汽车的行驶阻力.ppt
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1、1.21.2汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力?汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力?如何保证汽车可以加速或爬坡?如何保证汽车可以加速或爬坡?汽车行驶总阻力汽车行驶总阻力 胎面与路面接触部位的相对滑移引起的摩擦阻力,以胎面与路面接触部位的相对滑移引起的摩擦阻力,以及悬架弹簧变形时,悬架机构各零件之间的摩擦阻力都要及悬架弹簧变形时,悬架机构各零件之间的摩擦阻力都要消耗能量。消耗能量。1.2.1滚动阻力Ff软路面上软路面上硬路面上硬路面上产生滚动阻力的主要原因产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变形轮胎变形和路面变形轮胎变形和路面变形滚动阻力损失滚动阻力损失:车轮在路面
2、上滚动时,由轮胎与路面间的:车轮在路面上滚动时,由轮胎与路面间的相互作用力及其引起的相应变形所引起的能量损失的总称。相互作用力及其引起的相应变形所引起的能量损失的总称。1.滚动阻力损失的组成滚动阻力损失的组成2.轮胎的迟滞损失轮胎的迟滞损失 轮胎在轮胎在加载变形加载变形时所消耗的能量在时所消耗的能量在卸载恢复卸载恢复时不能完时不能完全收回,一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上,产生热全收回,一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上,产生热量,这种损失称为轮胎的量,这种损失称为轮胎的迟滞损失迟滞损失。弹性轮胎在硬路面上滚动,轮胎在径向和周向均有变形。弹性轮胎在硬路面上滚动,轮胎在径向和周向均有变形。假设
3、:刚性路面假设:刚性路面 轮胎的变形简化:无数微小弹性体依次被压缩和轮胎的变形简化:无数微小弹性体依次被压缩和恢复松驰。恢复松驰。以径向变形讨论滚动阻力以径向变形讨论滚动阻力va加载变形区加载变形区卸载变形区卸载变形区 OCABO所做的功与所做的功与ADEBA放出的功之差即为轮胎变形过程的能量放出的功之差即为轮胎变形过程的能量损失,称为轮胎的弹性迟滞损失。能量消耗于轮胎各组成部分相互间的损失,称为轮胎的弹性迟滞损失。能量消耗于轮胎各组成部分相互间的摩擦及橡胶帘线寺物质内分子间的摩擦,最后转化为热能消失于气中。摩擦及橡胶帘线寺物质内分子间的摩擦,最后转化为热能消失于气中。2342343.从动轮受
4、力分析Ff1Ff1Ff1f滚动阻力系数滚动阻力系数滚动阻力系数及滚动阻力的计算滚动阻力系数及滚动阻力的计算从动轮的平衡条件从动轮的平衡条件为克服滚动阻力偶矩为克服滚动阻力偶矩Mf1,应加之推力为,应加之推力为令令为滚动阻力系数为滚动阻力系数则则或或因因滚动阻力的计算式为滚动阻力的计算式为即车轮滚动时的滚动阻力等于阻力系数与车轮负荷的乘积即车轮滚动时的滚动阻力等于阻力系数与车轮负荷的乘积W2驱动轮的垂直载荷驱动轮的垂直载荷X2 地面切向反作力,由驱动力矩地面切向反作力,由驱动力矩Mt的作用产生的作用产生T2 驱动轴对车轮的作用力驱动轴对车轮的作用力Z2 法向反作力法向反作力(由于轮胎的弹性迟滞损
5、失向前移一个距离(由于轮胎的弹性迟滞损失向前移一个距离a2)Mf2滚动阻力偶矩滚动阻力偶矩r 车轮半径车轮半径4.驱动轮受力分析根据驱动轮的平衡条件,得根据驱动轮的平衡条件,得真正驱动汽车行驶的力是地面切向反作用力真正驱动汽车行驶的力是地面切向反作用力X2,它的数值应它的数值应为驱动力为驱动力Ft减去驱动轮的滚动阻力减去驱动轮的滚动阻力Ff2整车的滚动阻力,也可引用上面推导出的公式(整车的滚动阻力,也可引用上面推导出的公式(1-8)将)将汽车汽车 在水平面路上直线行驶时的滚动阻力写成下面公式:在水平面路上直线行驶时的滚动阻力写成下面公式:G汽车重力汽车重力f滚动阻力系数滚动阻力系数式中包含了汽
6、车行驶时轮胎的侧式中包含了汽车行驶时轮胎的侧向变形、切向变形、道路变形及向变形、切向变形、道路变形及悬架零件的摩擦所引起的损失。悬架零件的摩擦所引起的损失。滚动阻力系数的数值由试验确定。其数值与轮胎(结滚动阻力系数的数值由试验确定。其数值与轮胎(结构、材料、气压)、道路(路面的种类与状况)及使用条件构、材料、气压)、道路(路面的种类与状况)及使用条件(行驶速度与受情况)有关。(行驶速度与受情况)有关。5.影响Ff 的因素 子午线轮胎子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小比斜交轮胎的滚动阻力小20%30;而且随车速的变化;而且随车速的变化小。小。滚动阻力滚动阻力与轮胎的帘线(棉、人造丝、尼龙、钢丝)和
