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车辆阻力是什么

发布时间:2021-09-12 00:24:24

1、汽车的行驶阻力?

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=δm/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。

2、汽车的所谓动力和阻力究竟是什么?

动力就是发动机做功然后在由轴传递给轮胎

阻力 分很多种 比如 风阻 轮胎与地的阻力 车身的迎风面积底盘结构 这都是阻力

3、汽车内循环阻力是什么

内循环阻力, 是指因发动机冷却系、 车身通风等需要气流流过汽车内部产生的阻力

4、汽车行驶时有什么阻力?

汽车行驶阻力包括:轮胎的滚动阻力,车体空气阻力,上坡阻力和加速阻力 根据气体动力学原理分析,我门知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力,这种阻力可分为纵向、侧向和垂直上三个方面的作用力,并且车速与空气阻力平方成正比,所以车速越快,空气阻力就越大.
一般情况,当车速超过60km/h,空气阻力对汽车的影响表现得就非常明显了.为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响,人们设计了汽车尾翼,其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力.即对地面的附着力,它能抵消一部份升力,控制汽车上浮,减小风阻影响,使汽车能紧贴着道路行驶,从而提高行驶的稳定性.

5、汽车行驶阻力有哪些?

汽车运动时需要克服运动中所遇到的各种阻力汽车在水平道路上等速行驶时必须克服来自汽车赖以行驶的地面滚动阻力Ff和来自汽车周围的空气阻力Fw当汽车在坡道上上坡行驶时,还必须克服汽车重力沿坡道的分力,称为坡度阻力Fi汽车加速行驶时需要克服的惯性力,称为加速阻力Fj汽车行驶的总阻力F为:

F=Ff+Fw+Fi+Fj滚动阻力和空气阻力在任何行驶条件下都是存在的

1)滚动阻力滚动阻力Ff是指当车轮在路面上滚动时,由于两者间的相互作用和相应变形所引起的能量损失总称滚动阻力等于滚动阻力系数与车轮载荷的乘积:

Ff=Tf/r=Wf式中:Tf———滚动阻力偶矩;

r———滚动半径;

W———地面法向载荷;

f———滚动阻力系数

一般来说,车轮滚动的能量损失由三部分组成,即消耗于轮胎变形和路面变形的能量损失以及轮胎与支承面间的摩擦损失

滚动阻力系数是指包括轮胎变形道路变形以及接触面上的摩擦等损失的系数滚动阻力系数与路面的类型行驶车速以及轮胎的构造材料气压等有关

2)空气阻力汽车在空气介质中运动,空气介质本身也在运动,这均会对汽车的运动产生阻力汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部分摩擦阻力是由于空气的黏性在车身表面产生的切向力在行驶方向上的分力;压力阻力是作用的在汽车外形表面上的法向压力在行驶方向上的分力

如果汽车与空气的相对速度单位以km/h计,则空气阻力Fw为:

式中:ua———车速(m/s);

CD———空气阻力系数;

A———汽车迎风面积,即汽车行驶方向的投影面积(m2);

空气阻力与汽车相对速度的平方成正比,相对速度越高,空气阻力越大空气阻力与汽车迎风面积成正比

3)坡度阻力汽车上坡行驶时,汽车重力沿坡道的分力称为汽车上坡阻力Fi,即:

Fi=Gsinα式中:Fi———坡道阻力(N);

G———作用于汽车上的重力(N),G=mg,m为汽车质量(kg),g为重力加速度,g=9.8m/s2;

α———坡道角

4)加速阻力汽车加速行驶时,需要克服汽车质量加速运动时的惯性力,这就是加速阻力Fj

式中:Fj———加速阻力(N);

δ———汽车旋转质量换算系数;m———汽车质量(kg);

/dt———行驶加速度(m/s2)

6、求货车阻力的公式是什么

我国铁路部门对货运列车的列车阻力公式如下:

重货车(滚动轴承):0.92+0.0048v+0.000125v2
重货车(滑动轴承):1.07+0.0011v+0.000236v2
空货车:2.23+0.0053v+0.000675v2
油罐专列(重车):0.53+0.0121v+0.000080v2

单位为牛/千牛(N/kN)

当中v是速度,单位为公里/小时。这三组数字中第一组是常数,第二组是跟车辆的机械阻力相关,第三组则是跟车辆的气动(空气)阻力相关。因此第三组数字跟速度有密不可分的关系,在公式中也有表达(乘以速度的平方)
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7、小车运动时受到的阻力是什么

(1)小车静止不动,所以处于平衡状态
由二力平衡的条件得,
阻力f 1 =F 1 =200N,
由于二力大小相等,方向相反,
所以合力等于0N;
答:小车受到的阻力和合力分别是200N,ON.
(2)由滑动摩擦力f 2 =0.05G=0.05×500kg×10N/kg=250N,
当小车作匀速直线运动时,小车处于平衡状态,
则拉力F 2 =f 2 =250N;
答:水平拉力为250N.
(3)此时合力F 合 =350N-250N=100N,
因为力是改变物体运动状态的原因,
则小车将向左做加速运动.
答:小车将向左做加速运动,此时小车所受的合力100N,方向向左.

8、汽车在运行过程中受到的主要阻力是什么

首先是地面磨擦力,然后是空气阻力,汽车在高速公路上行驶时空气阻力比较明显的,

9、汽车的空气阻力指的是什么,该如何进行降低?

