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1、 汽车的行驶阻力-空气阻力 汽车行驶 空气阻力 空气作用 压力阻力 摩擦阻力 形状阻力 干扰阻力 内循环阻力 诱导阻力 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。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。3(1)压力阻力(占(占91)占压力阻力的大部分,占压力阻力的大部分,取决于车身主体形状。取决于车身主体形状。1)形状阻力(58%)后视镜后视镜 车身表面的凸起物引起的阻力。车身表面的凸起物引起的阻力。2)干扰阻力(14%)车身表面的凸起物引起的阻力。车身表面的凸起物引起的阻力。2)干扰阻力(14%)后视镜设计也后视镜设计也要注重流线形要注重流线形 后视镜后视镜
2、 后视镜后视镜 门把手门把手 满足冷却、通风等需要,使空气流经车体内部时构成的阻力。满足冷却、通风等需要,使空气流经车体内部时构成的阻力。3)内循环阻力(12%)11 4)诱导阻力(9%)空气升力在水平方向的投影。空气升力在水平方向的投影。由于流经车顶的气由于流经车顶的气流速度大于流经车底的流速度大于流经车底的气流速度,使得车底的气流速度,使得车底的空气压力大于车顶,从空气压力大于车顶,从而空气作用在车身上的而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压垂直方向的压力形成压差,这就是差,这就是空气升力。思考思考 夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油?夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油?
3、打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同?打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同?打开天窗换气时,天窗上打开天窗换气时,天窗上方的压力低于车内的压力。方的压力低于车内的压力。(2)摩擦阻力(9)由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。在行驶方向的分力。空气阻力中各阻力所占成分空气阻力中各阻力所占成分 马车状汽车马车状汽车 厢型车厢型车 船型船型 “甲壳虫”型甲壳虫”型 鱼型鱼型 楔型楔型 子弹头型子弹头型 形状阻力(58%)2DawN21.15C AuF 2rDw21uACF241.2258N smCD空气阻力系数;空气阻力系数;A迎风面
4、积;迎风面积;ur相对速度(相对速度(m/s););空气密度。空气密度。(3)空气阻力FW的计算 空气阻力空气阻力 与与CD及及A值成正比,值成正比,与与车速的平方成正比车速的平方成正比。A值受到乘坐使用空间的限制值受到乘坐使用空间的限制不易进一步缩小,所以不易进一步缩小,所以降低降低CD值值是降低空气阻力的主要手段。是降低空气阻力的主要手段。20世纪世纪5070年代,轿车年代,轿车CD值值维持在维持在0.40.6之间,到之间,到90年代,年代,不少轿车的不少轿车的CD值已降到值已降到0.3甚至更甚至更低一点,如低一点,如Passat轿车的轿车的CD值已值已降到降到0.28。(3)空气阻力FW
5、的计算 2DawN21.15C AuF 2rDw21uACF241.2258N smCD空气阻力系数;空气阻力系数;A迎风面积;迎风面积;ur相对速度(相对速度(m/s););空气密度。空气密度。发动机盖应向前下倾发动机盖应向前下倾 减小CD值要遵循的要点 1)车身前部 面与面交接处的棱角应为圆柱状面与面交接处的棱角应为圆柱状 过渡不理想过渡不理想 面与面交接处的棱角应为圆柱状面与面交接处的棱角应为圆柱状 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”,且与车顶圆滑过渡。,且与车顶圆滑过渡。调整迎面和背面的倾斜角度,使车头、前窗、后窗等处造型的倾斜调整迎面和背面的倾斜角度,使车头、前窗、后窗等处
6、造型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生。角度能有效地减少阻力、升力的产生。越野车很难做到越野车很难做到 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”,且与车顶圆滑过渡。,且与车顶圆滑过渡。22 减少凸起物,形成光滑表面,如门把手改为凹式结构,刮水器改为内减少凸起物,形成光滑表面,如门把手改为凹式结构,刮水器改为内藏式,车身侧面的窗玻璃与窗框齐平,玻璃表面和车身整体表面平滑。藏式,车身侧面的窗玻璃与窗框齐平,玻璃表面和车身整体表面平滑。尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物 在保险杠下面,应安装合适的扰流板。在保险杠下面,应安装合适的扰流板。车轮盖应与轮胎相平。
7、车轮盖应与轮胎相平。整个车身应向前倾整个车身应向前倾12。2)整车 水平投影应为腰鼓形。水平投影应为腰鼓形。后端稍稍收缩,前端呈半后端稍稍收缩,前端呈半圆形。圆形。大众大众1L概念车概念车 CD=0.159 排量排量0.3L,自然吸,自然吸气柴油机气柴油机 镁金属空间框架、碳纤维镁金属空间框架、碳纤维外壳,共重外壳,共重74公斤,比铝公斤,比铝质的空间框架轻了约质的空间框架轻了约13公公斤。斤。后视镜被摄像机代替后视镜被摄像机代替 最好采用舱背式或直背式。最好采用舱背式或直背式。3)汽车后部 应安装后扰流板应安装后扰流板 30 当车速超过当车速超过120km/h,尾翼会自动升高,尾翼会自动升高
8、160mm,为车身增加为车身增加30的下压力;在车速低于的下压力;在车速低于80km/h,尾翼又会自动降低。,尾翼又会自动降低。应安装后扰流板应安装后扰流板 应安装后扰流板应安装后扰流板 若用折背式,则行李箱盖板至地面距离应高些,长度要短些若用折背式,则行李箱盖板至地面距离应高些,长度要短些 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构 最新设计的车身形状常采取以下措施:最新设计的车身形状常采取以下措施:尽量压低车身前端,使之成楔形,同时尾部肥厚向上翘以产尽量压低车身前端,使之成楔形,同时尾部肥厚向上翘以产生负迎角。生负迎角。车身前部设阻风板,后面设后扰流
9、板,使后面翘起来。车身前部设阻风板,后面设后扰流板,使后面翘起来。所有零件应在车身下平面内且较平整,最好有平滑的所有零件应在车身下平面内且较平整,最好有平滑的盖板盖住底部。盖板盖住底部。4)车身底部 底部比较凌乱底部比较凌乱 38 底部比较凌乱底部比较凌乱 仔细选择进风口与出风口的位置,精心设计内部风道。仔细选择进风口与出风口的位置,精心设计内部风道。5)发动机冷却通风系统 冷却前制动器冷却前制动器 冷却前制动器冷却前制动器 冷却发动机和制动器冷却发动机和制动器 冷却后制动器和润滑系统冷却后制动器和润滑系统 减小减小CD值要遵循的要点总结如下:值要遵循的要点总结如下:未来轿车的外形未来轿车的外形 导流板导流板 6)货车和半挂车的空气阻力也很重要,不少货车驾驶)货车和半挂车的空气阻力也很重要,不少货车驾驶室上已装用导流板等装置,以减小空气阻力、节省燃油。室上已装用导流板等装置,以减小空气阻力、节省燃油。车型车型 空气阻力系数空气阻力系数CD 帕萨特帕萨特 0.28 奥迪奥迪A4 0.28 现代现代 0.29 奔驰奔驰C级级 0.26 奔驰奔驰S级级 0.27 保时捷保时捷 0.31 陆虎览胜陆虎览胜 0.38 一些常见车型的空气阻力系数一些常见车型的空气阻力系数 本次课结束,谢谢大家!
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