发布时间 : 星期六 文章汽车理论超级总结（考研笔记）[1]更新完毕开始阅读
阻力等于滚动阻力系数与车轮负荷的乘积。故车轮滚动阻力Ff1为 Ff1?Tf1r?fW1 (1.9)
这样，在分析汽车的行驶阻力时，可不必具体计算阻碍车轮滚动的力偶矩，而只计算滚动阻力(实际作用在车轮上的是滚动阻力偶矩)。 1.2.2.1.3 等速滚动的驱动轮受力分析
图1.6为驱动轮在硬路面上等速直线滚动时的受力图。
图中FZ2为道路对驱动轮的切向反力，TP2为车架通过悬架给轮轴的反推力，法向反作用力FZ2也由于轮胎弹性迟滞损失，使其作用线前移一段距离a，即在驱动轮上同样作用有滚动力偶矩Tf2。由对车轮中心的力矩平衡条件得：
图1.6 驱动轮在硬路面上滚动时的受力情况
Fx2r?Tt?Tf2
TtTf2Fx2???Ft?Ff2 (1.10)
rr由上式可见，真正作用在驱动轮上驱动汽车行驶的力为地面对车轮的切向反作用力
Fx2，其数值等于驱动力Ft减去驱动轮滚动阻力Ff2。
1.2.2.1.4 滚动阻力系数的影响因素
滚动阻力系数与路面种类及其状态、车速及轮胎等有关，其数值通过实验确定。 (1)路面种类及其状态对滚动阻力系数的影响
表1.1列出了车速为50km/h时，汽车在各种路面上行驶时的车轮滚动阻力系数值。滚动阻力系数主要受路面的影响。路面的种类及其状态都影响滚动阻力系数。
表1.1 滚动阻力系数值
路面类型 良好的沥青或混凝土路面 一般的沥青或混凝土路面 碎石路面 良好卵石路面 坑洼的卵石路面 压紧土路(干燥的) 压紧土路(雨后的) 泥泞土路(雨季或解冻期) 干砂 湿砂 滚动阻力系数 0.010～0.018 0.018～0.020 0.020～0.025 0.025～0.030 0.035～0.050 0.025～0.035 0.050～0.150 0.100～0.250 0.100～0.300 0.060～0.150 结冰路面 压紧的雪道
0.015～0.030 0.030～0.050 (2)轮胎的结构和材质对滚动阻力系数的影响
子午线轮胎与普通斜交轮胎相比，具有较低的滚动阻力系数。
减小帘线层可使胎体减薄，从而可相应降低滚动阻力系数。因此，采用高强力粘胶帘布、合成纤维帘布或钢丝帘布等，均可在保证轮胎强度的条件下减少帘布层数。
(3)汽车行驶速度对滚动阻力系数的影响
当车速在100km/h以下时，滚动阻力系数变化不大；当车速在100km/h以上时，滚动阻力系数随车速提高而增大较快，当车速高到一定数值后，轮胎发生驻波现象，轮胎周缘不是圆形，出现明显的波浪状。滚动阻力系数迅速增大，轮胎的温度也迅速升高，使轮胎帘线层脱落，几分钟内就会出现爆破现象。
(4)轮胎气压对滚动阻力系数的影响
轮胎气压对滚动阻力系数的影响很大。在硬路面上行驶的汽车，轮胎气压低时，变形较大，滚动时的迟滞损失增大，滚动阻力系数相应增大。随着轮胎气压增高，硬路面上的滚动阻力系数逐渐减小。
汽车在软路面上行驶，气压低，轮胎变形大，使轮胎与地面接触面积增大,单位面积压力下降，地面变形小，使滚动阻力系数相应减小。
1.2.2.2 空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力，称为空气阻力。它分为压力阻力和摩擦阻力两部分。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称为压力阻力。摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向上的分力。