所谓的汽车空气阻力,是指汽车在行驶时受到的空气作用在行驶方向上的分力,由于它会阻碍汽车的行驶,故称为空气阻力,它与滚动阻力、加速阻力和坡路阻力并称为汽车的四大阻力。根据产生原因和作用机理的不同,空气阻力可以分为压力阻力、诱导阻力、干扰阻力、内循环阻力和摩擦阻力这几种。



1、压力阻力:压力阻力又称为形状阻力,是作用于汽车外表面上的法向力的合力在行驶方向的分力,约占空气阻力的55%~65%,是空气阻力的主要组成部分。它的作用机理是:当汽车向前行驶穿过空气介质时,汽车前部的空气被压缩,使作用于汽车前部的压力升高;而汽车后部形成涡流区产生负压,使作用于汽车后部的压力降低。这种前后压力差便形成了压力阻力。

2、诱导阻力:诱导阻力是指汽车在行驶时受到的使汽车向上升起的力,它约占空气阻力的6% -
8%。它的作用机理是:汽车在高速行驶时,流经汽车上部和下部的空气流速是不同的,上部的空气流速快,下部的空气流速慢。根据伯努克原理,空气流速越快压力越低,因此汽车上部和下部所受到的空气压力不同,下部的压力大于上部的压力,这样就会产生一个使汽车向上升起的力,这个力就是诱导阻力。

3、干扰阻力:干扰阻力是车辆行驶时车表面突出物,如门把手、后视镜、悬架导向杆、车轴、挡泥板等引起的空气阻力,它约占整车空气阻力的12%- 18%。

4、内循环阻力:内循环阻力也称内部阻力,是冷却发动机、车内通风等昕需空气流径车体内部时形成的阻力,约占空气阻力的5%- 12%。

5、摩擦阻力:汽车高速行驶时,空气高速流过车身,与车体表面会发生摩擦作用,从而产生阻滞力。这种由于空气的粘滞性在车身表面产生的摩擦力在汽车行驶方向的分力,称为摩擦阻力,又称表面阻力,约占空气阻力的5%~10%。



需要注意的是:空气阻力并不是一个固定的值,而是一个变量,它的大小与汽车的行驶速度成正比,车速越快空气阻力越大。当车速在30km/h以下的时候,空气阻力只占汽车行驶总阻力很小的一部分;当车速超过80km/h的时候,空气阻力大约占总阻力的60%以上,成为车辆需要克服的首要阻力;当车速超过120km/h的时候,空气阻力大约占总阻力的80%以上;当车速超过160km/h的时候,空气阻力大约占总阻力的95%以上,其它阻力几乎可以忽略不计了。



因此,空气阻力对汽车的油耗影响是非常大的,特别是汽车在高速行驶时,所消耗的燃油主要用来克服空气阻力。评价汽车空气阻力的主要参数是汽车的风阻系数,现在的轿车风阻系数一般都在0.28左右,最低的可以做到0.22,SUV车型的风阻系数一般在0.32左右,这也是SUV车型油耗更高的原因之一。不过风阻系数与汽车的速度无关,并不是说车速越高的车风阻系数越小,最明显的例子是F1方程式赛车,它的风阻系数大约在0.5以上,比很多车型都要大很多。因为它更需要的是良好的高速稳定性,而不仅仅是节约燃油,这比减小空气阻力更重要。



此外,汽车的空气阻力对汽车的操控性影响也是非常大的,其中的诱导阻力是最主要的一个因素。如果诱导阻力过大,汽车高速行驶就会“发飘”,导致汽车高速操控性变差。为了减小诱导阻力,常见的做法是在汽车底部安装护板,让汽车的底部变得非常平坦,减小空气的流通阻力;同时在车尾部设计空气扩散器,让空气更快地流过车底;还有就是在汽车上部安装扰流板,让空气在流经汽车车身时对汽车施加一个向下的压力,这个压力越大车辆行驶越“稳”,车辆高速稳定性越好。但是过大的下压力会造成汽车轮胎负荷过大,摩擦阻力增加,进而增加油耗。



对汽车空气阻力影响最大的是汽车的外形设计,如车头和车尾的形状,风挡玻璃的倾角等。风阻系数最小的车身形状是水滴形,但是它很难制造,同时也无法满足汽车的空间需求,所以基本不使用。现在的汽车车身形状一般是楔形,它既有较低的风阻系数,又有良好的操控性和车内空间,因此别广泛使用。另外,三厢车的空气阻力要小于两厢车,轿车的空气阻力也要小于SUV车型。一款汽车设计完成后会在风洞中测试它的空气阻力和风阻系数。



此外,由于门把手、后视镜、挡泥板等会阻碍空气的流通,所以现在的汽车为了减小干扰阻力,采用了隐藏式门把手、减小后视镜、取消挡泥板等措施;为了减小内循环阻力,会将发动机舱内部设计的更加规整,使空气流通更加顺畅;为了引导空气流动,在发动机护板、车轮罩等部位设计了很多导流板,让空气按照预定的方向流动;有些车型还会在车身侧面开启较大的开口,将从车头正面进入的开启引流到车身两侧,这也可以降低空气阻力,比如奔驰跑车的“鲨鱼嘴”。



比较有趣的摩擦阻力。从理论上来说,车身的表面越光滑,摩擦阻力越小,但事实上并非如此,这里有一个有趣的“高尔夫球现象”。大家看高尔夫球的表面,并非是光滑的,而是有许多凹坑,实践证明,这些凹坑可以有效地降低空气阻力,让高尔夫球飞得更远,比表面完全光滑的球飞得远多了。汽车的表面也是如此,完全光滑的表面并不能获取最小的空气阻力,所以汽车的表面会设计一些沟槽、凸起、加强筋等,这些设计一方面会加强车体蒙皮的强度,在客观上也降低了空气阻力。当然,这些设计都是要在风洞中验证的。


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