1.2 汽车的驱动力与行驶阻力
汽车的行驶阻力
在坚硬、平整且干燥的路面上，滚动阻力系数最小。
路面不平时，滚动阻力系数将成倍增长。因为路面不平引 起的轮胎和悬挂机件的附加变形及减振器内产生的阻力要 成倍地消耗能量。
在松软路面上，由于塑性变形最大，使滚动阻力系数增加 很多。
（4）车速 ua
ua高 f 大 车速在50km/h以下时，滚动阻力系数变化不大。 车速在100km/h以上时，滚动阻力系数增长较快。 车速达到某一高速时，如150～200km/h左右，滚动阻力 系数迅速增长。
2）干扰阻力
突出于车身表面的部分所引起的空气阻力，称为干扰阻力。
后视镜
后视镜设计 也要注重流线形
门把手
悬架导向杆和传动轴
3）诱导阻力
汽车上下部压力差（即升力）在水平方向上的分力，约占空 气阻力的5%~8%
➢由于流经车顶的气流速度 大于流经车底的气流速度， 使得车底的空气压力大于车 顶，从而空气作用在车身上 的垂直方向的压力形成压差， 这就是空气升力
后面应采用鸭尾式结构
4）车身底部
所有零件在车身底部应尽量齐平，最好有平滑的底板盖住 底部。
盖板从车身中部或从车轮以后上翘约6°角，这样可以顺 利地引导车身下的气流流向尾部，减少在汽车 尾部形成的 涡流，使CD值下降。
底部比较凌乱
5）发动机冷却通风系统
恰当选择进出风口的位置、尺寸和形状，很好地设计通风 道，在保证冷却效果的前提下，尽量减小空气内循环阻力。
载货汽车 载货汽车
A BH A 0.78B1H
B——轮距 B1——车宽 H——车高
各类汽车的空气阻力系数CD和迎风面积A的数值见表1-6
一些常见车型的空气阻力系数
车型
帕萨特 奥迪A4 现代 奔驰C级 奔驰S级 保时捷 陆虎览胜
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
汽车理论随堂测验
1.2 汽车的驱动力与行驶阻力
• 4、加速阻力之随堂测验
• （1）道路阻力是包括哪两种阻力？
• 滚动阻力 坡度阻力
• （2）在以下哪种情况下，汽车旋转质量换算系数δ会变大？
• a换一个转动惯量更大的飞轮 b 汽车载荷变大
• c汽车加速度变大
d 三档换到二档
• 换一个转动惯量更大的飞轮和三档换到二档
汽车理论
中压力阻力分为哪四部分？
• 形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力 • （2）计算某车50km/h时的空气阻力（N）。已知参数：迎
风面积2.11m2，空气阻力系数0.33，空气密度 1.2258N⋅s2⋅m−4。
• 82.3N
汽车理论
4
YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• 四、附着率之随堂测验
• 1、汽车在以下哪些工况下的附着率较大
• a低速挡加速或上坡 b中等车速高速挡下坡
• c极高速直线行驶 d在低附着路面上高挡低速行驶
• 2、判断题：汽车全力加速时附着率小于同挡位全力爬坡时
附着率，是因为爬坡时车辆轴荷重新分配，驱动轮附着力 更大
• 是因为加速时发动机有相当一部分动力用于克服旋转部件
系数，这类车型更适合于采用（）驱动形式
• 后驱
汽车理论
9
YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY
1.4 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
• 三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力
• 1.判断题：地面作用于驱动轮的切向反作用力的表达式中
包含了驱动轮所受的滚动阻力
•错 • 2.判断题：地面作用于驱动轮的切向反作用力的表达式中
器C曲线的外包络线。
汽车驱动力和行驶阻力
车辆载重越大，轮胎变形越严 重，滚动阻力越大。
坡度阻力和加速阻力分析
坡度阻力
当汽车上坡行驶时，重力沿坡道的分力会形成坡度阻力，使汽车上坡时所需驱 动力增加。坡度越大，坡度阻力越大。
加速阻力
汽车加速行驶时，需要克服自身质量加速运动产生的惯性力，即加速阻力。加 速度越大，加速阻力越大。
04
提高驱动力和降低行驶阻 力方法
节能政策
政府鼓励节能汽车的发展，对低能耗、高效率的汽车给予政策优惠， 推动汽车企业降低行驶阻力。
安全法规
安全法规对汽车驱动力和行驶稳定性提出更高要求，促使汽车企业提 升驱动力并加强车辆稳定性设计。
THANKS
感谢观看
经验教训
在汽车设计和生产过程中，应充分考虑驱动 力和行驶阻力的平衡与优化。同时，针对不 同车型和使用场景，需要制定个性化的优化 方案。
06
未来发展趋势预测与挑战 应对
新能源汽车对驱动力和行驶阻力影响
电机驱动系统
新能源汽车采用电机驱动， 具有高扭矩、高效率等特 点，对驱动力提升有显著 作用。
电池能量密度
量和坡度大小有关。
加速阻力
汽车加速时克服自身质 量惯性所需的力，与汽 车质量和加速度有关。
驱动力与行驶阻力关系
01
02
03
平衡关系
在汽车匀速行驶时，驱动 力与行驶阻力相等，达到 平衡状态。
不平衡关系
当驱动力大于行驶阻力时， 汽车加速；反之，汽车减 速。
动态变化
随着汽车行驶条件的变化， 如路况、风速、载重等， 驱动力和行驶阻力也会相 应变化。
优化变速器和传动轴设计
01
改进变速器和传动轴的设计，可以减少传动损失，提高传动效
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。
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。
汽车功率平衡
Pf Pw
t
I II III
IV 部分油门开度
Partly gas pedal
a
后备功率
reserve power
b
c
速度ua, km/h Speed ua, km/h
ua uamax
4/120
功率平衡图的进一步说明
☆挡位不同时，功率对应的车速范围不同，但功率大小不变，只 是各挡功率曲线对应的车速位置不同；低挡时车速低，速度 变化区域窄；高挡时车速高，所占速度变化区域大。
