎与内胎，内变形使外胎与内胎，内胎与垫带之间胎与垫带之间第5页/共43页第五页，共43页。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悬挂系统悬挂系统(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.积水路面阻力积水路面阻力FsFs第6页/共43页第六页，共43页。第7页/共43页第七页，共43页。第8页/共43页第八页，共43页。第9页/共43页第九页，共43页。第10页/共43页第十页，共43页。3) 3) 轮胎轮胎(lnti)(lnti)侧偏阻力侧偏阻力第11页/共43页第十一页，共43页。第12页/共43页第十二页，共43页。第13页/共43页第十三页，共43页。第14页/共43页第十四页，共43页。第15页/共43页第十五页，共43页。ZfFRRRF- -车轮车轮(ch (c

4、h ln)ln)阻力，阻力，N NRf- -车轮阻力车轮阻力(zl)(zl)系数系数Z-Z-车轮车轮(ch ln)(ch ln)法法向反力向反力,N,N第16页/共43页第十六页，共43页。第17页/共43页第十七页，共43页。影响车轮阻力的因素影响车轮阻力的因素(yn s)(yn s)： 1 1）车重：轮胎变形）车重：轮胎变形，ff 2 2）路面：路面塑性变形大，）路面：路面塑性变形大，ff 3 3）轮胎结构：子午胎比普通胎刚度好变形小，）轮胎结构：子午胎比普通胎刚度好变形小，f f 4 4）轮胎气压：气压）轮胎气压：气压，变形，变形，ff；坏路，；坏路，ff 5 5）车速：当）车速：当Va

5、Va50km/h50km/h，fc fc 当当VaVa100100，f f 当当VaVa150150200200，当，当VaVa，振动，振动HzHz，轮胎周向，侧向扭曲变形，轮胎周向，侧向扭曲变形，ff第18页/共43页第十八页，共43页。2.2.空气阻力空气阻力定义：汽车直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。定义：汽车直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。1 1）组成：）组成： 压差阻力：车外形状、形状阻力压差阻力：车外形状、形状阻力 诱导阻力：空气升力在水平方向投影诱导阻力：空气升力在水平方向投影(tuyng)(tuyng) 表面阻力：空气有粘度表面阻力：空气有粘度 内部阻力：流经

6、散热器，发动机，车箱的阻力内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力 干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘干扰阻力：表面突起物，车门把手，后视镜底盘 其中，压差和诱导阻力：其中，压差和诱导阻力：50% 50% 90% 90% 内部阻力：内部阻力：2% 2% 11%11% 表面阻力：表面阻力：3% 3% 30%30%第19页/共43页第十九页，共43页。第20页/共43页第二十页，共43页。第21页/共43页第二十一页，共43页。第22页/共43页第二十二页，共43页。第23页/共43页第二十三页，共43页。为了发动机冷却和乘坐舱内换气而引起空气气流通过车身内部为了发动机冷却和乘坐舱内换气而

7、引起空气气流通过车身内部(nib)(nib)所产生的阻力所产生的阻力- -内循环阻力。内循环阻力。第24页/共43页第二十四页，共43页。2 2）计算方法：）计算方法： 空气对物体的阻力与下列因素有关。空气对物体的阻力与下列因素有关。 流速流速V V： 对汽车来说，相对速度对汽车来说，相对速度V= VaV= VaVfVf 密度：密度： 空气密度，在一定条件下是常数空气密度，在一定条件下是常数 迎风面积迎风面积(min j) A (min j) A ：与车形有关：与车形有关 无因次的空气阻力系数无因次的空气阻力系数: :22ACFwDDC第25页/共43页第二十五页，共43页。在一般动力计算中，

8、认为空气阻力作用在一般动力计算中，认为空气阻力作用(zuyng)(zuyng)在风压中心，在风压中心，式中：式中：CW-CW-空气阻力系数，实验得出；空气阻力系数，实验得出；A-A-迎面面积，汽车在行驶方向的投影，迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 m2 ；V-V-相对速度，相对速度，km/hkm/h。第26页/共43页第二十六页，共43页。3 3）影响）影响(yngxing)(yngxing)空气阻力因素空气阻力因素 （1 1）车速：）车速： 与与 V2 V2成正比关系，而功率则与成正比关系，而功率则与V3V3成正比关系成正比关系 （2 2）表面：突出物及光洁）表面：突出物及光洁 （3 3

