汽车驱动力的计算方式
第三节 汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
本节将通过作图法确定汽车动力性指标。 本节将通过作图法确定汽车动力性指标。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
由动力特性图确定动力性评价指标 δdu δdu = f +i + D =ψ +
gdt
gdt
1）计算最高车速
du =0 dt dt
最高 车速
i =0
D= f
f
uamax
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
2）计算爬坡度 ）
α = arcsin
F −(F + F ) t f w G
i=tanα 可以做出爬坡度图。 可以做出爬坡度图。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性 行驶阻力平衡图与动力特性图 第三节 汽车的驱动力 行驶阻力平衡图与动力特性图
二、动力特性图
F = F + F + F + Fj t f i w
δdu F −F t w =ψ + G gdt
奥迪A4 轿车驱动力—行驶阻力平衡图 奥迪 轿车驱动力 行驶阻力平衡图
8 00 0 7 00 0
6 00 0 Ft 1 5 00 0 Ft 2 Ft 3 4 00 0 Ft 4 Ft 5 3 00 0 Ft 6 Ff +F w 2 00 0
F /N
1 00 0
项目02 02汽车驱动力与行驶阻力(修订)
（三）汽车的驱动力图 驱动力与车速之间的函数关系曲线，称为汽车的驱动力图。
已知条件：发动机的外特性曲线、传动系传动比、
传动效率、车轮半径。
Ft
Teig i0T
r
V 0.377 rn i g i0
发动机特性曲线
汽车的驱动力与行驶阻力
Ft驱动力(KN)
16
Ft
14
12
Ft2
10
Ft3
8
6
4
2
20 40 60
2.空气阻力的计算
Fw
C D AV
2
（N）
21.15
3.空气阻力的影响因素
CD：空气阻力系数 A：迎风面积 (m2) ua：相对速度 (km/h)
（1）A
使用方面：尽量降低装载高度。 Fw
（2）V （3）CD
Fw
当V大于是100km/h时，Fw占总 阻力的70%。
Fw
汽车的流线型越好、突出物越少、表 面光洁度越好，空气阻力系数越小。
3.车轮半径 （1）自由半径r0
车轮处于无载时的半径。
（2）静力半径rs
汽车额定载荷、静止时，车轮中 心至轮胎与道路接触面间的距离。
W
r0
rs
汽车的驱动力与行驶阻力
（3）滚动半径rr
车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系。
s rr 2n （m）
n：车轮转动的圈数； s：在转动n圈时车轮滚动的距离（m）。
Pe(kw)
Te(N·m)
Pe
（2）特性曲线
发动机节流阀全开为外特
Te
性曲线；节流阀部分开启为
部分负荷特性曲线。
Pe Ten 9549
n (r/min)
1.2 汽车的驱动力与行驶力
1.2汽车的驱动力与行驶阻力确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。
为此需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。
根据这些力的平衡关系，建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的各项动力性能指标。
汽车的行驶方程式为=t F ∑F式中 ——汽车驱动力；t F ∑F ——行驶阻力之和。
驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。
行驶阻力有滚动阻力、空气阻 力、加速阻力和坡度阻力。
现在分别研究驱动力和这些行驶阻力，并最后把∑=t F F 这一行驶方程式加以具体化，以便研究汽车的动力性。
1.2.1 汽车的驱动力在汽车行驶中，发动机发出的有效转矩，经变速器、传动轴、主减速器等后，由半轴传给驱动车轮。
如果变速器传动比为、主减速比为、传动系的机械效率为tq T g i 0i T η，则传到驱动轮上的转矩，即驱动力矩为tT T g tq t i i T T η0=如图1-1所示，此时作用于驱动轮上的转矩，产生对地面的圆周力，则地面对驱动轮的反作用力，即为汽车驱动力。
如果驱动车轮的滚动半径为t T 0F t F r ，就有r T F t t /=，因而，汽车驱动力为r F Tg tq t i i T η0= (1-1)下面将对式(1-1)中发动机转矩T 、传动系机械效率tq T η及车轮半径r 等作进一步讨论，并作出汽车的驱动力图。
1.2.1.1 发动机的外特性发动机的功率、转矩及燃油消耗率与发动机曲轴转速的变化关系，即为发动机的速度特性。
当发动机节气门全开（或高压油泵处于最大供油量位置），此特性称为发动机的外特性，对应的关系曲线称为外特性曲线；如果节气门部分开启，则称为发动机部分负荷特性曲线。
图1-2为某发动机的外特性曲线。
为发动机最低稳定工作转速，随着发动机转速的增加，发动机发出的功率和转矩都在增加，最大转矩时的发动机转速为，再增大发动机转速时， 有所下降，但功率继续增加，一直达到最大功率，此时发动机转速为；继续提高发动机转速，其功率反而下降。