Definition: let vertical coordinate as the power, horizontal coordinate as MV speed, draw diagrams of the engine power and the resistance power to coordinate system in the right angle, then get the equilibrium diagram of power.
Pe
1
t
(mgf
cos
mg sin
CD Aua2 21.15
m
du) dt
ua 3600
1 ( mgfua cos mgua sin CD Aua3 mua d u )
t 3600
3600 76140 3600 d t
3/120
有效功率, kW Brake Power , kW
Pe
a a
6/120
后备功率定义：reserve power definition
Ps
Pe
1
t
(Pf
Pw )
后备功率是发动机功率与常见阻力功率之差。汽车后备功
汽车驱动力与行驶阻力
3.动力半径rd
在车重和转矩作用下，车轮中心至轮胎与道 路接触面间的距离。
4.滚动半径rr
满载行驶中，以驶过的距离与车轮转过的圈 数按下式计算得出的半径： S
（rr为假想半径）
rr
2n
( m)
一般认为：
rs rd rr r (r称为车轮半径）
湖北汽车工业学院汽车工程系
2）驱动力图的作法
HBQY
若已知ig、i0、T、r，即可按以下步骤作驱动力图：
（1）计算驱动力
从使用外特性的Ttq-n 曲线上取至少6个点 的n、Ttq值（包括 nmin，nmax），计算各 档位下对应于n的Ft。
Ft
Ttq i g ioT r
湖北汽车工业学院汽车工程系
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
（3）描点连线
建立Ft-ua坐 标系，将计算出 的每个档位的 （Ft，ua)描点并 连成曲线即得到 驱动力图。
ig1
T Ft ua Ft ua Ft ig3 Ua Ft ig4 ua
ig2
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HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
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HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
（1）转速特性的含义
HBQY
将Ttq 、Pe 、b与n之间的关 系用曲线表示，称发动 机转速特性曲线。
节气门全开（最大供油量） 时，称外特性。 节气门部分开启（部分供 油量）时，称部分负荷 特性。
(完整版)汽车理论知识点.docx
第一章 汽车的动力性 1.1 汽车的动力性指标１）汽车的动力性指：汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
2）汽车动力性的三个指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。
3）常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。
4）汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度 imax 表示的。
货车的imax=30% ≈ 16.7 °,越野车的 imax= 60%≈ 31 °。
1.2 汽车的驱动力与行驶阻力 1）汽车的行驶方程式F tF fF wF iF jT tq i g i0 TC A2duGf cosDu aG sinmr21.15dtT tq i g i0 TC D A 2durGf21.15u aGimdt2）驱动力 F t ：发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生 驱动力矩 T t ，驱动轮在 T t 的作用下给地面作用一圆周力 F 0 ，地面对驱动轮的反作用力F t 即为驱动力。
3）传动系功率 P T 损失分为机械损失和液力损失。
4）自由半径 r ：车轮处于无载时的半径。
静力半径 r s ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离。
滚动半径 r r ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
5)汽车行驶阻力 : F F f F w F i F j6)滚动阻力 Ff：在硬路面上，由轮胎变形产生；在软路面上，由轮胎变形和路面变形产生。
7）轮胎的迟滞损失指：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
8）滚动阻力系数 f 指：车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比。
故Ff=W*f 。
9）驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。
此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。
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
汽车驱动力-行驶阻力平衡图
驱动力与行驶阻力平衡图定义 驱动力与行驶阻力平衡图定义 为了清晰地描述汽车行驶时受力情 况及其平衡关系， 况及其平衡关系，通常将平衡方程式用 图解方式进行描述，即将驱动力F 图解方式进行描述，即将驱动力 t和常 见行驶阻力F 绘在同一张图上。 见行驶阻力 w和Ff 绘在同一张图上。
Ttqi0igηT r
1.3 1.3
汽车驱动力汽车驱动力-行驶阻力平衡图
行驶方程式反映了汽车行驶时，驱动力和外界阻 行驶方程式反映了汽车行驶时， 力之间的普遍情况。当已知条件： 力之间的普遍情况。当已知条件：
便可以分析汽车在附着条件良好路面上的行驶能 即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、 力。即在油门全开时，汽车可能达到最高车速、加速 能力和爬坡能力。 能力和爬坡能力。
