汽车车身节能技术..教学内容.ppt

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1、汽车车身节能技术..二、车身造型设计的空气动力学概念1.汽车空气阻力系数图5-8汽车受到的气动力和力矩示意图—合成气流相对速度；—纵向气流相对速度；—侧向气流相对速度（侧风速度）；β—横摆角，；D—车身纵向气动阻力(x轴方向）；S—车身侧向气动阻力(y轴方向）；L—车身垂直方向的气动阻力（z轴方向）；PM—纵倾力矩（绕y轴）；RM—侧倾力矩（绕x轴）；YM—横摆力矩（绕z轴）；a—轴距。力和力矩系数横摆角β=0°时车身纵向作用的气动阻力D气动阻力系数垂直于路面的升力L升力系数垂直于车身对称面（x，y）的侧向力S侧向力系数绕x轴的侧倾力矩RM侧倾力矩

2、系数绕y轴的纵倾力矩PM纵倾力矩系数绕z轴的横摆力矩YM横摆力矩系数表5-1气动力和力矩及其系数2.汽车阻力特性空气阻力所消耗的功率与车速的三次方成正比，在车速高的时候，空气阻力将是主要的阻力。图5-9行驶阻力与车速的关系1）汽车阻力分类总的空气阻力外部阻力内部阻力形状阻力诱导阻力发动机冷却系阻力驾驶室内空调阻力汽车部件冷却阻力图5-10气动阻力组成图5-11气动阻力成分及其随车尾倾角的变化CD—总阻力系数CR*—摩擦阻力系数CK*、CS*、CB*—分别为各部分阻力系数的贡献度2）压差阻力与表面摩擦阻力压差阻力和表面摩擦阻力的本质来自于气流的粘性。

3、绕流作用在车身表面，产生了压力场和切应力场，如果当地的逆压梯度超过了一定的陡度，则造成气流从车身表面分离。当气流分离时，产生的压力分布与无粘流不同，随着产生的边界层厚度的增加，切应力减小，直至分离点减至零。对表面的压力和切应力进行积分可得到压差阻力和表面摩擦阻力，它们的总和就是包括诱导阻力在内的全部外部阻力。3）诱导阻力诱导阻力是伴随升力而产生的阻力成分：式中:CL—诱导阻力系数；CDi—升力系数；λ—宽长比（总宽／总长）；β—修正系数。图5-12不同尾部外形的汽车的尾流流态图图5-13改变尾部倾角对气动阻力系数CD及后轴升力系数CLR影响的一例3

4、.降低空气阻力系数CD的措施改善轿车前端形状改善后窗倾角和车顶拱度正确选择离地间隙放置扰流板优化发动机舱内流场1）改善轿车前端形状。图5-14改善轿车前端形状图5-15改善轿车前窗倾角、圆弧转角2）改善后窗倾角和车顶拱度图5-16改善后窗倾角图5-17改善车顶拱度3）正确选择离地间隙图5-18离地间隙e对CD以及升力系数CL的影响4）放置扰流板图5-19车尾部扰流板对CD的影响图5-20后视镜对CD的影响5）优化发动机舱内流场轿车在停车状态下冷却风扇运转时前部的空气流场轿车在高速行驶状态下前部的空气流场冷却气流流过发动机舱各部位的示意图序号气流通过

5、形式空气阻力系数1没有冷却空气（前部封闭）0.2262有冷却空气（下部无障碍流出）0.2543只从下部专门出口流出0.2444只从下部带有窄的横向通风槽流出0.2365只从侧面带有窄的横向通风槽流出0.2356只从上部带有窄的横向通风槽流出0.223表5-2不同形式气流流过冷却系统后对汽车风阻系数的影响冷却气流流经冷却系统的压力损失有:冷却空气经过进气格栅的压力损失为△PG；流向散热器过程中沿程摩擦阻力和涡流而造成的压力损失为△PE；流过散热器压力损失为△PK；流经风扇的压力升高△PV。某轿车冷却系统中压力变化场和冷却空气流场示意图三、车身造型设计

6、的发展趋势车身造型进一步强调空气动力化。发动机的布置形式。设置前、后扰流板等气动力学附加装置，改善气流的流动状况。车身乘员舱仍要处于前后轮之间，地板要尽量降低，以获得较大的室内空间及开阔的视野，保证乘员的舒适性和安全性。优化车身细部外形，以减少车身表面的凹凸面和突起物。目前世界上较为普遍的改善汽车造型的空气动力性能方法主要有：第二节车身结构轻量化一、车身轻量化技术概述普通汽车自重质量每减轻100kg，可节油0.2~0.3L/100km，而轿车的质量每减轻100kg，可节油0.4~0.3L/100km；另外根据大量研究表明，当整车质量减轻10%时，汽

7、车的燃油经济性可提高3.8%，加速时间减少8%，CO排放量减少4.5%，制动距离减少5%，轮胎寿命提高7%，转向力减小6%。车身是整个汽车零部件的载体，其重量约占整车的40%~60%。因此实现汽车车身轻量化是改善汽车经济性的有效方法。汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计和轻量化材料的使用两大方面。在结构设计方面可以采用前轮驱动、高刚性结构、超轻悬架结构、部件薄壁化、中空化，小型化及复合化等来达到轻量化的目的。在用材方面可以通过材料替代或采用新材料来达到汽车轻量化的目的。目前主要是采用高强度钢材、铝镁合金，工程塑料和各种复合材料进行汽车轻量化设计。二

8、、车身结构轻量化的途径（一）车身结构轻量化设计1.变截面薄板及其在车身制造中的应用用于车身制造的变截面薄板分为两种，一种是