汽車空氣動(dòng)力學(xué)(1)

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1、汽車空氣動(dòng)力學(xué)36學(xué)時(shí)汽車空氣動(dòng)力學(xué)(32學(xué)時(shí))第一章緒論§1節(jié)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的重要性汽車空氣動(dòng)力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時(shí)的流動(dòng)規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動(dòng)力六分力。xzy汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車的影響主要有三個(gè)方面：1、汽車動(dòng)力性：汽車的最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度2、汽車經(jīng)濟(jì)性氣動(dòng)阻力與總阻力的比、氣動(dòng)阻力所耗功率、氣動(dòng)阻力與燃料消耗量3、汽車操縱穩(wěn)定性升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩、一、汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)動(dòng)力性的影響汽車的最高車速、加速

2、時(shí)間、最大爬坡度是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性的主要指標(biāo)。1、汽動(dòng)阻力與最大速度汽車在水平路面上等速行使，其最大車速可表示為：最大驅(qū)動(dòng)力車重滾動(dòng)阻力系數(shù)氣動(dòng)升力系數(shù)氣動(dòng)阻力系數(shù)分析：當(dāng)車重及其他因素不變，一定的最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，汽車的最大速度取決于氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)。由于氣動(dòng)升力系數(shù)涉及到汽車的穩(wěn)定性，在此不討論，可見：減小氣動(dòng)阻力系數(shù)可提高最大速度。2、汽動(dòng)阻力與汽車加速度發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨時(shí)間的變化率汽車傳動(dòng)系效率分析：當(dāng)車重及其他因素不變，一定的傳動(dòng)效率時(shí)，汽車的加速度取決于氣動(dòng)阻力系數(shù)?？梢姡簻p小氣動(dòng)阻力系數(shù)可增加汽車的加速度。當(dāng)氣動(dòng)阻力增加，會(huì)使加速能力下降。若當(dāng)然，汽車的加速性能首先取決于發(fā)動(dòng)

3、機(jī)的加速特性。二、汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響隨著世界能源危機(jī)，石油價(jià)格的上漲，改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性成為重要課題。1、汽動(dòng)阻力占總阻力的比例汽車上的總阻力由氣動(dòng)阻力和滾動(dòng)阻力組成：氣動(dòng)阻力在前后輪上的汽車重力和升力由圖可知，當(dāng)車速為（60－80）km/h時(shí)氣動(dòng)阻力與滾動(dòng)阻力相當(dāng)；當(dāng)車速為160km/h后，氣動(dòng)阻力是滾動(dòng)阻力的2－3倍。氣動(dòng)阻力2、汽動(dòng)阻力所耗功率克服氣動(dòng)阻力所需的功率來源于發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功有相當(dāng)大一部分用來克服氣動(dòng)阻力。不同的車形、不同的速度所耗功率不等。耗功與速度3次方正比。3、汽動(dòng)阻力與燃料消耗量不同的車形、不同的速度每百公里所耗油不等。小型車用于克服氣動(dòng)阻力每

4、百公里所耗油量占總耗油量的50％左右，比例最大，故減小氣動(dòng)阻力可使每百公里耗油量下降。降低氣動(dòng)阻力而減小油耗，提高經(jīng)濟(jì)性，可通過采用空氣動(dòng)力學(xué)附加裝置來改善汽車的空氣動(dòng)力特性，以達(dá)到節(jié)油目的。在車身平整的表面上，氣流以高速順利流過處，可以附加適當(dāng)?shù)牟灰?guī)則形狀，以改善整車的空氣動(dòng)力特性如擋板可以用來整流，延緩氣流剝離與控制渦流的產(chǎn)生；發(fā)動(dòng)機(jī)罩上的凸臺(tái)形成兩條棱線，將氣流引導(dǎo)到車門后視鏡處，從而降低CD值。翼板的局部凸起，可使輪孔附近氣流加速流動(dòng)，防止小渦流增長(zhǎng)和流入輪孔，從而有助于降低CD值。等等三、汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響空氣流經(jīng)汽車時(shí)，在車上作用有三個(gè)力和三個(gè)力矩，它們分別對(duì)汽

5、車的操縱穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。1、升力與縱傾力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響由于汽車車身上部和下部不對(duì)稱，導(dǎo)致氣流上下流速不等，使車身上部和下部形成壓差，從而產(chǎn)生升力及縱傾力矩。汽車前后輪上也有升力的產(chǎn)生。前輪的升力使汽車上浮，前輪失去附著力而使汽車失去控制；后輪上的升力減小了后輪負(fù)荷，使驅(qū)動(dòng)力減小。汽車上產(chǎn)生的升力和縱傾力矩使轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向力，驅(qū)動(dòng)輪失去牽引力，而且車速越高，這種影響越大。為提高車輛的直進(jìn)性和穩(wěn)定性，應(yīng)減小升力。xzy2、側(cè)向力與橫擺力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響當(dāng)風(fēng)力正對(duì)汽車前面吹來時(shí)，側(cè)向力為零；當(dāng)風(fēng)以一傾角從汽車前面吹來或風(fēng)從汽車側(cè)面吹來，就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力。如果側(cè)向力的作用點(diǎn)與坐標(biāo)

6、原點(diǎn)不重合，會(huì)產(chǎn)生繞z軸回轉(zhuǎn)的橫擺力矩。側(cè)向力可使汽車方向盤產(chǎn)生抖動(dòng)和直線穩(wěn)定性不良的現(xiàn)象。要想減小側(cè)向力，必需改進(jìn)汽車側(cè)面的形狀，并且使側(cè)向力的作用點(diǎn)移向車身后方。3、側(cè)傾力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響風(fēng)從汽車側(cè)面吹來，就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力。側(cè)向力繞x軸產(chǎn)生側(cè)傾力矩，使兩邊車輪受力不等，影響了汽車轉(zhuǎn)向特性。在不同車輛中，三種力矩所起的作用重要性不同。對(duì)高速行駛的汽車，縱傾力矩對(duì)行駛穩(wěn)定性有重要作用；對(duì)高車身的汽車，側(cè)傾力矩不可忽視；對(duì)有側(cè)風(fēng)行駛的汽車，橫擺力矩起著重要作用。作用在汽車上的所有空氣力的合力集中點(diǎn)稱為空氣動(dòng)力中心，它與汽車重心并不總是重合。當(dāng)二者偏離時(shí)，便以此偏距為力臂而形成力矩。汽車重心

7、與氣動(dòng)中心四、空氣阻力與汽車基本尺寸的關(guān)系車長(zhǎng)與阻力的關(guān)系：車越長(zhǎng)，阻力越小。車寬與阻力的關(guān)系：車越寬，阻力越小。車高與阻力的關(guān)系：車越高，阻力越大?！?節(jié)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展汽車的發(fā)展距今已有一百多年的歷史，而把空氣動(dòng)力學(xué)的概念理論研究結(jié)果引入汽車設(shè)計(jì)是從上世界20年代末期才開始的。總共經(jīng)歷了四個(gè)階段：基本形狀造型、流線形化造型、細(xì)部?jī)?yōu)化、整體優(yōu)化。基本形：汽車車身外形酷似水滴，但加上車輪和行駛系統(tǒng)后，整個(gè)流場(chǎng)已不是單