汽车驱动力-行驶阻力计算---湖北汽车工业学院K1143(越野军用汽车)
一、驱动力行驶阻力计算（整车重量m=9000kg ）1.计算参数的设置（以下计算参数均相同）发动机型号 IADe300-40 （221K/2500r/min ）1100N·m/1400r/min 变速器型号 6DSI30TA发动机转速 n=1000~2500r/min ；变速器传动比 ig=[8.71 ，4.90，2.93,1.87,1.30,1.00 ] 汽车迎风面积 A=1.7×2.4=4.08；264.308.48.0=⨯=A C d 高档主传动比 5678.37857.1665.120.10302010=⨯⨯=⨯⨯=i i i i 抵挡主传动比 7142.47857.120.220.103'01'002=⨯⨯=⨯⨯=i i i i传动系机械效率 85.0=t η车桥减速比 20.101=i 滚动阻力系数 9165.0)50(01.00165.0=-+=a r v f 分动器传动高档比 665.102=i 风阻系数 8.0=d C 分动器传动抵挡比 665.1'02=i 滚动半径 r=0.507 轮边减速比 7857.103=i 重力加速度 g=9.82.汽车驱动力——行驶阻力平衡图 计算公式：;15.21;377.0;200a D f g a tg t Au C G F i i rnu ri Ti F ===η汽车驱动力——行驶阻力平衡图计算公式)05.0,07.0(1;;15.21cos ;377.0;21221200==++=-=+===δδδδδδαηgi mF F a Au C Gf F i i rnu ri Ti F rt a D r g a tg t加速度曲线计算公式)05.0,07.0(1;15.21;cos ;377.0;21221200==++=====δδδδδαηgi Au C F Gf F i i rnu ri Ti F a D w f g a tg t加速度时间曲线图汽车用Ⅱ档起步加速行驶至60km/h 的加速时间为11.76s ，加速至100km/h 时的加速时间是32.36s计算公式fD i GF F D Au C F i i rnu ri Ti F wt a D w g a tg t -=-====;;15.21;377.0;20η爬坡性曲线图（分动器抵挡比）计算公式fD i GF F D Au C F i i rnu ri Ti F wt a D w g a tg t -=-====;;15.21;377.0;20η爬坡性曲线图（分动器高挡比）计算公式;;15.21;377.0;20GF F D Au C F i i rnu ri Ti F w t a D wg a tg t -====η动力特性图计算公式ta D t a fw e g a Au C mgfu P TnP i i rn u ηη761403600;9549;377.030+===功率平衡图。
12 汽车的驱动力与行驶力
1.2汽车的驱动力与行驶阻力 确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。
为此需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。
根据这些力的平衡关系，建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的各项动力性能指标。
汽车的行驶方程式为 =t F ∑F 式中 ——汽车驱动力； t F ∑F ——行驶阻力之和。
驱动力是由发动机的转矩经传动系传至驱动轮上得到的。
行驶阻力有滚动阻力、空气阻 力、加速阻力和坡度阻力。
现在分别研究驱动力和这些行驶阻力，并最后把∑=t F F 这一行驶方程式加以具体化，以便研究汽车的动力性。
1.2.1 汽车的驱动力 在汽车行驶中，发动机发出的有效转矩，经变速器、传动轴、主减速器等后，由半轴传给驱动车轮。
如果变速器传动比为、主减速比为、传动系的机械效率为tq T g i 0i T η，则传到驱动轮上的转矩，即驱动力矩为 tT T g tq t i i T T η0= 如图1-1所示，此时作用于驱动轮上的转矩，产生对地面的圆周力，则地面对驱动轮的反作用力，即为汽车驱动力。
如果驱动车轮的滚动半径为t T 0F t F r ，就有r T F t t /=，因而，汽车驱动力为r F T g tq t i i T η0= (1-1)下面将对式(1-1)中发动机转矩T 、传动系机械效率tq T η及车轮半径r 等作进一步讨论，并作出汽车的驱动力图。
1.2.1.1 发动机的外特性 发动机的功率、转矩及燃油消耗率与发动机曲轴转速的变化关系，即为发动机的速度特性。
当发动机节气门全开（或高压油泵处于最大供油量位置），此特性称为发动机的外特性，对应的关系曲线称为外特性曲线；如果节气门部分开启，则称为发动机部分负荷特性曲线。
图1-2为某发动机的外特性曲线。
为发动机最低稳定工作转速，随着发动机转速的增加，发动机发出的功率和转矩都在增加，最大转矩时的发动机转速为，再增大发动机转速时， 有所下降，但功率继续增加，一直达到最大功率，此时发动机转速为；继续提高发动机转速，其功率反而下降。
整车 动力学 公式
整车动力学公式主要包括：
