汽车的行驶阻力计算
车辆行驶性能计算方法
上海日野
传动系机械效率ηT • 传动系效率是在专门试验台上测得的。估算时，考虑到影响传动系效率因素
中齿轮传动副及万向节传动副的对数是主要影响因素，所以常用齿轮传动副 的对数来估算其效率。 • 试验表明，经过一对圆柱齿轮效率约为98%，单级主减速器的效率约为 95%~98%，万向节传动的效率约为99%。 • 载货汽车、客车的传动系有多种组合方式，可根据推荐值，估算整车的传动 效率。
燃油消耗图上，各条曲线的交点可以粗略地反映发动机的工作状 态及燃油消耗量。
上图为某厂家搭载我P11C-UJ发动机在六档时的燃油消耗图。从 图中可以看出，该车以100km/h行驶在平路时，其每小时燃油消耗量 约27L，发动机在40%的负荷下工作。
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• 通常将驱动力-行驶阻力平衡图及汽 车功率平衡图总称为行驶特性图。
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1.1 行驶力平衡方程
Ft = Ff + Fi + Fw + Fj
Ft − 汽车车驱动 Ff − 滚动摩擦阻力 Fi − 爬坡阻力 Fw − 空气阻力 Fj − 加速阻力
计算： 取后桥的传动效率为0.98，取减速器的传动效率为0.98，则：
F t max
= Tt = Te ⋅ ig ⋅ io ⋅ ηT
r
r
= 76 . 84 × 7 . 72 × 3 . 91 × 0 . 9604 0 . 491
= 4537 kgf
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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
汽车风阻计算公式
汽车风阻计算公式汽车风阻是指汽车在行驶过程中由于与空气的摩擦而产生的阻力。
对于汽车制造商和设计师来说，了解并准确计算汽车风阻是十分重要的，因为它直接关系到汽车的燃油效率和速度性能。
汽车风阻的主要计算公式是由奥雷耶特和德鲁拉的空气动力学定律推导而来的。
该公式为：阻力力=0.5*空气密度*速度²*面积*阻力系数其中，阻力力是指汽车所受到的阻力的大小；空气密度是指空气的密度，单位通常为千克/立方米；速度是汽车行驶的速度，单位通常为米/秒；面积是指车辆正面所面对的面积，单位通常为平方米；阻力系数是指汽车的阻力系数，是一个无量纲数。
在上述公式中，最重要的参数是阻力系数。
阻力系数代表了汽车对空气阻力的抗性，是通过计算和实验得出的。
阻力系数的大小受到一系列因素的影响，包括车辆的形状、车身倾斜角、车窗是否有下滑以及外部镜子等附件装置。
不同的汽车具有不同的阻力系数。
在非常科学的研究中，一些研究者发现，汽车的形状和车顶高度对于阻力系数的大小有很大的影响。
一般来说，流线型的汽车形状，例如宽度适中的躯干，有助于减小阻力系数，而高车顶和角度大于30度的车窗将增加阻力系数。
因此，现代汽车设计师将流线型作为设计的重要原则，旨在减小车辆的风阻。
当计算汽车风阻时，需要准确测量车辆的面积，并选择合适的阻力系数。
一般来说，汽车的面积可以通过车辆形状的几何模型来估算。
阻力系数可以从汽车的技术手册中获得，这些技术手册通常由汽车制造商提供。
通过以上公式和参数，可以计算出汽车在不同速度下所受到的风阻力的大小。
这个计算结果可以用来评估汽车的燃油效率和速度性能，并为汽车设计和改进提供参考依据。
除了上述的基本风阻公式之外，还有一些辅助计算公式可以用来更精确地计算汽车风阻。
例如，在风速较大的情况下，还需要考虑到进风角度对风阻力的影响。
此外，考虑到空气在汽车周围的流动情况，可以通过数值模拟方法来计算更准确的风阻力。
总结起来，汽车风阻的计算涉及到空气动力学的原理，通过公式、参数和实验结果的综合运用，可以获得比较准确的结果。
汽车的行驶阻力计算