压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力。形状阻力与车身主体形状有关，流线型越好，形状阻力越小；干扰阻力是车身表面突起物，如后视镜、门把手、车灯等引起的阻力；发动机冷却系、车内通风等空气流经车体内部时构成的阻力，为内循环阻力；诱导阻力是空气升力在水平方向上的投影。
对于一般轿车，这几部分阻力的比例大致为：形状阻力占58%，干扰阻力占14%，内循环阻力占12%，诱导阻力占7%，摩擦阻力占9%。
空气阻力中，形状阻力占的比重最大，所以，改善车身流线形状，是减小空气阻力的关键。
空气阻力Fw(N)的计算公式为
CAua FW?D (1.11)
21.15式中 ua——相对速度，在无风时即为汽车的行驶速度(km/h)； A——迎风面积(m2)； CD——空气阻力系数。
空气阻力作用于由风洞试验测得的风帆中心，以代替分布于整个汽车表面的力。
2为考查汽车造型对空气阻力的影响，在图1.7所示的4种车头和4种车尾组合的轿车模型上做空气阻力系数CD值的测定实验。实验结果表明，用完全圆形的车头C型，代替挡风玻璃倾角45°阶梯形车头D型，对减小汽车空气阻力并无明显改善，但比较陡的挡风玻璃(E)或垂直的挡风玻璃(F)，使CD值显著增加。
图1.7 轿车模型的空气阻力系数CD 由图中所示Z型车尾呈细长的a)
CD随车型变化 b)汽车模型 空气阻力系数CD值最小，但这
种造型是不实际的。车尾装上适当尺寸的扰流板、保险杠下部或驾驶室顶部安装适当的导流板，都会减小空气阻力系数。
为减小干扰阻力，首要的是减少车身外突起物的数量，其突起物的形状也最好接近流线型。
1.2.2.3 坡度阻力
如图1.8所示，当汽车上坡行驶时，其重力沿坡道斜面的分力Fi表现为对汽车行驶的一种阻力，称坡度阻力。坡度阻力Fi(N)按下式计算：
Fi?Gsin? (1.12) 式中?——道路坡度角(°)。
坡道的表示方法是用坡度
i，即用坡高h与底长S之比表示：
i?h?100%?tan? S图1.8 汽车的上坡阻力 当坡道角?<10°～15°时，
sin??tan??i，则：
Fi?Gsin??Gtan??Gi (1.13)
由于坡度阻力Fi与滚动阻力Ff均属与道路有关的汽车行驶阻力，故常把这两种阻力之
和称为道路阻力F?(N)，即
Fs?Gsin? (1.14) ??Ff?Fi?fGco?令??fcos??sin?，?称为道路阻力系数。 当坡度角?较小时，cos??1，sin??i，则
F??Ff?Fi?Gf?Gi?G(f?i)?G? (1.15) 1.2.2.4 加速阻力
汽车加速行驶时，需克服其质量的惯性，这就是加速阻力Fj。汽车质量分为平移质量和旋转质量(飞轮、车轮等)两部分。加速时平移质量要产生惯性力，旋转质量要产生惯性力偶矩，为了便于计算，一般把旋转质量的惯性力偶矩，转化为平移质量的惯性力，并以系数
?作为换算系数，则汽车加速时的加速阻力Fj(N)为，
Fj??mdu (1.16) dt式中?——汽车旋转质量换算系数，(?＞1), 主要与飞轮、车轮的转动惯量，以及传动系的
传动比有关；
m——汽车质量，(kg)；
du——汽车行驶加速度，(m/s2)。 dt
1.3节 汽车的行驶方程式与汽车行驶条件 1.3.1 汽车行驶方程式
根据上节分析的汽车各行驶阻力，可以得到汽车的行驶方程式为 Ft?Ff?FW?Fi?Fj
或
Ttqigi0?TrCAudu (1.17) ?Gfcos??Da?Gsin???m21.15dt2 该方程式表示了驱动力与行驶阻力的数量关系，但并未经过周密的推导。本节将对汽车
各部分取隔离体，进行受力分析，以便更具体确切地说明汽车的总体受力，同时推导出旋转质量换算系数?并建立汽车行驶方程式。 1.3.1.1 从动轮在加速过程中的受力分析