1. 驱动力与阻力公式：驱动力（Ft）等于各阻力（Ff、Fw、Fi、Fj）之和，即Ft=Ff+Fw+Fi+Fj。
2. 滚动阻力公式：滚动阻力（Ff）与车轮垂直载荷、轮胎结构与路面情况影响滚动阻力系数（f），即Ff=f×(Fzf+Fzr)。
3. 空气阻力公式：空气阻力（Fw）等于1/2×CD×A×ρ×u^2，其中CD为空气阻力系数，A为迎风面积，ρ为空气密度，u为汽车与空气的相对速度。
4. 坡度阻力公式：坡度阻力（Fi）等于车重（G）乘以道路坡度（i），即Fi=G×i。
5. 加速阻力公式：加速阻力（Fj）等于车重（G）乘以加速度（dudt），即Fj=G×dudt。
6. 马力、扭矩和转速公式：马力=扭矩×转速÷5252；扭矩=马力×5252÷转速；转速=马力×5252÷扭矩。
7. 动能和动量公式：动能=质量×速度^2÷2；动量=质量×速度。
8. 加速度公式：加速度=动力÷质量。
9. 刹车距离公式：刹车距离=（初速度-终速度）÷2×刹车减速度。
10. 阻力公式：阻力=空气密度×面积×滑行系数×速度。
此外，还有一些具体的汽车动力学模型公式，如最高车速计算公式、发动机转速与车速关系公式等。
这些公式在汽车设计和性能分析中非常重要，可以帮助工程师更好地了解和控制车辆的动力学行为。
1-3 汽车的驱动力与行驶阻力平衡图
湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY1-3 汽车的驱动力-行驶阻力平衡图一、驱动力—行驶阻力图二、驱动力—行驶阻力图的应用三、动力特性图HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY驱动力-行驶阻力平衡图将汽车行驶方程式用图解法来进行分析，从而确定汽车的动力性。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY二.驱动力-行驶阻力图的应用1、确定汽车的最高车速2、确定汽车的剩余驱动力3、确定汽车的加速能力4、确定汽车的爬坡能力湖北汽车工业学院汽车工程系HBQYa) 若汽车最高挡驱动力F t5 与F f +F w 曲线有交点，则交点处的车速即为汽车最高车速u amax 。
HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY各F t 曲线与(F f +F w )曲线之间所夹的垂直线段，表示剩余驱动力，可作为加速、爬坡或拖挂的牵引力。
2、确定剩余驱动力HBQY湖北汽车工业学院汽车工程系HBQY汽车的加速度曲线3、确定汽车的加速能力HBQYb.加速时间的计算du aj = dtunt=u0∫1 du aj图解法近似计算步骤： （1）由aj-ua → 1/aj-ua（加速度倒数曲线）湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（2） 分段求面积，即 速度区间的加速时间 ∆1 、∆2 、∆3 、… ，然 后计算∆1、∆1+∆2 、 ∆ 1+∆2+∆3 、 … ，即得从 u0→u1、u0→u2、…的加 速时间。
注意：若选择横坐标amm=1km/h，纵坐标bmm=1s2/m作为比例尺， 则 ∆t＝∆/(3.6ab)湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile加速时间的计算HBQY（3）作出t-ua曲线。
注意：1).换档时车速不变。
汽车的驱动力和行驶阻力
9％
较小，则 Fi G sin G tan G i
Ff f G cos f G
道路阻力
道路阻力
F Ff Fi Gf cos G sin
若 较小，则
F Gf Gi G( f i)
道路阻力系数
( f i)
加速阻力
Tf 2 r
Ft
Ff 2
滚动阻力系数的测定方法
牵引法 滑行法 转鼓法
滚动阻力系数的影响因素
1. 速度ua对 f 的影响
ua 100 km/h, f const . ua 200 km/h, f 产生驻波现象，高温、脱落和爆裂。
滚动阻力系数的影响因素
2. 轮胎的结构、材料、帘线对f 的影响也很 大。子午线轮胎 f 小，天然橡胶 f 低。
汽车的行驶阻力
——空气阻力
定义
❖ 汽车直线行驶时受到的空气力在汽车行驶方 向的分力
分类
❖ 压力阻力
➢ 形状阻力主要与汽车的形状有关，约占58％
➢ 干扰阻力：汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水 槽、驱动轴、悬架导向杆等，约占14％
➢ 内循环阻力：发动机冷却系、车身通风等气流流过汽 车内部，占12％
等速行驶工况下：
T
Pe PT Pe
1—1200 r/min 3—1900 r/min
2—1600 r/min 4—2200 r/min
传动系的机械效率ηT
造成机械损失的主要部件 ★ 变速器和主减速器(含差速器)
主要损失形式 ★ 液力损失和机械摩擦损失。 ★ 液力损失,如搅动和磨擦。它与润滑油品 种、温度、转速、油面高度等有关。
轮胎充气压力轮胎径向变形 f
(完整word版)汽车的动力性设计计算公式
汽车动力性设计计算公式3。
1 动力性计算公式3.1。
1 变速器各档的速度特性： 0377.0i i n r u gi ek ai ⨯⨯= （ km/h) 。
.。
.。