∫
离 化 理 t≈ 散 处 后
∑∆t = ∑
5/18
∆u aj
du ds du 或 aj = 者 = dt ds dt 1 udu (F − Ff − Fw) = = t δm ds u udu ds = du ⇒ s = ⇒ aj aj
∫
s≈
∑
∆s =
∑
u∆u aj
6/18
加速度a 加速度 j
12/18
2 a
13/18
坡度i × 100%
Ft mg
Ft − (Ff + Fw ) imax = tgα = tg(arcsin ) mg i max
Fw + F f mg
i0 max
图1－29 L 汽车爬坡度
14/18
u max
15/18
动力特性图评价汽车动力性
F = Ff + F + F + Fj t w i F + Ff F −F δm du i t w = + G G G dt δ du =( f +i )+ g dt
汽车理论余志生第一章
传动效率与档位，齿 轮啮合情况轴承和油封松 紧等有关。 变速器挡位 越高，传动效率越高；走 合期后的效率最高。 同一挡位，转矩增加 时，润滑油损失所占比例 减少，传动效率较高。同 一挡位，转矩不变时，转 速低时搅油损失小，传动 效率比转速高时要高。 对汽车进行初步的动 力性分析时，可把传动效 率看作一个常数。
Vehicle Tractive Performace
授课章节：：
第1章 汽车的动力性 1.1汽车的动力性指标 1.2汽车的驱动力与行驶阻力
目的要求：
掌握汽车动力性的三方面评价指标、掌握沿汽 车行驶方向作用于汽车的各种外力、并在此基础上 掌握汽车行驶方程式的建立。
重点难点：
动力性的三方面评价指标、汽车驱动力。
1）原地起步加速时间
一般常用0→400m或0→100km／h的秒数表示汽车的原地起步加速 能力。如大中型轿车和小型轿车起步加速到100km／h所需时间约为10～ 17s和12～25s。
所需的时间。
2）超车加速时间
是指用最高挡或次高挡由某一中等车速全力加速至某一高速
对超车加速能力无统一规定，有时用加速过程曲线全面反映加 速能力。
式中， Ttq——发动机的有效转矩； ig——变速器的传动比； i0——主减速器的传动比； ——传动系的机械效率。 T
如有轮边减速器、分动器、液力传动装置等要计入相应的传 动比和机械效率。
2. 汽车的驱动力Ft
式中，r ——为车轮半径； Ft——汽车的驱动力；
第二次课 授课章节：：
第1章 汽车的动力性 1.2汽车的驱动力与行驶阻力
最高行驶速度。
1. 汽车的最高车速uamax
最高车速是指在水平的良好路面上汽车能达到的
此时汽车应为一定载荷，油门开度最大，变速器为最 高挡。
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)
汽车驱动力和行驶阻力
发动机
传动系
驱动轮
驱动力
离合器、变速器、 分动器、传动轴、 主减速器、半轴、 轮边减速器
动力传动系统
滚动阻力 空气阻力 加速阻力 坡度阻力
Ft F 平衡
行驶阻力
2/120
1.2 汽车驱动力和行驶阻力
Ft21 ua21
Ft22 ua22
Ft23 … Ft2m ua23 … ua2m
Sp II
II 档
Ft ua
Ft31 ua31
Ft32 ua32
Ft33 … Ft3m ua33 … ua3m
Sp III
III 档
Hale Waihona Puke FtTtqigi0 r
t
ua
rn 0.377
igi0
25/120
驱动力
Traction
图1-4 汽油发动机外特性及负荷特性
Fig.1-4 Characteristic of engine speed at full and part load14/120
Approximation for Full- & part-load characteristic
利用Pmax/nP/Tmax/nT求解发动机功率外负荷特性
Traction Effort Driving Force
3/120
Ft
F0
Tt r
Ft
Tt r
Torque Radius
FZ W mg Ft Tt max Ft FZ
max Ft FZ 1
ua Speed
Gravity
W
汽车理论 (45)解读
发动机
Ft
ua
5
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1.发动机的转速特性
发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。 外特性曲线 节气门开启程度的不同 部分负荷特性曲线
思 考
计算汽车动力性指标时，需要用什么特性曲线？
6
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Pe
Ttq n 9550
7
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
68
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
减小CD值要遵循的要点总结如下：
69
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
未来轿车的外形
70
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶
室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油。
自由半径：车轮处于无载时的半径。 静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接
触面间的距离。
滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
15
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4.汽车的驱动力图
依据下面两式Biblioteka Ft Ttqigi 0 T r
以及发动机外特性曲线
nr ua 0.377 ig i 0
尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
在保险杠下面，应安装合适的扰流板。