9、）A A：车型，：车型，HH为好为好 （4 4）CW CW ：车身形状（流线型好）：车身形状（流线型好）第27页/共43页第二十七页，共43页。由于乘坐空间的制约由于乘坐空间的制约A A变化不大变化不大, ,但但CWCW变化较大。变化较大。195019507070年年 CW =0.4 CW =0.40.60.619901990年年CW =0.25CW =0.250.400.40概念车概念车CW =0.2CW =0.2帕萨特帕萨特 (Passat ) CD= 0.28 (Passat ) CD= 0.28 CDCD大小对轿车（高速）汽车大小对轿车（高速）汽车(qch)(qch)的性能影响极大。的

10、性能影响极大。第28页/共43页第二十八页，共43页。第29页/共43页第二十九页，共43页。3 3坡度坡度(pd)(pd)阻力：阻力：汽车重力沿坡道的分力。汽车重力沿坡道的分力。车辆在坡道上受力情况如图所示。车辆在坡道上受力情况如图所示。第30页/共43页第三十页，共43页。坡度坡度(pd)(pd)阻力阻力FiFi Fi=GsinGtanFi=GsinGtanG i G i 式中：式中：GG汽车重力汽车重力 坡度坡度(pd)(pd)角角 i i坡度坡度(pd)(pd)第31页/共43页第三十一页，共43页。 二、动态行驶阻力 在车速变化时，除了上述各项阻力外还出现了惯性力，也包括旋转质量引起

11、(ynq)的惯性力矩。第32页/共43页第三十二页，共43页。 1. 1.平移质量的加速平移质量的加速(ji s)(ji s)与减速与减速 车辆加速车辆加速(ji s)(ji s)时出现了平移加速时出现了平移加速(ji (ji s)s)阻力阻力 式中：一汽车加速式中：一汽车加速(ji s)(ji s)度，加速度，加速(ji (ji s)s)时时0 0，减，减速时速时0 0。dtdvmFjtdtdvdtdvdtdv第33页/共43页第三十三页，共43页。2.2.旋转质量的加速与减速旋转质量的加速与减速车辆加速时，车上旋转质量的转速也相应车辆加速时，车上旋转质量的转速也相应(xingyng)(xi

12、ngyng)增加，引起了旋转质量的加速阻增加，引起了旋转质量的加速阻力力 式中：式中：II折算到驱动轮上的全部旋转部件的转动惯折算到驱动轮上的全部旋转部件的转动惯量和车轮的转动惯量；量和车轮的转动惯量；一车轮的角加速度；一车轮的角加速度；rdrd一车轮动态半径。一车轮动态半径。dtdrIFdjrdtd第34页/共43页第三十四页，共43页。第35页/共43页第三十五页，共43页。 图图2-262-26画出了必须考虑的旋转部件情况画出了必须考虑的旋转部件情况(qngkung)(qngkung)各旋转部件转动惯量折算到车轮各旋转部件转动惯量折算到车轮上的转动惯量以及车轮转动惯量的总和按下式上的转动

13、惯量以及车轮转动惯量的总和按下式计算。计算。式中：式中：ImIm发动机、离合器和变速器转动惯量；发动机、离合器和变速器转动惯量； Ic Ic传动轴、差速器等转动惯量；传动轴、差速器等转动惯量； IR IR全部车轮转动惯量总和；全部车轮转动惯量总和； ig ig变速器速比；变速器速比； i0 i0主减速器速比。主减速器速比。mgCRIiiIiII22020第36页/共43页第三十六页，共43页。dtdVmdtdVrIdtdVmFFFdjrjtj2第37页/共43页第三十七页，共43页。汽车汽车(qch)旋转旋转质量系数质量系数 第38页/共43页第三十八页，共43页。第39页/共43页第三十九页，共43页。第40页/共43页第四十页，共43页。第41页/共43页第四十一页，共43页。思考题：思考题：1.简述车轮阻力的组成简述车轮阻力的组成2.判断：汽车在水层厚度较大的积判断：汽车在水层厚度较