(1) 其中：k r 为车轮滚动半径，m ；由经验公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=)1(20254.0λb d r k (m ）d —-——轮辋直径,in b-—--轮胎断面宽度，inλ—-—轮胎变形系数e n 为发动机转速，r/min ；0i 为后桥主减速速比；gi i 为变速箱各档速比,)...2,1(p i i =，p 为档位数，（以下同). 3。
1。
2 各档牵引力 汽车的牵引力：错误!未指定书签。
t kgi a tq a ti r i i u T u F η⨯⨯⨯=)()( （ N ) ..。
.。
(2)其中：)(a tq u T 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩,N •m;t η为传动效率。
汽车的空气阻力：15.212ad w u A C F ⨯⨯= （ N ） (3)其中：d C 为空气阻力系数,A 为汽车迎风面积，m 2。
汽车的滚动阻力：f G F a f ⨯= （ N ） ..。
..（4）其中：a G ＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，f 为滚动阻尼系数 汽车的行驶阻力之和r F ：w f r F F F += ( N ) ....。
（5)注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图3。
1。
3 各档功率计算 汽车的发动机功率： 9549)()(ea tq a ei n u T u P ⨯=(kw ） 。
..。
.（6）其中： )(a ei u P 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下发动机的功率. 汽车的阻力功率:taw f r u F F P η3600)(+=（kw ） 。
..。
（7）3.1.4 各档动力因子计算awa ti a i G F u F u D -=)()( ..。
.(8）各档额定车速按下式计算.377.0i i n r u i g c e k i c a = （km/h ） .。
汽车的驱动力—行驶阻力平衡图与动力特性图
uau/a(k/(mk/mh) h1)
uamax=205km/h
Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ft6 Ff+Fw
7
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
2.确定加速时间t
汽车的加速能力可以用它在水平良好路面上行驶时产 生的加速度来评价，但由于加速度的数值不易测量，实际 中常用加速时间 t 来表明汽车的加速能力。
二、动力特性图
思考
是否驱动力越大，动力性越好？
•实线为总重6.5t汽车的各挡驱动力曲线 •虚线为总重3.5t汽车的各挡驱动力曲线
18
第三节 汽车的驱动力—行
驶阻力平衡图与动力特性图 二、动力特性图
表征动力性的指标应该是一种既考虑驱动力和车重，又包含 空气阻力的综合性参数。
将汽车行驶方程 Ft Ff Fi Fw Fj
D1max fcosmax sinmax
cosmax 1 sin 2 max
f
max
arcsin
D1max
f
1
D2 1max
1 f 2
f
2
25
第三节 汽车的驱动力—行 驶阻力平衡图与动力特性图
3）计算加速时间
D du f i du
gdt
gdt
加速时 i 0 得 du g (D f )
arcsin Ft (Ff Fw )
G
Ttqigi 0T
r
Gf
cos
CD A 21.15
ua2
G sin
m du
dt
15
arcsin Ft (Ff Fw )
G
arcsin Ft (Ff Fw )
G
i tan
汽车驱动力的计算方式
汽车驱动力的计算方式将扭矩除以车轮半径，也可以从发动机马力与扭力输出曲线图中发现，在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢答案很简单，就是除以一个长度，便可获得“力”的数据。
举例说一下，一台升的发动机大约可发挥的最大扭力，此时若直接连上185/60R14尺寸的轮胎，半径约为41厘米，则经车轮所发挥的推进力量为公斤（事实上公斤并不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加速度sec2才是力的标准单位“牛顿”）。
但36公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢而且动辄数千转的发动机转速更不可能恰好成为轮胎转速，幸好聪明的人类发明了“齿轮”，利用不同大小的齿轮相连搭配，可以将旋转的速度降低，同时将扭矩放大。
由于齿轮的圆周比就是半径比，因此从小齿轮传递动力至大齿轮时，转动的速度、降低的比率、以及扭矩放大的倍数，都恰好等于两齿轮的齿数比例，这个比例就是所谓的“齿轮比”。
举例说明--以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。
当小齿轮以3000rpm的转速旋转，而扭矩为20kg-m时，传递至大齿轮的转速便降低了1/3，变成1000rpm；但是扭矩却放大了三倍，成为60kg-m。
