汽车滚动阻力系数测试方法

摘要

滚动阻力系数，是用来计算滚动阻力的一个系数，是概括轮变形道路变心、道路变形以及接触面的摩擦等损失的系数。它是车轮滚动时所需的推力（即滚动阻力）与车轮载荷的比值，即单位汽车重力所需之推力。它的数值，是由试验测定的。实践表明，它与路面的种类、轮胎的构造、材料、轮胎压力及行驶车速都有密切的关系。

关键词滚动阻力系数滚动阻力车轮载荷

一．引言

1.汽车阻力与整车滚动阻力

(1).汽车阻力

汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。滚动阻力以符号F W 表示。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力。称为坡道阻力，以符号F i 表示。汽车加速行驶时还需要克服加速阻力，以符号F j 表示，因此汽车行驶的总阻力为

ΣF=Ff+Fw+Fj+Fi

上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的，坡度阻力和加速阻力在一定行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶时就没有坡度阻力和加速阻力。

（2）.整车滚动阻力

车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生相互作用力，轮胎和支承路面发生相应的变形。由于轮胎和支承面的相对刚度不同，它们的变形特点也不同。

当弹性轮胎在混凝土路、沥青路等硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的。这时，轮胎由于有内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时，损耗了一部分能量。

图为轮胎在硬路面上受径向载荷时的变形曲线。图中OCA为加载变形曲线，面积OCABO为加载过程中对轮胎作的功。ADE 为卸载变形曲线，面积ADEBA为卸载过程中轮胎恢复变形时放

出的能量。两面积之差OCADEO就是加载与卸载过程中由于轮胎变形而引起的能量损失。这部分能量消耗在轮胎各组成部分相互间的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最后转化为热能而散失在大气中。这种损失称为弹性物质的迟滞损失

2.汽车滚动阻力系数

滚动阻力系数，是用来计算滚动阻力的一个系数，是概括轮

变形道路变心、道路变形以及接触面的摩擦等损失的系数。它是车轮滚动时所需的推力（即滚动阻力）与车轮载荷的比值，即单位汽车重力所需之推力。

3.车滚动阻力系数道路试验测试方法简介

从汽车滑行运动微分方程人手, 经过积分推导出滚动阻力系数与滑行初速度、滑行总时问和滑行总距离之间的关系, 用滑行过程中个瞬时点的记录参数组成方程组, 再用求方程组的数值解, 即可求出汽车的滚动阻力系数。本方法只需一次滑行试验, 既方便易行, 又比较准确。

二．汽车整车滚动阻力系数道路试验系统

从汽车滑行运动微分方程人手, 推导出含有滑行阻力系数和滑行运动参数的代数方程, 按GB/12536-90（汽车滑行试验方法）在道路上做一次往返滑行试验, 将五轮仪记录的汽车滑行过程中3个瞬时的运动参数初速度、滑行时间和滑行距离代入组成方程组，解此方程组即可获得较为准确的滚动阻力系数。

1 主题内容与适用范围

本标准规定了汽车滑行试验方法。

2 引用标准

GB/T 12534汽车道路试验方法通则

3 试验条件

3．1 测量仪器

第五轮仪或相应的车速、行程记录装置，精度不低于0.5％。3．2 关闭汽车门窗。

3．3 其余试验条件及试验车辆的准备按GB／T 12534的规定。

4 试验方法

4．1 在长约1000 m的试验路段两端立上标杆作为滑行区段，汽车在进入滑行

区段前车速应稍大于50 km／h。

4．2 汽车驶入滑行区段前，驾驶员将变速器排档放入空档（松开离合器踏板），

汽车开始滑行。当车速为50km／h时（汽车应进入滑行区段），用第五轮仪进行

记录，直至汽车完全停住为止。在滑行过程中，驾驶员不得转动方向盘。

4．3 记录滑行初速度（应为50±0.3 km／h ）和滑行距离。 4．4 试验至少往返各滑行一次，往返区段尽量重合。将结果记入表1中。 5 数据校工方法

用实测初速度和实测滑行距离，按式（1）算出标准初速度V0=50km ／h 的滑行距离。

a =

202

V bS S

''

-' (2)

式中： S 0——初速度为50km ／h 的滑行距离,m 。 a ——计算系数,1/s 2

. 0V '——实测滑行初速度，m/s.

B ——常数，m/s (b=0.2；当车重≤40000N 且滑行距离

≤600m

时，b=0.3).

S '——实测滑行距离，m.

C ——常数，m 2

/s 2

(c=771.6).

数据处理结果记入下表中

滑 行 方 向 往

返

实测滑行初速度0V '， m/s

实测滑行距离

S '，m .

V 0=50km/h 时滑

行距离S,m.

实测滑行初速度0V '， m/s

实测滑行距离

S '，m .

V 0=50km/h 时滑

行距离S,m.

S 的算术平均值 说 S 1= m S 的算术平均值 说 S 2= m

初速度为V 0=50km/h 时往返两个方向滑行距离的平均值 S =

12

2

s s + = m.

三．汽车整车滚动阻力系数计算原理 1.汽车滑行运动微分方程

汽车在平直良好的路面上滑行时，若忽略摩擦，则行驶阻力只有滚动阻力F f 、空气阻力F w 和加速阻力F j, 力平衡方程为 F f +F w + F j,=0 (1)

其中F f = Gf = G(a+bv) (2)

F w = 1

2

C D ρAv 2 (3)

F j = δ

G g dv

dt

(4)

式中G 为汽车总质量（N ）；f 滚动阻力系数；a 为滚动阻力系数中的常数项；b 为滚动阻力系数的一次项系数；v 为汽车速度（m/s ）; C D 为空气阻力系数；ρ为空气密度ρ=1.2258N ∙s 2

∙m 4

;A 为汽车迎面积（m 2

）；δ为汽车旋转质量转换系数。

将式（2）、式（3）和式（4）带入式（1），并领c=C D A ρ/2a 得

2dv

a bv cv g dt

δ-

=++ （5）

式（5）即为汽车滑行运动微分方程

2．微分方程的积分

将式（5）分离变量、并积分得 0

1

2

0v v

dv

t dt g a bv cv δ

==++⎰⎰

即 0

2v v

dv gt

a bv cv δ

=++⎰ （6）