車輛工程專業(yè)資料翻譯

1、現(xiàn)代的風(fēng)洞不僅用來確定空氣阻力及其系數(shù)，也用做聲學(xué)探測。對于乘用車日漸上升的噪聲舒適性需求，這就要求優(yōu)化和測試。在一個所謂的氣動-聲學(xué)風(fēng)洞中，挑戰(zhàn)從而在于降低環(huán)境噪聲水平到一個這樣的水平，這個水平是對于車輛實際的噪聲測量不能被風(fēng)洞自己的服務(wù)噪聲影響到一個很大的程度。操作的聲音已經(jīng)被降低到60dB。圖2-40展現(xiàn)了慕尼黑寶馬的風(fēng)洞。圖2-40 寶馬汽車公司的空氣動力學(xué)風(fēng)洞1-鼓風(fēng)機(jī) 2-熱交換器 3-偏轉(zhuǎn)角落 4-整流器 5-屏幕 6-管口 7-轉(zhuǎn)盤和組件規(guī)模 8-滾筒試驗臺 9-捕獲喇叭口10-通路11-控制室 12- 污染處理設(shè)備2.2.2空氣阻力的組成除了已經(jīng)提到過的理論上的阻力.壓力阻力

2、.摩擦阻力在車輛，這里還有.誘導(dǎo)阻力.內(nèi)循環(huán)阻力上述構(gòu)成了全部的阻力。2.2.2.1壓力和誘導(dǎo)阻力除了小的流動分離區(qū)域，車輛后端的分離區(qū)域的大小主要決定了壓力阻力，如圖2-41所示，對于相同的迎風(fēng)面積，車身形狀的不同導(dǎo)致空氣流動方向的不同。這主要由于在后端分離截面Aa的較大的差別。圖2-41 不同車身的空氣分離截面車輛上小的分離區(qū)域所導(dǎo)致的小的真空區(qū)域需要被處理。通過特別的影響車輛后端分離區(qū)域的方法，可獲得小的真空度，從而得到較低的壓力阻力。車身尾端區(qū)域邊界層的“提取”也會帶來有效的阻力下降。誘導(dǎo)阻力是車輛壓力阻力的一部分?？諝鈮毫υ谲囕v高一點和低一點的面會有區(qū)別，這引起了交叉氣流的發(fā)展（圖2

3、-42），而交叉氣流是會形成兩個大的縱向的漩渦并伴隨有車頂?shù)臍饬鳎▓D2-43）。過壓真空度圖2-42 車身上的誘導(dǎo)氣流圖2-43 誘導(dǎo)氣流所引起的縱向漩渦在它們的最接近處，這種漩渦導(dǎo)致了低壓。后部的“死水區(qū)”被擴(kuò)大了，這因此導(dǎo)致了壓力阻力的增加。2.2.2.2摩擦阻力車輛表面阻力，在理論上叫做摩擦阻力，對于車身較長的車來說是有重要影響的，如公共汽車。圖2-44展現(xiàn)了一輛有高效的空氣動力學(xué)車身形狀的公共汽車的累積起來的阻力，其阻力可以由微不足道的車頭部分的阻力，相對較高的車尾部分的阻力和基本由摩擦阻力構(gòu)成的隨著車長穩(wěn)定增長的車身部分的阻力構(gòu)成。車長車頭全部空氣阻力系數(shù)Cw的分布車身車尾圖2-44

4、 一個經(jīng)過車身優(yōu)化的公共汽車的空氣動力學(xué)阻力的組成（MAN）2.2.2.3內(nèi)循環(huán)阻力空氣不僅在車身外圍流過，為了降低部件溫度和使乘客區(qū)通風(fēng)也通過車身內(nèi)部。當(dāng)空氣流過冷卻系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)艙，車輪罩，乘客區(qū)（圖2-45），動量損失來自于汽車內(nèi)部摩擦和湍流以及流動的分離。內(nèi)循環(huán)阻力大約占全部空氣阻力的3%11%，因此只貢獻(xiàn)了少部分。圖2-45 空氣流經(jīng)一輛機(jī)動車2.2.2.4斜氣流當(dāng)空氣流動與車身呈一個角度時，阻力系數(shù)會極大的改變。圖2-46展現(xiàn)了對于不同的乘用車偏航角對Cw值的影響。阻力系數(shù)CD斜背式車斜背式車掀背式車掀背式車跑車偏航角（度）圖2-46 不同乘用車在斜風(fēng)下的空氣阻力系數(shù)圖2-47展現(xiàn)了

5、對于一輛3.6m（11.8英尺）蓬體形（漢堡蓬體）商用車的相關(guān)獨立性的關(guān)系。因此，對于乘用車和商用車，在有斜側(cè)風(fēng)時，有相當(dāng)大的阻力增加。在這個例子中，最大值出現(xiàn)在=25°-35°時。當(dāng)車輛行駛時，無論如何都要避免偏航角大于15°。系數(shù)CD阻力偏航角（度）圖2-47 在斜風(fēng)下對于一輛蓬體商用車的空氣動力學(xué)阻力隨后，在表2-2列出了一些不同種類車輛的Cw值。圖2-48展現(xiàn)了近年來CD值的發(fā)展。CDA/迎風(fēng)面積A/表2-2不同種類車輛的CD值CD值車型年圖2-48 CD值發(fā)展歷史2.3坡道阻力坡度P定義為坡高與底長之比，與坡度角的正切值相一致（圖2-49）。交通標(biāo)志通常