这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大扭矩的基本原理。
在汽车上，发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程，第一次是由变速箱的档位作用而产生，第二次则取决于最终齿轮比（或称最终传动比，也可称为尾牙）。
扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。
举例来说，一辆手动档的思域，一档齿轮比为，最终齿轮比为，而引擎的最大扭矩为5500rpm，于是我们可以算出第一档的最大扭矩经过放大后为××=，比原引擎放大了13倍。
此时再除以轮胎半径约，即可获得推力约为470公斤。
然而上述的数值并不是实际的推力，毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失，因此必须将机械效率的因素考虑在内。
汽车动力性_汽车动力性分析
发动机能提供的功率
Pe ac
后备功率
Pe 1 ( Pf Pw )
T
ac bc ab
思考：后备功率与所使用 的挡位是否有关？
38
汽车的后备功率曲线
39
9
宝来轿车发动机的基本参数如下 ：
水冷，直列四缸，每缸五气门
最大功率 110kW/5700 r/min 最大转矩 210N· m/1750～4600 r/min 缸径×行程 81mm×86.4mm 压缩比 9.3:1
思考
宝来轿车发动机的转矩输出特性是否理想？为什么？
汽车起步加速时，过早换入高挡（即发动机转速较低时即换入 高挡) 是否有利于其加速性？ 发动机最大转矩对应的转速较低好还是较高好？
1）计算最高车速
du 0 dt
i0
D f
f
uamax
31
2）计算爬坡度
du 0 dt
i D f
由动力特性曲线，即可做出各挡的爬坡度图。 Ⅰ挡工作时，爬坡度较大，此时以 imax＝D1max－f 计算的误差也较大，可以用下式计算
D1max fcosmax sinmax
cos max 1 sin 2 max
D1max f 1 D12max f 2 max arcsin 1 f 2
32
3）计算加速时间
i0
du g (D f ) dt
做出加速度曲线
计算加速度的倒数，并做出加速度倒数曲线，图解 积分即可计算加速时间。
33
汽车行驶过程中，发动机发出的功率始终等于机械
传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。
依据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T r
汽车驱动力公式及各参数含义
汽车驱动力公式及各参数含义
汽车驱动力公式为：
F = T * (i0 + i1 * i2)
其中，
F：驱动力，单位为牛顿（N）或千克力（kgf）；
T：发动机转矩，单位为牛顿米（N·m）或磅尺（lb·ft）；
i0：主减速器传动比；
i1：变速器传动比；
i2：最终齿轮传动比。
各个参数的含义如下：
1. 发动机转矩（T）：发动机转动时产生的力矩，单位为牛顿·米（N·m）或英制单位磅·英尺（lb·ft）。
2. 主减速器传动比（i0）：主减速器的齿轮传动比例，通常用小于1的数表示。
3. 变速器传动比（i1）：变速器中齿轮的传动比例，通常用小于1的数表示。
4. 最终齿轮传动比（i2）：最终齿轮的传动比例，通常用大于1的数表示。
驱动力的大小取决于发动机转矩、主减速器传动比、变速器传动比和最终齿轮传动比。
在实际应用中，可以通过控制发动机转速和变速器挡位来调节驱动力大小，以满足驾驶需求。
汽车理论汽车的驱动力与行驶阻力
Tt
r
Ft F0
2
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
Tt Ft r
Tt—驱动力矩；
Tt Ttq ig i 0T
ua
Ttq —发动机转矩； ig—变速器传动比； i0—主减速器传动比；
Tt
r
Ft F0
3
ηT—传动系的机械效率。
Ft Ttq ig i 0T r
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
nmin
n/(r· min-1) Ttq/(N· m) ig1=2.13 Ft1/N 800 142 5438
ntq
3300 195 7468
np
5700 159 6089
nmax
6200 143 5477
ua1/(km· h-1 )
7.1
29.2
50.5
54.9
17
奥迪 A4 轿车驱动力图
8000
ua/(km/h) ua /(km h1 )
18
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
F t1
Ft 2
Ft 3
Ft 4
Ft 5
19
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
二、汽车的行驶阻力
思考 汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？
如何保证汽车可以加速或爬坡？
滚动阻力Ff 坡度阻力Fi 空气阻力Fw 加速阻力Fj
Ttq大 损失大 损失的比重小
