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2021-08-25 16:49
汽车行驶时需要不断地克服所遇到的各种阻力。
当汽车在水平道路上等速行驶时，需克服来自地面的滚动阻力Ff和来自空气的空气阻力Fw； 当汽车在坡道上行驶时，还需克服汽车的重力沿坡道的分力，称为坡度阻力或上坡阻力Fi； 当汽车加速时，还需克服汽车的惯性阻力，称为加速阻力Fj。 因此汽车行驶时所遇到的总阻力为 ∑F=Ff＋Fw＋Fi＋Fj （一）. 滚动阻力 车轮的轮胎接近绝对弹性体，图1-10为轮胎在硬路面上受径向载荷时的变形曲线。面积0CADE为加载与卸载过程的能量损失，称为弹性物质的迟滞损失。 迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶。地面法向反作用力的分布，前后不对称。合力Fz相对于法线前移一个距离a。 合力Fz与法向载荷W大小相等，方向相反。 将法向反作用力Fz平移至与通过车轮中心的垂线重合，有滚动阻力偶矩Tf＝Fza 。 对从动轮而言，为克服滚动阻力偶矩，使其等速滚动，必须在车轮中心加一推力Fp1，它与地面切向反作用力构成一力偶矩。由平衡条件得： Fp1r＝Tf Fp1＝Tf/r＝Fza/r＝Wa/r 令f＝a/r，f 称为滚动阻力系数。即单位车重所需的推力。车轮滚动时的滚动阻力即等于滚动阻力系数与车轮负荷之乘积。 Ff＝Wf＝Tf/r 分析汽车滚动阻力时，只要知道f 值。F 值由试验方法确定。影响f值的因素：轮胎、道路、行驶速度等；进行动力性分析时，取良好硬路面的f值。 滚动阻力 驱动轮在硬路面上等速滚动的受力分析：如图1-12。 Fx2r＝Tt－Tf Fx2＝Ft－Ff 真正作用在驱动轮上驱动汽车行驶的力为Fx2。 Ft和Ff在受力图上是画不处来的，只是一种定义。 （二）. 空气阻力 汽车所受空气力分为空气阻力Fx、侧向力Fy、升力Fz三个方向的空气力，和由空气力引起的三个方向的空气力矩，即侧倾力矩Mx、纵倾力矩My和横摆力矩Mz。 根据空气动力学的理论，在汽车行驶的速度范围内，空气力通常与气流相对速度的动压力成正比。 公式：Fi＝0.5CiAρur² i=x、y、z 空气阻力Fw ：汽车直线行驶时受到的空气力在行驶方向的分力称为空气阻力。 空气阻力的组成： 形状阻力：是汽车表面压差阻力，占气动阻力的58%左右。 摩擦阻力：是空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力，占气动阻力的9%左右。 诱导阻力：是气动升力产生的纵向水平分力，占气动阻力的7%左右。 干扰阻力：是汽车外部附件阻力，占气动阻力的14%左右。 内部阻力：是汽车内循环阻力，占气动阻力的12%左右。 空气阻力 空气阻力Fw的公式： Fw＝0.5CDAρua² ＝ CDAua² /21.15 根据公式，空气阻力与空气阻力系数CD及汽车迎风面积A成正比。 空气阻力系数可通过风洞试验求得。 迎风面积A可直接在投影面上测得，也可估算。 （三）. 坡度阻力 如图1-19，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力Fi，即 Fi＝Gsinα α－道路的坡度 道路坡度除了以角度表示外，道路工程通常用坡高与底长之比的百分率来表示，即 i＝h/s＝tgα 在坡度较小时： Fi＝G sinα≈G tgα=Gi 在坡度较大时，近似公式误差较大，按等式计算。 (三)坡度阻力 滚动阻力和坡度阻力都与道路有关，而且与汽车重力成正比，故二者之和通常用道路阻力Fψ来表示，即 Fψ＝Ff＋Fi＝fGcosα＋G sinα（N） α小于10°－15°时： Fψ＝Gf＋Gi＝G(f+i)＝Gψ ψ—道路阻力系数。 （四）. 加速阻力 汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，就是加速阻力Fj。 汽车质量分为平移质量和旋转质量。汽车加速时，平移质量加速运动产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。为了便于计算，通常把旋转质量的惯性力矩转化为当量的平移质量的惯性力。 Fj公式： Fj＝δmdu/dt 旋转质量换算系数δ为大于1的数，其值为： 初步计算时，也可利用图1-21确定δ。 |
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