汽车行驶阻力模拟（包括惯量模拟）一、 汽车在平坦路面行驶阻力的计算：汽车在平坦路面行驶时受到滚动阻力、空气阻力和加速阻力，如下式所示：j w f F F F F ++=1．滚动阻力：f G F a f ⋅=其中a G 为汽车总重力，从驱G G G a +=，f 为滚动阻力系数，f 为速度的函数，对于轿车，f 的值可用下式计算f=0.0116+0.000142V对于货车，f 的值可用下式计算f=0.0076+0.000056V2．空气阻力：15.212a D w AV C F = 其中，D C 为空气阻力系数 轿车取 0.4-0.6；货车取 0.8-1.0；大客车取 0.6-0.7；Α为汽车迎风面积：H B A ⋅=1Β为汽车的前轮距Η为汽车的高度a V 为汽车行驶速度3. 加速阻力：dtdv g G F a j δ= 其中，δ为汽车旋转质量系数，220221r i i I G g r I G g T g f a w aηδ++=∑ w I 为车轮的转动惯量，Kg.m2f I 为发动机飞轮的转动惯量，Kg.m 2g i 变速器速比0i 主减速器速比T η汽车传动系的机械效率r 为汽车轮胎的滚动半径二、 测功机所需加的模拟力：测功机所需加的模拟力有汽车的从动轮所受到的滚动阻力、汽车所受到的空气阻力以及部分加速阻力（除去滚筒和飞轮的惯量所产生的加速阻力和测功机的摩擦阻力），如下式所示：dtdv r I r I g G F AV C f G F c c w a c tr a D PAU )(15.2122121-++-+⋅= 其中， a G 汽车总重g 重力加速度1G 汽车从动轮上的载苛c tr F 测功机损耗1w I 汽车从动轮转动惯量c I 滚筒和测功器转子的转动惯量r 汽车车轮滚动半径c r 滚筒半径dtdv 行驶加速度 三、 汽车在路面行驶时的路面阻力的设定汽车在路面行驶时的路面阻力包括滚动阻力和空气阻力，它的值可以通过计算的方法得到，也可以通过实验的方法得到。
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。
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。
车辆行驶动力学方程
车辆行驶动力学模块计算车辆实际行驶过程中车辆行驶阻力，该阻力由 滚动阻力、空气阻力、加速阻力及坡度阻力四部分组成。
车辆行驶阻力经过车轮半径r 、主减速器传动比i0及变速器传动比ig 变换，得到对电机的需 求转矩。
1.滚动阻力由轮胎的弹性迟滞损失产生：f F W f =g式中：f F 为滚动阻力，N ；f 为滚动阻力系数；W 为车轮负荷，N 。
2.空气阻力指汽车直线行驶时收到的空气作用力在车辆行驶方向上的分力：212w D r F C A u ρ= 式中：w F 为空气阻力，N ；D C 为空气阻力系数；A 为车辆行驶方向的迎风面积，m2；ρ为空气密度，常取1.225824N s m -g g ；r u 为空气相对车辆的运动速度，m/s 。
x f w i j F F F F F =+++ 2221 1.2258=2 3.621.15D r r W D r r C A u F C A u ⨯⨯= 3.坡度阻力为车辆重力在平行于坡道方向上的分力：i sin tan F G G G i αα=≈=g g g式中：i F 为坡度阻力，N ；G 为整车重力，N ；α为坡道角度，rad ；i 为道路坡度。
4.加速阻力，为车辆加速/减速行驶时的惯性力：j =m du F dtδg g 式中：j F 为加速阻力，N ；m 为汽车质量，kg ；du dt为汽车行驶加速度，m/s2;δ为计入旋转质量惯性力矩后的汽车旋转质量换算系数。
5.车辆传动系到驱动轮的输出转矩柴油机输出转矩经过主减速器、变速器后到达车辆的驱动轮，然后由驱动轮车辆前进。
从柴油机到车辆驱动轮的输出转矩经过下式：0j e g T T T i i η=g g g式中：j T ：车辆驱动轮端转矩，N m g ；e T ： 柴油机曲轴输出有效转矩，N m g ；g i ：变速器传送比；0i ：主减速传动比；T η：传动系机械效率。
6.车辆行驶平衡方程假定车辆为后轮驱动，则其行驶平衡方程：x f w i j F F F F F =+++式中：x F ：地面作用于车辆驱动轮的切向反向作用力，N 。
