空气阻力定义

CD

A

2
2
式中 CD为无因次的空气阻力系数。
在一般动力计算中，认为空气阻力作用在风帆中心，
FW

CD AV 2 21 .15
N
式中：CD——空气阻力系数，实验得出； A——迎面面积，汽车在行驶方向的投影，m2 ；
V——相对速度，km/h。
例：
A
CD
典型轿车 1.4～2.6 0.4～0.6
∵
i h tg
s
对公路来说： i 很小 ＜9%
∴
sin tg
故
Fi G f sin G tg G i
由于坡道阻力及滚动阻力与道路有关，所以通常以道路阻力代表两者之和。
4．加速阻力
定义：汽车加速时，需要克服其质量加速时的惯性力。
汽车质量： ① 平移质量
F jt
货 车 3～7
0.8～1.0
大 客 车 4～7
0.6～0.7
3）影响空气阻力因素
（1）车速： 与 V2成正比关系，而功率则与V3成正比关系
（2）A： 车型，H↓为好
（3）表面： 突出物及光洁程度
（4） CD： 车身形状（流线型好）
3．坡度阻力：汽车重力沿坡道的分力。
Fi G sin
式中： ——坡道角度
2. 式中某量并不表示汽车外力：
质心的
m
dv dt

m
dv dt
Ft、F f （总效应）
3. 结论是正确的。 所需要的功率：
P G( f
i)Va


.m
dv dt
Va

Ca A 21.15
Va2
Va
三、循环行驶
1．几种典型的行驶循环 例1：日本1975年排气规定: 10人以下的轿车，25人以下的轻型车,按10工况热循环试验：模拟起步、
当Va＞100 f↑ Va＜150～200 当Va↑，振动Hz↑，轮胎周向，侧向扭曲变形↑
2．空气阻力
定义：汽车在直线行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力。
1）组成：空气阻力由表面阻力和压力阻力组成。
表面阻力：空气有粘度
压力阻力：车外形状
诱导阻力：空气升力在水平方向投影
内部阻力：流经散热器，发动机，车箱的阻力
§2-1 汽车行驶需要的功率和能量
汽车行驶时所需要的功率取决于行驶阻力：
当 P驱 P(F Va )
匀速
P驱 P(F Va )
加速
一、汽车的行驶阻力
1．车辆阻力 2．空气阻力
1．车轮阻力 组成：1）滚动阻力 2）路面阻力 3）轮胎侧偏阻力
1）滚动阻力 a. 变形阻力 b. 摩擦力
3．上坡（度）阻力
4．加速阻力
1）滚动阻力
a. 变形阻力 b. 摩擦力
a. 变形阻力
轮胎在滚动时，有两种变形：
径向变形
周向变形
轮胎滚动时的滞后损失。 弹性轮胎在硬路面上的滚动实质，如下图
滚动阻力 ：
M g Fz l
∵
T1rd M g F2l
∴
T
Mg r
FZ
e r
Fz Z Ga
令 f e ，即滚动阻力系数.
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： 50～90% （干扰在内）
内部阻力：
2～11%
表面阻力：
3～30%
2）计算方法：
空气对物体的阻力与下列因素有关。
流速 U ： 对汽车来说，相对速度V= Va±Vf
密度 ： 空气密度，在一定条件下是常数
迎风面积 A ：与车形有关
F0
停车多的市中心行驶条件， V =17.7km/h。
n工况冷循环试验：发动机起动后还未走热，汽车已起程，例如从郊区向
市内行驶， V 30.5 km/h。
2．循环行驶的能量
t
W 0Pdt
平路无风条件下：
W
t
{G. f
0

G
g
dv dt

CD A 21.15
Va2
}Va
dt
其中，滚动阻力部分消耗:

Gdv gdt
② 旋转质量
Fjr I / r
为了便于计算：
把旋转质量惯性力转化为平移质量惯性力，以系 数 作为
计入旋转质量后的“汽车质量换算系数”。
即
Fj

dv dt
G g
.m dv
dt
（N）
其中： ——汽车旋转质量换算系数（ ＞1）；
G ——汽车质量，Kg；
dv dt
——行驶加速度，m/s2 。
主要与飞轮的转动惯量
Imi2 i02
车轮的转动惯量 传动系转动惯量
IR
I ci0 2 有关
源自文库
忽略传动系：

1
1 m
IR r2

1 m
I
mik2i02 r2
m
当进行动力性初步计算时，若不知道准确 I m、I R，可按下列经验公式估算：
1 1 2ik2
r
b. 摩擦力
a) 胎面与路面的摩擦 b) 轮胎变形使外胎与内胎，内胎与 垫之间 c) 汽车振动时，钢板间及各活动悬架之间 2）路面阻力 a .柔软路面 b. 积水路面 3) 轮胎侧偏阻力 当Va=40km/h时 变形阻力：90～95% 摩擦阻力：2～10%
影响滚动阻力的因素：
1）车重：转动↑ 轮胎变形↑ f↑ 2）路面：路面塑性变形大 f↑ 3）轮胎结构：子干胎比普通胎 f↓ 刚度好变形小 4）轮胎气压：气压↓ 变形↑ f↑ 但坏路f↓ 5）车速： 当Va＜50km/h f≈c
二、活塞式内燃机特性
发动机特性曲线：发动机功率、转矩、 油耗与发动机转速之间的函数关系曲线。
当节流阀全开：发动机外特性曲线 当节流阀部分开：发动机负荷特性曲线
转矩、功率和转速之间的关系式：
Pe

M .n 9549
kw
式中：M ——发动机转矩，N.m；
n ——发动机转速，r/min。
注意： 1．发动机制造厂提供的特性曲线：在试验台上无空 滤、水泵、风扇、消声、发电机等件，若全带上则称 为“使用特性曲线”。 2．台架试验是在稳定转速下测定P、M。 实际上，发动机热工况，混合气浓度与台架不同。例 如加速时，M比稳定工况下降5～8%。 但是1．变工况的研究不多见
1 2 0.03 ~ 0.05
二、汽车行驶方程式
根据上述分析， 可得出汽车行驶方程式
Ft Ff F Fi Fj
或
M s ik i0 T
rd
Gf

CD A 21.15
Va2

Gi
m
dv dt
1. 式中表明了各物理量之间的数量关系，可方便地进行动力分析。
t
WR
Gf
0
Va dt
风阻部分消耗： 加速阻力部分消耗：
Ww
t 0
CD A 21.15
Va3
dt
W j

t 0
G g

dv dt
Va dt
以上就是循环行驶中功率和能量的关系。
§2-2 汽车的驱动系统
一、汽车动力装置的评价与选择
1．使用性能：特性曲线、操纵性、起动性 2．经济性：燃料消耗、泵位功率的成本 3．对环境的影响：排气、噪声、振动