7、橡胶品质有关。与轮胎的帘线(棉、人造丝、尼龙、钢丝)和橡胶品质有关。在保证轮胎有足够强度和寿命的前提下,减少帘布层数,可以使胎体减在保证轮胎有足够强度和寿命的前提下,减少帘布层数,可以使胎体减薄而减小滚动阻力系数。采用合成纤维或钢丝帘线可以减少帘布层数。薄而减小滚动阻力系数。采用合成纤维或钢丝帘线可以减少帘布层数。(1)轮胎结构第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力(2)气压 气压越高,轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小,气压越高,轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小,滚动阻力也越小。滚动阻力也越小。气压过低,在硬路面上轮胎变形大,滚动阻力系数增大;气压过低,在硬路面上轮胎变
8、形大,滚动阻力系数增大;气压过高,在软路面上行驶时,路面产生很大的塑性变形,气压过高,在软路面上行驶时,路面产生很大的塑性变形,将留下轮辙,使滚动阻力系数增大。将留下轮辙,使滚动阻力系数增大。由轮胎由轮胎与土壤之与土壤之间的粘着间的粘着性所致性所致(3)路面条件滚动阻力系数滚动阻力系数 f 的数值的数值在坚硬、平整且干燥的路面上,滚动阻力系数最小。在坚硬、平整且干燥的路面上,滚动阻力系数最小。路面不平时,滚动阻力系数将成倍增长。因为路面不平引路面不平时,滚动阻力系数将成倍增长。因为路面不平引起的轮胎和悬挂机件的附加变形及减振器内产生的阻力要起的轮胎和悬挂机件的附加变形及减振器内产生的阻力要成倍
9、地消耗能量。成倍地消耗能量。在松软路面上,由于塑性变形最大,使滚动阻力系数增加在松软路面上,由于塑性变形最大,使滚动阻力系数增加很多。很多。ua高高 f 大大车速在车速在50km/h以下时,滚动阻力系数变化不大。以下时,滚动阻力系数变化不大。车速在车速在100km/h以上时,滚动阻力系数增长较快。以上时,滚动阻力系数增长较快。车速达到某一高速时,如车速达到某一高速时,如150200km/h左右,滚动阻力左右,滚动阻力系数迅速增长。系数迅速增长。(4)车速 ua轮胎的两个最重要参数:极限速度和承载量。轮胎的两个最重要参数:极限速度和承载量。临界车速临界车速(最高车速)(最高车速)当汽车车速超过临
10、界车速时,轮胎会出现驻波现象,当汽车车速超过临界车速时,轮胎会出现驻波现象,其周缘呈明显的波浪状,且轮胎温度快速增加。其周缘呈明显的波浪状,且轮胎温度快速增加。后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。驻波现象驻波现象:在高速行驶时,轮胎离开地面后因变形所产生在高速行驶时,轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复,其残余变形形成了一种波,这就是驻的扭曲并不立即恢复,其残余变形形成了一种波,这就是驻波。此时轮胎周缘不再是圆形,而呈明显的波浪形。轮胎刚波。此时轮胎周缘不再是圆形,而呈明显的波浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大,它按指数规律沿轮胎圆周衰减。离开地面时波的
11、振幅最大,它按指数规律沿轮胎圆周衰减。货车(轮胎气压高,行驶速度低货车(轮胎气压高,行驶速度低 f=0.0076+0.000056ua 轿车轿车在进行汽车动力性分析时,一般取良好硬路面上的滚动阻力在进行汽车动力性分析时,一般取良好硬路面上的滚动阻力系数值。系数值。当当va50km/h时,时,f值可按下式估算值可按下式估算(1)压力阻力(占(占90)汽车相对于空气运动时,空气作用在汽车前部的压力汽车相对于空气运动时,空气作用在汽车前部的压力称为空气阻力。称为空气阻力。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力上的分力1.2.2.空气阻力F
12、W(2)摩擦阻力(810)由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。(与车身表面质量及表面积有关)行驶方向的分力。(与车身表面质量及表面积有关)1.空气阻力的组成空气阻力的组成由汽车前后部压力差所引起的阻力称为由汽车前后部压力差所引起的阻力称为形状阻力形状阻力。汽车行驶时,空气流经车身,在汽车前方,空气相对被压缩,汽车行驶时,空气流经车身,在汽车前方,空气相对被压缩,压力升高;在车身尾部和圆角处,空气稀薄,形成涡流,引压力升高;在车身尾部和圆角处,空气稀薄,形成涡流,引起负压。起负压。形状阻力与车身主体形状有关,约点空气阻力的形
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