ηT高
机械损失
齿轮对数
齿轮对数少 损失小 ηT高 直接挡ηT最高
PT
润滑油品质 温度 液力损失 油面高度
过低，热容量小 过高，搅油损失大
转速
12
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车驱动力计算方式
汽车驱动力的计算方式将扭矩除以车轮半径，也能够从发动机马力与扭力输出曲线图中发现，在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值要怎样变换成实质推动汽车的力量呢答案很简单，就是除以一个长度，即可获取“力”的数据。
举例说一下，一台升的发动机大概可发挥的最大扭力，此时若直接连上 185/60R14 尺寸的轮胎，半径约为 41 厘米，则经车轮所发挥的推动力量为公斤（事实上公斤其实不是力量的单位，而是重量的单位，须乘以重力加快度 sec2 才是力的标准单位“牛顿”）。
但 36 公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢并且动辄数千转的发动机转速更不行能恰巧成为轮胎转速，幸亏聪慧的人类发了然“齿轮”，利用不同大小的齿轮相连搭配，能够将旋转的速度降低，同时将扭矩放大。
因为齿轮的圆周比就是半径比，所以从小齿轮传达动力至大齿轮时，转动的速度、降低的比率、以及扭矩放大的倍数，都恰巧等于两齿轮的齿数比率，这个比率就是所谓的“齿轮比”。
举例说明 --以小齿轮带动大齿轮，假定小齿轮的齿数为 15 齿，大齿轮的齿数为 45 齿。
当小齿轮以 3000rpm 的转速旋转，而扭矩为 20kg-m 时，传达至大齿轮的转速便降低了 1/3 ，变为 1000rpm；可是扭矩却放大了三倍，成为 60kg-m。
这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大扭矩的基来源理。
在汽车上，发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程，第一次是由变速箱的档位作用而产生，第二次则取决于最后齿轮比（或称最后传动比，也可称为尾牙）。
扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最后齿轮比的相乘倍数。
举例来说，一辆手动档的思域，一档齿轮比为，最后齿轮比为，而引擎的最大扭矩为 5500rpm，于是我们能够算出第一档的最大扭矩经过放大后为××=，比原引擎放大了 13 倍。
此时再除以轮胎半径约，即可获取推力约为 470 公斤。
但是上述的数值其实不是实质的推力，毕竟机械传输的过程中必然有磨消耗失，所以一定将机械效率的要素考虑在内。
汽车驱动力的计算方式
汽车驱动力的计算方式
第一种方法是根据汽车速度和阻力来计算驱动力。
阻力可以进一步分
为滚动阻力、空气阻力和上坡阻力等。
滚动阻力是指汽车轮胎与地面之间的摩擦力，可以通过滚动阻力系数
和车辆质量来计算。
空气阻力是指汽车在行驶过程中受到的空气阻力，可以通过空气阻力
系数、空气密度、汽车速度和前面积来计算。
上坡阻力是指汽车在爬坡时需要克服的重力和摩擦力，可以通过坡度、车辆质量和摩擦系数来计算。
第二种方法是根据发动机输出功率和速度来计算驱动力。
发动机输出
功率是指发动机所能提供的动力，可以通过发动机的扭矩和转速来计算。
驱动力可以通过发动机输出功率和速度的关系来计算，即驱动力等于发动
机输出功率除以速度。
第三种方法是根据轮胎的抓地力和速度来计算驱动力。
轮胎的抓地力
是指轮胎与地面之间的摩擦力，可以通过摩擦系数和轮胎垂直力来计算。
驱动力可以通过轮胎的抓地力和速度的关系来计算，即驱动力等于轮胎的
抓地力乘以速度。
第四种方法是结合车辆动力学模型来计算驱动力。
车辆动力学模型是
指一种用来描述汽车运动过程的数学模型，可以综合考虑车辆的动力学性能、传动系统等因素。
通过建立车辆动力学模型，可以通过输入一定的参
数和条件来计算驱动力。
需要注意的是，以上的计算方式只是在理论上的模型，实际上汽车驱
动力会受到诸多因素的影响，如道路条件、车辆负载、车辆磨损等。
因此，在实际应用中需要对以上模型进行修正和调整，以获得更为准确的结果。
汽车驱动力名词解释
汽车驱动力名词解释
汽车驱动力是指使汽车运动的力。
常见的汽车驱动力有以下几种： 1. 发动机驱动力：发动机通过燃烧燃料产生的动力，驱动汽车
前进。
2. 电动机驱动力：电动汽车使用电能来驱动电动机，产生驱动力。
3. 驱动轮驱动力：汽车的驱动轮通过发动机或电动机传递的力
来推动汽车运动。
4. 油门驱动力：驱动力与油门的开度呈正比关系，当油门踏板
踩得越深，驱动力也越大。
5. 扭矩驱动力：扭矩是发动机输出的力矩，它与发动机的转速
和驱动轮的半径有关，扭矩越大，驱动力也越大。
6. 轮胎抓地力：汽车的驱动力需要通过轮胎与地面产生摩擦力
来实现，轮胎抓地力的大小直接影响到汽车的驱动性能。
7. 空气阻力：当汽车行驶时，空气对汽车的阻力会使驱动力减小，特别是在高速行驶时，空气阻力对驱动力的影响更加显著。
8. 负载阻力：当汽车承载重量或拖拉物体时，负载阻力会增加，使驱动力减小。
这些力量的相互作用决定了汽车的动力性能和行驶特点。
驱动力的计算公式
驱动力的计算公式
驱动力是指物体运动的原因，是使物体发生运动或改变运动状态的力量。
在物理学中，驱动力的计算公式为：