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汽车行驶阻力模拟（包括惯量模拟）
一、 汽车在平坦路面行驶阻力的计算：
汽车在平坦路面行驶时受到滚动阻力、空气阻力和加速阻力，如下式所示：
j w f F F F F ++=
1．滚动阻力：f G F a f ⋅=
其中a G 为汽车总重力，从驱G G G a +=，f 为滚动阻力系数，f 为速度的函数，对于轿车，f 的值可用下式计算
f=0.0116+0.000142V
对于货车，f 的值可用下式计算 f=0.0076+0.000056V
2．空气阻力：15
.212
a D w AV C F =
其中，D C 为空气阻力系数 轿车取 0.4-0.6；货车取 0.8-1.0；大客车取 0.6-0.7；
Α为汽车迎风面积：H B A ⋅=1 Β为汽车的前轮距 Η为汽车的高度
a V 为汽车行驶速度
3. 加速阻力：dt
dv
g G F a j δ
= 其中，δ为汽车旋转质量系数，2
2
022
1r i i I G g r I
G g
T g f a w
a
ηδ++
=∑ w I 为车轮的转动惯量，Kg.m
2
为发动机飞轮的转动惯量，Kg.m 2
g i 变速器速比
0i 主减速器速比
汽车传动系的机械效率
r 为汽车轮胎的滚动半径
二、 测功机所需加的模拟力：
测功机所需加的模拟力有汽车的从动轮所受到的滚动阻力、汽车所受到的空气阻力以及部分加速阻力（除去滚筒和飞轮的惯量所产生的加速阻力和测功机的摩擦阻力），如下式所示：
dt
dv
r I r I g G F AV C f G F c c w a c tr a D PAU
)(15.2122121-++-+⋅=
其中， a G 汽车总重
重力加速度 汽车从动轮上的载苛
c tr F 测功机损耗
1w I 汽车从动轮转动惯量 c I 滚筒和测功器转子的转动惯量
汽车车轮滚动半径 滚筒半径
dt
dv
行驶加速度 三、 汽车在路面行驶时的路面阻力的设定
汽车在路面行驶时的路面阻力包括滚动阻力和空气阻力，它的值可以通过计算的方法得到，也可以通过实验的方法得到。
计算方法是根据以上的汽车在路面行驶的数学模型，通过设定汽车的各种参数来计算得到。
实验方法中最常用的方法是滑行法，该方法根据汽车滑行状态下，由于传动机构内的损失阻力、车轮的滚动阻力、整车的空气阻力作用而逐渐降低滑行速度的过程，通过对该过程最具代表性的速度和滑行时间关系的研究，计算出汽车的路面阻力，再由2CV BV A F RL ++=计算得出系数A 、B 、C 。
在车速较高时空气阻力所占比例较大，可近似认为2CV F RL =，功率3CV P RL =。
基于以上分析可选择以下三种测功机负荷设定方法： 1．单点设定
单点设定法是根据以上近似公式3CV P PAU =来得到功率—速度曲线。
在知道某个速度下的负载功率后，就可以得出C 的值，也就得到了功率—速度曲线。
在国家标准《轻型汽车排气污染排放标准及测量方法》中，这个速度值为80Km/h ，然后根据汽车的基准质量就可以查表得出在该速度下的负载功率。
在国家标准《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》中，这个速度值为50Km/h ，也是根据汽车的基准质量来查表得出在该速度下的负载功率。
该方法低速时负载模拟偏差较大。
2．系数设定法
根据经验或道路试验确定道路负荷公式中的系统A 、B 、C 。
这种负荷设定法模拟精度高。
3．多点设定法
负载设定时输入各车速下的道路负荷值，试验时底盘测功机按各
（v,
F）点连线所得折线对PAU进行负荷控制。
该方法也是要通过PAU
实验来得出不同车速下的道路负荷值。
该方法的模拟精度也较高。
四、MAHA测功机行驶阻力的模拟情况
MAHA测功机中驱动阻力控制模式就是行驶阻力的模拟，包括了
路面阻力和加速阻力（即惯量模拟）的模拟，在路面阻力中它采用的
是系数设定法，系数分别为
A、V
B、V C。
V。