47
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
车轮盖应与轮胎相平。
48
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
思考：F1方程式赛车为什么不用车轮盖？
49
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）整车
整个车身应向前倾1°～2°。
发动机转速特性曲线
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3.车轮半径
自由半径：车轮处于无载时的半径。 静力半径rs：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接
触面间的距离。
滚动半径rr：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
4.汽车的驱动力图
依据下面两式
Ft
Ttqigi 0 T r
以及发动机外特性曲线
Pin—输入传动系的功率； PT－传动系损失的功率。
等速行驶时
Pin Pe
Pe PT PT T 1 Pe Pe
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
表1-1 传动系各部件的传动效率 部件名称 4～6 挡变速器 辅助变速器（副变速器或分动器） 8 挡以上变速器 单级减速主减速器 双级减速主减速器 传动轴的万向节 ηT 95% 95% 90% 96% 92% 98%
FX 2
W
Fp2
FZ
a
r
Ft Ff
即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。
20
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）影响Ff的因素
（1）车速 ua ua高 f 大 货车 f=0.0076+0.000056ua 轿车
4
ua ua f f 0 f1 f4 100 100
1.滚动阻力Ff
轮胎变形
硬路面上
产生滚动阻力的主要原因
软路面上
轮胎变形和路面变形
轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸 载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦 损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。
18
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Tf FZ a
Fp1r Tf
57
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
应安装后扰流板。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
应安装后扰流板。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。
60
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后面应采用鸭尾式结构。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后面应采用鸭尾式结构。
由
Ft
Ttqig i 0 T r
可知
Ft 与发动机转矩Ttq、变速器传动比 ig、主减
速器传动比 i0、传动系的机械效率ηT 和车轮半径 r
等因素有关。
4
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
计算驱动力是为了确定汽车的动力性指标，也即要找出 驱动力和车速的关系。 驱动力和车速都与发动机特性有直接关系，可以通过发 动机特性曲线找出驱动力与车速之间的关系。
发动机
Ft
ua
5
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
1.发动机的转速特性
发动机的转速特性，即Pe、Ttq、b=f（n）关系曲线。 外特性曲线 节气门开启程度的不同 部分负荷特性曲线
6
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
Pe
Ttq n 9550
7
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
发动机转行驶阻力
ua/(km/h) ua /(km h1 )
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
F t1
Ft 2
Ft 3
Ft 4
Ft 5
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
二、汽车的行驶阻力
滚动阻力Ff 坡度阻力Fi 汽车行驶总阻力
空气阻力Fw 加速阻力Fj
F
Ff Fw Fi Fj
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
7000
6000
Ft1 Ft2
5000 Ft3
F t/N
4000
Ft4 Ft5
3000
Ft6
2000
1000
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
nr ua 0.377 ig i 0
做出的Ft - ua关系图，即驱动力图。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
例：已知奥迪A4轿车发动机的数据（如下表所示），
ig1=2.13，i0=6.333，r=0.317m，ηT=0.90，由
Ft Ttqigi 0 T r
nr 和 ua 0.377 可以对应计算出 1 挡的Ft1和ua1。 igi0
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
思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更
