汽车的行驶阻力计算

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。

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。

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 。

汽车理论计算公式汽车的运行原理和性能由多个因素决定，通过理论计算可以对汽车的性能和效益进行预测和评估。

以下是一些常见的汽车理论计算公式。

1.马力和扭矩马力和扭矩是衡量发动机输出功率的指标。

常见的计算公式如下：马力（HP）= 扭矩（lb-ft）× 发动机转速（rpm）/ 52522.动力输出汽车的动力输出受到驱动系统的影响。

常见的计算公式如下：动力输出（kW）=马力（HP）×0.74573.转速和车速的关系转速和车速的关系取决于车辆的传动比和车轮半径。

常见的计算公式如下：车速（mps）= 2 × 3.1416 × 轮胎半径（m）× 转速（rpm）× 60 / 10004.油耗油耗是衡量汽车燃油效率的指标。

常见的计算公式如下：油耗（L/100km）= 油耗（升）/ 行驶距离（km）× 1005.推力推力是衡量汽车加速性能的指标。

常见的计算公式如下：推力（N）= 车辆质量（kg）× 加速度（m/s^2）6.停车距离停车距离取决于刹车系统和路面摩擦力。

常见的计算公式如下：停车距离（m）=0.5×刹车系统效率×车辆初速度（m/s）^2/路面摩擦力（m/s^2）7.行驶阻力行驶阻力包括空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力。

常见的计算公式如下：行驶阻力（N）=空气阻力（N）+滚动阻力（N）+爬坡阻力（N）空气阻力（N）=0.5×空气密度×面积（m^2）×空气阻力系数×车速（m/s）^2滚动阻力（N）= 车辆质量（kg）× 9.8 × 滚动阻力系数爬坡阻力（N）= 车辆质量（kg）× 9.8 × sin(坡度)8.加速时间加速时间是衡量汽车加速性能的指标。

加速时间（s）=车速（m/s）/加速度（m/s^2）9.弯道转向力弯道转向力是衡量汽车在弯道行驶时的操控性能的指标。

汽车在水平路面上行驶时的摩擦力计算问题摩擦力是指两个物体接触时由于相互之间的粗糙度和压力而产生的一种阻碍运动的力。

在汽车行驶过程中，摩擦力对于保持车辆的稳定性和控制车辆的速度至关重要。

当车辆行驶在水平路面上时，主要涉及两种摩擦力，分别是轮胎与路面之间的滚动摩擦力以及车辆与空气之间的阻力。

下面将分别介绍这两种摩擦力的计算方法。

一、轮胎与路面之间的滚动摩擦力的计算方法轮胎与路面之间的滚动摩擦力取决于轮胎与路面之间的接触面积、轮胎的胎压、路面的粗糙度以及车辆的重量等因素。

根据牛顿第二定律，滚动摩擦力可以通过以下公式计算：F = μ * N其中，F是滚动摩擦力，μ是动摩擦系数，N是轮胎与路面之间的法向压力。

动摩擦系数可以根据轮胎与路面之间的材料组合来确定，常见的动摩擦系数范围在0.7 ~ 1之间。

法向压力可以通过车辆的重量以及轮胎与路面之间的接触面积来计算。

二、车辆与空气之间的阻力的计算方法车辆行驶时，与空气之间的摩擦力主要通过空气阻力产生。

根据空气动力学原理，空气阻力可以通过以下公式计算：F = 0.5 * ρ * A * Cd * V^2其中，F是空气阻力，ρ是空气密度，A是车辆的有效横截面积，Cd是车辆的阻力系数，V是车辆的速度。

空气密度可以根据当地的气温、大气压力和相对湿度等参数来计算。

车辆的有效横截面积是指车辆在垂直于行驶方向上的投影面积。

车辆的阻力系数可以通过车辆的外形和空气动力学测试来确定。

综合考虑滚动摩擦力和空气阻力，可以得到汽车在水平路面上行驶时的摩擦力的总和。

根据牛顿第一定律，摩擦力与车辆的加速度之间存在以下关系：ΣF = m * a其中，ΣF是摩擦力的总和，m是车辆的质量，a是车辆的加速度。

通过以上的公式和参数计算，可以准确地估计汽车在水平路面上行驶时的摩擦力。

这对于车辆控制以及道路设计和维护等方面具有重要的意义。

总结：汽车在水平路面上行驶时，涉及到轮胎与路面之间的滚动摩擦力和车辆与空气之间的阻力。