汽車滾動阻力系數道路試驗測試方法研究

1、摘 要滾動阻力系數，是用來計算滾動阻力的一個系數，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。它是車輪滾動時所需的推力（即滾動阻力）與車輪載荷的比值，即單位汽車重力所需之推力。它的數值，是由試驗測定的。實踐表明，它與路面的種類、輪胎的構造、材料、輪胎壓力及行駛車速都有密切的關系。 關鍵詞 滾動阻力系數 滾動阻力 車輪載荷一引言1.汽車阻力與整車滾動阻力(1). 汽車阻力 汽車在水平道路上等速行駛時，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。滾動阻力以符號FW 表示。當汽車在坡道上上坡行駛時，還必須克服重力沿坡道的分力。稱為坡道阻力，以符號Fi 表示。汽車加速行駛時還需要克

2、服加速阻力，以符號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就沒有坡度阻力和加速阻力。（2）.整車滾動阻力 車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產生相互作用力，輪胎和支承路面發(fā)生相應的變形。由于輪胎和支承面的相對剛度不同，它們的變形特點也不同。 當彈性輪胎在混凝土路、瀝青路等硬路面上滾動時，輪胎的變形是主要的。這時，輪胎由于有內部摩擦產生彈性遲滯損失，使輪胎變形時，損耗了一部分能量。圖為輪胎在硬路面上受徑向載荷時的變形曲線。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變形時放出的能量。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、簾線等物質的分子間的摩擦，最后轉化為熱能而散失在大氣中。這種損失稱為彈性物質的遲滯損失 2.汽車滾動阻力系數滾動阻力系數，是用來計算滾動阻力的一個系數，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。它是車輪滾動時所需的推力（即滾動阻力）與車輪載荷的比值，即單位汽車重力所需之推力。3.車滾動阻力系數道路試驗測試方法簡介從汽車滑行運動微分方程人手, 經過積分

4、推導出滾動阻力系數與滑行初速度、滑行總時問和滑行總距離之間的關系, 用滑行過程中個瞬時點的記錄參數組成方程組, 再用求方程組的數值解, 即可求出汽車的滾動阻力系數。本方法只需一次滑行試驗, 既方便易行, 又比較準確。二汽車整車滾動阻力系數道路試驗系統 從汽車滑行運動微分方程人手, 推導出含有滑行阻力系數和滑行運動參數的代數方程, 按GB/12536-90（汽車滑行試驗方法）在道路上做一次往返滑行試驗, 將五輪儀記錄的汽車滑行過程中3個瞬時的運動參數初速度、滑行時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確的滾動阻力系數。 1主題內容與適用范圍本標準規(guī)定了汽車滑行試驗方法。2引用標準G

5、B/T 12534汽車道路試驗方法通則3試驗條件31測量儀器第五輪儀或相應的車速、行程記錄裝置，精度不低于0.5。32關閉汽車門窗。33其余試驗條件及試驗車輛的準備按GBT 12534的規(guī)定。4試驗方法41在長約1000 m的試驗路段兩端立上標桿作為滑行區(qū)段，汽車在進入滑行區(qū)段前車速應稍大于50 kmh。42汽車駛入滑行區(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。當車速為50kmh時（汽車應進入滑行區(qū)段），用第五輪儀進行記錄，直至汽車完全停住為止。在滑行過程中，駕駛員不得轉動方向盤。43記錄滑行初速度（應為50±0.3 kmh）和滑行距離。44試驗至少往返各滑

6、行一次，往返區(qū)段盡量重合。將結果記入表1中。5數據校工方法 用實測初速度和實測滑行距離，按式（1）算出標準初速度V0=50kmh的滑行距離。 a = .(2)式中： S0初速度為50kmh的滑行距離,m。 a計算系數,1/s2. 實測滑行初速度，m/s. B常數，m/s (b=0.2；當車重40000N且滑行距離600m時，b=0.3). 實測滑行距離，m. C常數，m2/s2(c=771.6).數據處理結果記入下表中 滑 行 方 向 往 返實測滑行初速度， m/s實測滑行距離，m.V0=50km/h時滑行距離S,m.實測滑行初速度， m/s實測滑行距離，m.V0=50km/h時滑行距離S,m

7、.S的算術平均值 說 S1= mS的算術平均值 說 S2= m初速度為V0=50km/h時往返兩個方向滑行距離的平均值 S = = m.三汽車整車滾動阻力系數計算原理 1.汽車滑行運動微分方程 汽車在平直良好的路面上滑行時，若忽略摩擦，則行駛阻力只有滾動阻力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為汽車總質量（N）；f滾動阻力系數；a為滾動阻力系數中的常數項；b為滾動阻力系數的一次項系數；v為汽車速度（m/s）; CD為空氣阻力系數；為空氣密度=1.

8、2258Ns2m4;A為汽車迎面積（m2）；為汽車旋轉質量轉換系數。 將式（2）、式（3）和式（4）帶入式（1），并領c=CDA/2a得 （5） 式（5）即為汽車滑行運動微分方程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v=0，s=S，t=T . S為滑行總距離（m），T滑行總時間（s）. 則有： （8）即 （9）亦即 （10）式中 K=為常數。 式（10）表明了滑行初速度v0、滑行總距離S和滑行總時間T之間的關系，它是一個

9、以阿 a 、b、c為待定系數的代數方程。 f(v0, S,T, ,b,c)= (11) 若以一次滑行所測得3個不同時刻參數v0i、Si、Ti(i=1，2，3)代入式（11）并令其等于零，便可以得到一個關于、b、c方程組。 f(v0i, Si, Ti, ,b,c)= i=1,2, 3 (12)對方程組（12）求數值解，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，該工具箱中的函數語句fsolve(fun,x0)可以將上述方程簡便解決，該函數語句中的fun表示方程表達式，x0是方程的解的初始值。解方程組時fun是表達式組，x0是初始矢量，它們的維數與方程組相同。在平直的水平路面上進行滑行試驗時，用五輪儀記錄各不同瞬時的時間、速度和距離三個數組。構成時間數組T(n)、速度數組V（n）和距離數組S（n）.其中n為滑行試驗的