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汽車行駛中的阻力主要有哪些

2022-08-25 16:19:53 作者:問答叫獸

  【太平洋汽車網(wǎng)】汽車的行駛阻力可分為:滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力四種,這些阻力都將會(huì)對行駛中的汽車造成影響。

  無障礙寫文章登錄/注冊汽車在行進(jìn)過程中一定會(huì)受到來自各個(gè)方面的行駛阻力。汽車等速行駛時(shí)要克服來自輪胎-地面的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力。在加速或爬坡時(shí)就需額外克服加速阻力爬坡阻力。因此,汽車行駛的總阻力為F=Ff+Fw+Fi+Fj

  1. 滾動(dòng)阻力車輪在滾動(dòng)過程中,車輪與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向和切向的相互作用力以及相應(yīng)的輪胎和支撐路面的變形。輪胎和支撐路面的剛度決定了變形的特點(diǎn)。當(dāng)彈性輪胎在硬朗的路面時(shí),輪胎的變形是主要的。此時(shí)由于輪胎的內(nèi)部摩擦產(chǎn)生的彈性遲滯,使輪胎變形時(shí)對它作的功不能全部收回。

  以實(shí)際輪胎為例,接觸地面的一面,法線前為加載變形區(qū),此區(qū)域處于變形階段。法線后為卸載變形區(qū),此區(qū)域處于恢復(fù)變形的階段。加載變形區(qū)地面反作用力對輪胎作的功大于輪胎恢復(fù)變形時(shí)放出的功。所以加載過程中與卸載過程之間有能量損失,此能量系消耗在輪胎內(nèi)部組成部分相互間的摩擦以及橡膠、簾線等物質(zhì)分子間的摩擦,最后轉(zhuǎn)化為熱量而消失在大氣中。這種損失為彈性物質(zhì)的遲滯損失。

  進(jìn)一步分析可知,這種遲滯損失其實(shí)是阻礙車輪滾動(dòng)的一種阻力偶,當(dāng)車輪滾動(dòng)時(shí),在法線前后相對應(yīng)的點(diǎn)如d和d,變形雖然相同,但由于遲滯損失,處于壓縮的前部受到的地面法向反作用力大于恢復(fù)過程的地面法向反作用力(也可以這么理解,由于遲滯損失使得法線后部輪胎在恢復(fù)變形時(shí)恢復(fù)的較慢,這樣前后與地面的接觸面積不對稱,就造成了前后受力不同,前部受力大于后部受力)。這樣就使地面法線反作用力前后分布不均勻,而使它們的合力Fz相對于法線前移力一個(gè)距離a,它隨著彈性遲滯的增大而變大,合外力Fz與法向載荷W大小相等,方向相反。

  如果將Fz平移到與車輪法線重合,則車輪在硬路面上滾動(dòng)時(shí)就有了滾動(dòng)力偶矩Tf=Fza阻礙車輪滾動(dòng)。

  若使得車輪等速行駛必須有一推力Fp1與地面的切向外作用力構(gòu)成一力偶矩來克服滾動(dòng)阻力偶矩。由平衡條件得Fp1r=Tf→Fp1=Tf/r=Fz(a/r)另f=a/r,又Fz=W,則Fp1=Wf或f=Fp1/W。式中f稱為滾動(dòng)阻力系數(shù),可見滾動(dòng)阻力系數(shù)是車輪在一定條件下滾動(dòng)時(shí)所需推力與車輪負(fù)荷之比,即單位汽車重力所需推力,換言之,滾動(dòng)阻力系數(shù)Ff等于滾動(dòng)阻力系數(shù)與車輪負(fù)荷之乘積。

  Ff=Wf滾動(dòng)阻力系數(shù)f與路面種類,行駛車速以及輪胎構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。其實(shí)對于汽車性能而言,我們無需研究驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪不同的受力狀況,而只需知道整車受到的總的滾動(dòng)阻力Ff=Gf。

(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 問答叫獸)

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