汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)道路試驗(yàn)測(cè)試方法研究

1、摘 要滾動(dòng)阻力系數(shù)，是用來計(jì)算滾動(dòng)阻力的一個(gè)系數(shù)，是概括輪變形道路變心、道路變形以及接觸面的摩擦等損失的系數(shù)。它是車輪滾動(dòng)時(shí)所需的推力（即滾動(dòng)阻力）與車輪載荷的比值，即單位汽車重力所需之推力。它的數(shù)值，是由試驗(yàn)測(cè)定的。實(shí)踐表明，它與路面的種類、輪胎的構(gòu)造、材料、輪胎壓力及行駛車速都有密切的關(guān)系。 關(guān)鍵詞 滾動(dòng)阻力系數(shù) 滾動(dòng)阻力 車輪載荷一引言1.汽車阻力與整車滾動(dòng)阻力(1). 汽車阻力 汽車在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來自地面的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力。滾動(dòng)阻力以符號(hào)FW 表示。當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力。稱為坡道阻力，以符號(hào)Fi 表示。汽車加速行駛時(shí)還需要克

2、服加速阻力，以符號(hào)Fj 表示，因此汽車行駛的總阻力為 F=Ff+Fw+Fj+Fi 上述阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的，坡度阻力和加速阻力在一定行駛條件下存在。在水平道路上等速行駛時(shí)就沒有坡度阻力和加速阻力。（2）.整車滾動(dòng)阻力 車輪滾動(dòng)時(shí)，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生相互作用力，輪胎和支承路面發(fā)生相應(yīng)的變形。由于輪胎和支承面的相對(duì)剛度不同，它們的變形特點(diǎn)也不同。 當(dāng)彈性輪胎在混凝土路、瀝青路等硬路面上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的。這時(shí)，輪胎由于有內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)，損耗了一部分能量。圖為輪胎在硬路面上受徑向載荷時(shí)的變形曲線。圖中OCA為加載變形曲線，面積OC

3、ABO為加載過程中對(duì)輪胎作的功。ADE為卸載變形曲線，面積ADEBA為卸載過程中輪胎恢復(fù)變形時(shí)放出的能量。兩面積之差OCADEO就是加載與卸載過程中由于輪胎變形而引起的能量損失。這部分能量消耗在輪胎各組成部分相互間的摩擦以及橡膠、簾線等物質(zhì)的分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化為熱能而散失在大氣中。這種損失稱為彈性物質(zhì)的遲滯損失 2.汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)滾動(dòng)阻力系數(shù)，是用來計(jì)算滾動(dòng)阻力的一個(gè)系數(shù)，是概括輪變形道路變心、道路變形以及接觸面的摩擦等損失的系數(shù)。它是車輪滾動(dòng)時(shí)所需的推力（即滾動(dòng)阻力）與車輪載荷的比值，即單位汽車重力所需之推力。3.車滾動(dòng)阻力系數(shù)道路試驗(yàn)測(cè)試方法簡(jiǎn)介從汽車滑行運(yùn)動(dòng)微分方程人手, 經(jīng)過積分

4、推導(dǎo)出滾動(dòng)阻力系數(shù)與滑行初速度、滑行總時(shí)問和滑行總距離之間的關(guān)系, 用滑行過程中個(gè)瞬時(shí)點(diǎn)的記錄參數(shù)組成方程組, 再用求方程組的數(shù)值解, 即可求出汽車的滾動(dòng)阻力系數(shù)。本方法只需一次滑行試驗(yàn), 既方便易行, 又比較準(zhǔn)確。二汽車整車滾動(dòng)阻力系數(shù)道路試驗(yàn)系統(tǒng) 從汽車滑行運(yùn)動(dòng)微分方程人手, 推導(dǎo)出含有滑行阻力系數(shù)和滑行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的代數(shù)方程, 按GB/12536-90（汽車滑行試驗(yàn)方法）在道路上做一次往返滑行試驗(yàn), 將五輪儀記錄的汽車滑行過程中3個(gè)瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)初速度、滑行時(shí)間和滑行距離代入組成方程組，解此方程組即可獲得較為準(zhǔn)確的滾動(dòng)阻力系數(shù)。 1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車滑行試驗(yàn)方法。2引用標(biāo)準(zhǔn)G

5、B/T 12534汽車道路試驗(yàn)方法通則3試驗(yàn)條件31測(cè)量?jī)x器第五輪儀或相應(yīng)的車速、行程記錄裝置，精度不低于0.5。32關(guān)閉汽車門窗。33其余試驗(yàn)條件及試驗(yàn)車輛的準(zhǔn)備按GBT 12534的規(guī)定。4試驗(yàn)方法41在長(zhǎng)約1000 m的試驗(yàn)路段兩端立上標(biāo)桿作為滑行區(qū)段，汽車在進(jìn)入滑行區(qū)段前車速應(yīng)稍大于50 kmh。42汽車駛?cè)牖袇^(qū)段前，駕駛員將變速器排檔放入空檔（松開離合器踏板），汽車開始滑行。當(dāng)車速為50kmh時(shí)（汽車應(yīng)進(jìn)入滑行區(qū)段），用第五輪儀進(jìn)行記錄，直至汽車完全停住為止。在滑行過程中，駕駛員不得轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。43記錄滑行初速度（應(yīng)為50±0.3 kmh）和滑行距離。44試驗(yàn)至少往返各滑