F = ma
其中，F表示驱动力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
这个公式表明，驱动力与物体的质量和加速度有关。
在实际应用中，驱动力的计算可以通过以下步骤进行：
1. 确定物体的质量m，单位为千克（kg）。
2. 确定物体的加速度a，单位为米每秒平方（m/s²）。
3. 将物体的质量和加速度代入公式F = ma中，计算出驱动力F，单位为牛顿（N）。
例如，一辆质量为1000千克的汽车在10秒内从静止加速到60公里每小时的速度，其加速度为：
a = (60 km/h - 0 km/h) / 10 s = 6 m/s²
将质量和加速度代入公式F = ma中，可以计算出驱动力：
F = 1000 kg × 6 m/s² = 6000 N
因此，这辆汽车需要6000牛顿的驱动力才能从静止加速到60公里每小时的速度。
驱动力的大小决定了物体的运动状态和速度，因此在工程设计和物理实验中，驱动力的计算非常重要。
通过计算驱动力，可以确定所需的能量和动力系统，从而实现物体的运动和控制。
汽车牵引力公式
汽车牵引力公式汽车的牵引力是指车辆产生的向前推动力量，主要由发动机和牵引系统共同完成。
牵引力的大小直接影响车辆的加速能力、爬坡能力以及牵引重物的能力。
下面我们来具体了解一下汽车牵引力的计算公式和影响因素。
汽车的牵引力可以用下面的公式来表示：牵引力 = 发动机输出扭矩 * 轮胎半径 / 齿轮传动比 * 车辆的驱动力分配系数首先，牵引力与发动机输出的扭矩成正比，也就是说扭矩越大，牵引力就越大。
发动机输出的扭矩与发动机的设计和调校有关，可以通过改变气门、增加气缸数等方式来提高发动机的扭矩输出。
其次，牵引力还与轮胎的半径有关。
轮胎的半径决定了每转一圈轮胎所行驶的距离，半径越大，每一圈的距离就越长，因此牵引力也会增大。
为了提高牵引力，可以选择安装更大尺寸的轮胎，但也需要考虑到轮胎对悬挂和转向系统的影响。
另外，齿轮传动比也会影响牵引力的大小。
通过改变齿轮的尺寸比例，可以提高传递给轮胎的扭矩，从而增加牵引力。
通常情况下，选择合适的齿轮比可以在不降低发动机效率的情况下提高牵引力。
最后，车辆的驱动力分配系数是指驱动力在前、后轮之间分配的比例。
这个系数取决于车辆的设计和驱动方式。
前驱车和后驱车的驱动力分配系数不同，因为不同的驱动方式会影响车辆的平衡性和牵引能力。
选择合理的驱动力分配系数可以最大限度地提高牵引力。
综上所述，汽车的牵引力是由发动机扭矩、轮胎半径、齿轮传动比和驱动力分配系数共同决定的。
在设计和选择车辆时，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的牵引力效果。
同时，牵引力的大小还与路面的摩擦系数、车辆的负载等因素有关，需要根据具体情况进行综合评估。
通过合理调配和优化设计，可以提高车辆的牵引力，提升车辆的性能和驾驶体验。
汽车驱动力计算公式
汽车驱动力计算公式
汽车驱动力是指车辆在行驶过程中所受到的推力，它是车辆行驶的基础。
在汽车设计和制造过程中，计算汽车驱动力是非常重要的一步。
下面我们来介绍一下汽车驱动力的计算公式。
汽车驱动力的计算公式为：F=ma
其中，F表示汽车的驱动力，m表示汽车的质量，a表示汽车的加速度。
在实际应用中，汽车的驱动力还受到一些其他因素的影响，如路面摩擦力、空气阻力等。
因此，我们需要对公式进行修正，得到如下的计算公式：
F=(ma+friction+air resistance)
其中，friction表示路面摩擦力，air resistance表示空气阻力。
在实际应用中，我们可以通过测量汽车的加速度和质量，以及考虑路面摩擦力和空气阻力等因素，来计算汽车的驱动力。
这样可以帮助我们更好地了解汽车的性能和行驶能力，从而为汽车的设计和制造提供参考。
汽车驱动力计算公式是汽车设计和制造过程中非常重要的一步。
通过计算汽车的驱动力，我们可以更好地了解汽车的性能和行驶能力，
从而为汽车的设计和制造提供参考。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车驱动力的计算方式
将扭矩除以车轮半径，也可以从发动机马力与扭力输出曲线图中发现，在每不同转速下都有一个相对的扭矩数值，这些数值要如何转换成实际推动汽车的力量呢？答案很简单，就是除以一个长度，便可获得“力”
的数据。
举例说一下，一台1.6升的发动机大约可发挥15.0kg-m的最大
扭力，此时若直接连上185/60R14尺寸的轮胎，半径约为41厘米，则经
车轮所发挥的推进力量为36.6公斤（事实上公斤并不是力量的单位，而
是重量的单位，须乘以重力加速度9.8m/sec2才是力的标准单位“牛
顿”）。
但36公斤的力量怎么能推动一吨多的汽车呢？而且动辄数千转的发动机转速更不可能恰好成为轮胎转速，幸好聪明的人类发明了“齿轮”，利用不同大小的齿轮相连搭配，可以将旋转的速度降低，同时将扭矩放大。
由于齿轮的圆周比就是半径比，因此从小齿轮传递动力至大齿轮时，转动的速度、降低的比率、以及扭矩放大的倍数，都恰好等于两齿轮的齿数比例，这个比例就是所谓的“齿轮比”。
举例说明--以小齿轮带动大齿轮，假设小齿轮的齿数为15齿，大齿轮的齿数为45齿。
当小齿轮以3000rpm的转速旋转，而扭矩为20kg-m