6、指的是坡度百分?jǐn)?shù)2-20。P=tan=坡高底長坡度（%）圖2-49坡度定義由于道路坡度，根據(jù)圖2-50汽車重力在質(zhì)心分解。在一個傾斜的路面上，法向力減少到:圖2-50 在傾斜平面上作用在車輛上的力（坡度） （2-31）另外增加了一個路面的水平分力，即有一定量級的下坡的阻力： （2-32）因此對于在坡道上的汽車，需要克服的力量化為向上的阻力Fgr （2-33）其中表2-3展現(xiàn)了德國最大允許的坡度。表2-3允許坡度（來源：RAS-L-1）設(shè)計時速 允許坡度（%）道路類型1. 鄉(xiāng)村道路區(qū)道路農(nóng)村道路州際高速公路德國聯(lián)邦高速公路2. 城市道路多車道主要道路服務(wù)道路居住區(qū)道路3.山路2.4 加速阻力2-

7、21除了在常規(guī)行駛條件下由車輪，空氣和可能的爬坡阻力所造成的阻力之外，在不穩(wěn)定的行駛條件下（V常量），慣性力會產(chǎn)生于加速和減速的過程中。當(dāng)車輛動力傳動系統(tǒng)加速時，這些慣性力需要被克服。這些阻力包括：由于汽車質(zhì)量的不穩(wěn)定運(yùn)動所產(chǎn)生平移部分，和由于加速或減速過程中汽車旋轉(zhuǎn)部件所造成的旋轉(zhuǎn)部分2-22。2.4.1平移部分由于平移加速度所造成的力取決于達(dá)朗貝爾原理： Fr=-max （2-34） 由于慣性力，一個平移阻力的結(jié)果如下（圖2-51）:（2-35）（2-36）圖2-51 作用在汽車上的平移慣性力其中整車整備質(zhì)量裝載質(zhì)量車的加速度2.4.2旋轉(zhuǎn)部分因為在汽車平移加速時，汽車的旋轉(zhuǎn)部件也加速旋轉(zhuǎn)

8、，一個附加的旋轉(zhuǎn)阻力必需要克服（圖2-52）。為了算出這個力，旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩（MOI）被簡化到車軸的力矩，與平移加速度的計算類似，我們可得：圖2-52 作用在車輪上的旋轉(zhuǎn)慣性力（2-37）其中旋轉(zhuǎn)阻力由下式給出： （2-38）其中旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩簡化到車軸；角加速度；車輪滾動半徑。從關(guān)系 （2-39）和對時間的兩次求導(dǎo)，我們得到： （2-40）利用得到下式： （2-41）對于，下列傳動系統(tǒng)的慣性力矩需要考慮（圖2-53）：圖2-53 考慮不均勻車速下旋轉(zhuǎn)質(zhì)量發(fā)動機(jī)，離合器：特定傳動比的i的變速器：(涉及變速器的輸入軸)傳動軸差異：車輪（主要包括制動鼓或制動盤和車輪軸）：當(dāng)計算車輪慣性力矩

9、時，需要注意的的事實是所有的車輪都必須考慮，不管是前驅(qū)，后驅(qū)或者是四驅(qū)。考慮到變速器的傳動比（對于特定的齒輪）和傳動軸的變速（對于前驅(qū)和后驅(qū)車）我們獲得了對于齒輪i慣性力矩簡化到驅(qū)動軸的力矩。原始的和相似系統(tǒng)的動態(tài)平衡必須維持。 （2-42）2.4.3加速組件的總結(jié)總共的加速阻力是平移阻力和旋轉(zhuǎn)阻力的和，用下列公式表示： （2-43） （2-44） 介紹一個質(zhì)量系數(shù)： （2-45）另外介紹汽車特定的數(shù)據(jù)，全部的慣性阻力由下列式子給出： （2-46）因為當(dāng)計算簡化的慣性力矩時，傳動比的平方是有聯(lián)系的，質(zhì)量系數(shù)能在一個大的范圍內(nèi)波動。舉個例子，像越野汽車和商用車有著很高的履帶傳動比，比起單純的車輛

10、平移加速表2-4列出了不同種類的車輛在不同的傳動比下的質(zhì)量系數(shù)。檔位表2-4 不同檔位不同車輛的質(zhì)量系數(shù)履帶裝置2.5總共的阻力由上述的幾個部分推倒出來的單個道路阻力加起來就組成了總共的阻力。這些阻力需要用地面與車輪間的推力去克服。他們可以在不同的車輪半徑時驅(qū)動力矩作用在車輪上的力來表示： (2-47)通過在同一個圖中結(jié)合不同成分的阻力，給出了下列特性結(jié)果（圖2-54）：速度V阻力F圖2-54 有坡度道路上的道路阻力特定阻力成分的影響取決于車輛和行駛條件。通?？梢月暶髟诟咚傩旭偟臈l件下乘用車的空氣阻力因素占了主導(dǎo)因素。在商用車中，然而，這個因素就小了（圖2-55）。除了空氣阻力，需要考慮的是全部的的道路阻力與車輛的重力有比例關(guān)系。由于質(zhì)量系數(shù)所帶來的一些細(xì)微的差別。聯(lián)邦高速公路 高速公路 水平速度 城市行駛 高速公路 水平速度= 50mile/h 平均產(chǎn)能 部分丘陵 =50mile/h(80km/h) 利用率 (80km/h)空轉(zhuǎn)速度空氣阻力滾動阻力加速和爬坡阻力燃油消耗量份額（%）圖2-55 商用車典型道路阻力（來源：載重汽車和