6、行一次，往返區(qū)段盡量重合。將結(jié)果記入表1中。5數(shù)據(jù)校工方法 用實(shí)測(cè)初速度和實(shí)測(cè)滑行距離，按式（1）算出標(biāo)準(zhǔn)初速度V0=50kmh的滑行距離。 a = .(2)式中： S0初速度為50kmh的滑行距離,m。 a計(jì)算系數(shù),1/s2. 實(shí)測(cè)滑行初速度，m/s. B常數(shù)，m/s (b=0.2；當(dāng)車重40000N且滑行距離600m時(shí)，b=0.3). 實(shí)測(cè)滑行距離，m. C常數(shù)，m2/s2(c=771.6).數(shù)據(jù)處理結(jié)果記入下表中 滑 行 方 向 往 返實(shí)測(cè)滑行初速度， m/s實(shí)測(cè)滑行距離，m.V0=50km/h時(shí)滑行距離S,m.實(shí)測(cè)滑行初速度， m/s實(shí)測(cè)滑行距離，m.V0=50km/h時(shí)滑行距離S,m

7、.S的算術(shù)平均值 說 S1= mS的算術(shù)平均值 說 S2= m初速度為V0=50km/h時(shí)往返兩個(gè)方向滑行距離的平均值 S = = m.三汽車整車滾動(dòng)阻力系數(shù)計(jì)算原理 1.汽車滑行運(yùn)動(dòng)微分方程 汽車在平直良好的路面上滑行時(shí)，若忽略摩擦，則行駛阻力只有滾動(dòng)阻力Ff、空氣阻力Fw和加速阻力Fj, 力平衡方程為 Ff+Fw+ Fj,=0 (1) 其中Ff = Gf = G(a+bv) (2) Fw = CDAv2 (3) Fj = (4) 式中G為汽車總質(zhì)量（N）；f滾動(dòng)阻力系數(shù)；a為滾動(dòng)阻力系數(shù)中的常數(shù)項(xiàng)；b為滾動(dòng)阻力系數(shù)的一次項(xiàng)系數(shù)；v為汽車速度（m/s）; CD為空氣阻力系數(shù)；為空氣密度=1.

8、2258Ns2m4;A為汽車迎面積（m2）；為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)。 將式（2）、式（3）和式（4）帶入式（1），并領(lǐng)c=CDA/2a得 （5） 式（5）即為汽車滑行運(yùn)動(dòng)微分方程2微分方程的積分 將式（5）分離變量、并積分得 即 （6） 式中v0 為滑行初速度。 式（5）兩邊也可以同時(shí)乘以滑行距離S的微分ds,并帶入v=ds/dt,積分得 = 積分 將式（6）代入上式得 （7）在滑行終了時(shí)v=0，s=S，t=T . S為滑行總距離（m），T滑行總時(shí)間（s）. 則有： （8）即 （9）亦即 （10）式中 K=為常數(shù)。 式（10）表明了滑行初速度v0、滑行總距離S和滑行總時(shí)間T之間的關(guān)系，它是一個(gè)

9、以阿 a 、b、c為待定系數(shù)的代數(shù)方程。 f(v0, S,T, ,b,c)= (11) 若以一次滑行所測(cè)得3個(gè)不同時(shí)刻參數(shù)v0i、Si、Ti(i=1，2，3)代入式（11）并令其等于零，便可以得到一個(gè)關(guān)于、b、c方程組。 f(v0i, Si, Ti, ,b,c)= i=1,2, 3 (12)對(duì)方程組（12）求數(shù)值解，便可得、b、c. 3.方程組求解式 (12)可以用MATALAB可以用最優(yōu)化工具箱求解，該工具箱中的函數(shù)語句fsolve(fun,x0)可以將上述方程簡(jiǎn)便解決，該函數(shù)語句中的fun表示方程表達(dá)式，x0是方程的解的初始值。解方程組時(shí)fun是表達(dá)式組，x0是初始矢量，它們的維數(shù)與方程組相同。在平直的水平路面上進(jìn)行滑行試驗(yàn)時(shí)，用五輪儀記錄各不同瞬時(shí)的時(shí)間、速度和距離三個(gè)數(shù)組。構(gòu)成時(shí)間數(shù)組T(n)、速度數(shù)組V（n）和距離數(shù)組S（n）.其中n為滑行試驗(yàn)的