时，传递至大齿轮的转速便降低了1/3，变成1000rpm；但是扭矩却放大
了三倍，成为60kg-m。
这就是发动机扭矩经过变速箱可降低转速并放大
扭矩的基本原理。
在汽车上，发动机将动力输出至轮胎共经过两次扭矩放大的过程，第一次是由变速箱的档位作用而产生，第二次则取决于最终齿轮比（或称最终传动比，也可称为尾牙）。
扭矩的总放大倍率就是变速箱齿比与最终齿轮比的相乘倍数。
举例来说，一辆手动档的思域，一档齿轮比为3.250，最终齿轮比为4.058，而引擎的最大扭矩为14.6kgm/5500rpm，于是我们
可以算出第一档的最大扭矩经过放大后为
14.6×3.250×4.058=192.55kgm，比原引擎放大了13倍。
此时再除以轮
胎半径约0.41m，即可获得推力约为470公斤。
然而上述的数值并不是实际的推力，毕竟机械传输的过程中必定有磨耗损失，因此必须将机械效率的因素考虑在内。
论及机械效率，每经过一个齿轮传输，都会产生一次动力损耗，手动变速箱的机械效率约在95%左右，自动变速箱较惨，约剩88%左右，而传
动轴的万向接头效率约为98%，各位可以自己计算一下就知道实际的推力还剩多少。
整体而言，汽车的驱动力可由下列公式计算：
扭矩×变速箱齿比×最终齿轮比×机械效率驱动力= ————————————————————
轮胎半径（单位为公尺）
了解如何将扭矩经由变速箱的齿比放大成为实际推力之后，接着可以研究什么叫做“马力”。
马力其实也不是一种“力”，而是一种“功率”的单位，定义为单位时间内所能做“功”的大小。
尽管如此，我们不得不继续使用“马力”这个名字，毕竟已经用太久了，讲“功率”恐怕大多数消费者都听不懂？
功率是由扭矩计算出来的，而计算的公式相当简单：功率(W)﹦2π×扭矩(N-m)×转速(rpm)/60，简化计算后成为：功率(kW)=扭矩(N-m)×转速(rpm)/9549，详细的推导请参看方块文章。
然而功率“kW”要如何转换成大家常见的“马力”呢？下面还要给大家分析两种不同的马力，英制与公制。
公制：1PS=735W；英制：1hp=746W
谈到发动机的马力，相信有些人会下意识的想到DIN、SAE、EEC、JIS 等等不同测试标准，但由于英制与公制的不同，对“马力”的定义就不一样。
英制的马力(hp)定义为：一匹马于一分钟内将200磅(lb)重的物体拉动165英尺(ft)，相乘之后等于33,000ft-lb/min；而公制的马力(PS)定义则为一匹马于一分钟内将75公斤的物体拉动60公尺，相乘之后等于4500kg-m/min。
经过单位换算，(1lb=0.454kg;1ft=30.48cm)最终我们发现英制的1hp=4566kg-m/min，与公制的1PS=4500kg-m有些许差异，而如果以功率W(1W=1Nm/sec= 9.8kgm/sec)来换算的话，可得
1hp=746W;1PS=735W两项不一样的结果。
到底世界上为什么会有英制与公制的分别，就好像为什么有的汽车是左舵，有的却是右舵一样，是人类永远难以协调的差异点。
若以大家比较熟悉的几个测试标准来看，德国的DIN与欧洲共同体的新标准EEC还有日本的JIS是以公制的PS为马力单位，而SAE使用的是英制的hp为单位，但为了避免复杂，国内一率将马力的单位标示为hp。
而现在越来越多的汽车厂家已经采用绝无争议的kw（千瓦）作为发动机动力输出的功率数值。
不过话说回来，1PS与1hp之间的差异仅1.5%，每一百匹马力差1.5匹，差异并不大。
一般自然吸气发动机的房车多半仅在200匹马力以下，两者由于定义的差异也仅3匹马力左右，因此如果真要斤斤计较的话，就把SAE标准的数据多个1.5%吧！不过SAE、JIS、DIN、EEC各种测试标准之间亦有些许差异，单位之间不能真正划上等号，然而在差别不大的情况之下，就当作相同吧！管他是英制还是公制，都差不多可以视为相等。
终于可以做结论了！将上述获得的马力与功率换算方式代入功率与扭矩的换算公式，并且将扭矩的单位换算为大家熟悉的kg-m之后，可得下列结果：
英制马力hp=扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)／727
公制马力PS =扭力(kg-m)×引擎转速(rpm)／716
知道这些公式之后有什么用呢？从「马力hp=扭力×转速/727」看来，如果能增加引擎转速，扭力不变的情况下，便能增加马力。
例如若能将转速从6000rpm增加到8000rpm，等于增加了33%，但因为凸轮轴的角度限制使得8000rpm时扭力下降了10%，而这种情况下仍能使马力增加19.7%，这说明了时下改装计算机为何能在解除断油后大幅增加马力。
所以希望大家在改装电脑是更加谨慎。
让我们从另外一个角度来想：如果在同样的转速下，增加20匹马力，代表能增加多少推力呢？以最大扭力点发挥于5000rpm的情况下，将公式稍微变换一下，可发现增加的扭力=20hp×727／ 5000rpm=2.9kgm。
再将这个结果代入汽车驱动力的公式，同样以思域的一档计算，
2.9×
3.250×
4.058/0.41=93公斤。
对于一吨重的车身而言，影响似乎也不怎么大；再者如果相差5匹马力的话，推力更仅增加23公斤，可见相差5匹马力，根本也没差多少，所以能“增加5匹马力”的产品，到底应该花多少钱去改装，您自己会拿捏了吧？
额定输出扭矩=最大输入扭矩×速比
电机：功率P=转矩MX转速n/9549。