大？为什么？
什么是超级跑车？
限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、8缸以 上）、起步快（0～100km/h时间在5s以内）、技术超群、 车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。 形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人 皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇 高，让人想得要死。
66
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 冷 却 后 制 动 器 和 润 滑 系 统
冷 却 前 制 动 器
冷 却 发 动 机 和 制 动 器
冷 却 前 制 动 器
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
为发动机提供充足的空气
冷 却 发 动 机 和 前 制 动 器
冷 却 后 制 动 器
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力 在行驶方向的分力。
40
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）空气阻力FW的计算
1 Fw CD Aur2 2
CD—空气阻力系数；
A—迎风面积；
ur—相对速度； ρ—空气密度。
1.2258N s m
2
4
CD Aua2 Fw 21.15
和橡胶品质有关。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（3）气压
气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小， 滚动阻力也越小。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（4）驱动力
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（5）路面条件
表1-2 滚动阻力系数 f 的数值 路面类型 滚动阻力系数
良好的沥青或混凝土路面
1）从动轮
Tf a Fp1 FZ r r
a 令 f r
f—滚动阻力系数
Ff Wf
Fp1 Wf
Ff Wf
f
Fp1 W
Tf Ff r
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）驱动轮受力分析
FX 2 r Tt FZ a
ua
Tt
Tt Tf
FX 2 Tt Tf r r
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
车轮盖应与轮胎相平。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2）整车
整个车身应向前倾1°～2°。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
水平投影应为腰鼓形。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后端稍稍收缩，前端呈半圆形。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）汽车后部
车身表面的凸起物引起的阻力。
后视镜
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后视镜
后视镜设计 也要注重流线形
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后视镜
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
后视镜
36
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
门把手
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
悬架导向杆和传动轴
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
3）内循环阻力
满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。
4）诱导阻力
空气升力在水平方向的投影。
由于流经车顶的气流速 度大于流经车底的气流速度， 使得车底的空气压力大于车
顶，从而空气作用在车身上
的垂直方向的压力形成压差， 这就是空气升力。
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（2）摩擦阻力（9％）
第一章 汽车动力性
第二节
汽车的驱动力与行驶阻力
本节重点计算并分析汽车行驶过程中的 驱动力和行驶阻力。
返回目录
1
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
一、驱动力Ft
ua
驱动力Ft：发动机产 生的转矩经传动系传到 驱动轮，产生驱动力矩 Tt，驱动轮在Tt的作用 下给地面作用一圆周力 F0，地面对驱动轮的反 作用力Ft即为驱动力。
泥泞土路（雨季或解冻期）
干沙
湿沙 结冰路面 压紧的雪道
0.100~0.300
0.060~0.150 0.015~0.030 0.030~0.050
28
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
（6）转向
离心力前、后轮产生侧偏力 侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加
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第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
2.空气阻力F
21
第二节 汽车的驱动力与行驶阻力
fz