汽车牵引力和功率扭矩如何计算

汽车牵引力和功率扭矩的计算是汽车工程中的一个重要方面，对于理解汽车性能至关重要。在计算所需功率和扭矩时，我们需要考虑多个因素：

首先，发动机功率是使汽车保持恒定速度所需的功率，可以通过以下公式计算：

P=FTv/η

其中：

• P=发动机功率
• FT=作用在汽车上的总力，包括滚动阻力、梯度阻力和空气动力学阻力
• v=汽车速度
• η=变速器的总效率，通常范围为0.85-0.9

以一个示例来说明，假设汽车在平坦表面上以90km/h的速度行驶，空气动力学阻力为250N，滚动阻力为400N，总效率为0.85，那么所需发动机功率可以计算为：

P=（250+400）/0.85=19118瓦=19千瓦

接下来，我们可以计算发动机扭矩或力矩：

T=P/=0.159P/nrps=P/）=9.55P/nrps

其中：

• T=扭矩或力矩
• nrps=发动机转速（每秒转数）
• nrpm=发动机转速（每分钟转数）

以一个示例来说明，如果发动机以1500转/分的速度运转，那么上面汽车中的电机所传递的力矩可以计算为：

T=9.55/=121Nm

车轮作用力是作用在汽车上的总力，等于驱动轮和路面之间的牵引力：

Fw=FT

其中：

• Fw=作用在驱动轮和路面之间的力
• FT=总力

牵引力可以用发动机扭矩和速度以及车轮尺寸和速度来表示：

Fw=FT===r

其中：

• r=车轮半径
• d=车轮直径
• nw_rps=车轮转速（每秒转数）
• nw_rpm=车轮转速（每分钟转数）

请注意，弯曲行驶会在车轮和路面之间的总作用力上增加向心力。对于倾斜所需的功率，请参考“作用在倾斜平面上移动的物体上的力”末尾的轿厢示例。

汽车牵引力可以表示为：

F=μtW=μtmag

其中：

• F=从表面作用在车轮上的牵引力或力
• μt=车轮与表面之间的牵引系数或摩擦系数
• W=车轮和表面之间的重量或垂直力
• mg=重力加速度

普通汽车轮胎的牵引系数大约为0.5-0.8。以一个示例来说明，在附着力系数为0.5的湿沥青上，后轮驱动汽车的两个后轮中的一个可用的最大牵引力可以计算为：

Fon_wheel=0.5/4）=2453N

来自两个后轮的牵引力：

Fboth_wheels=2=4905N

在加速过程中，来自发动机的力会产生一个力矩，试图使车辆围绕从动轮旋转。对于后驱汽车来说，这是有益的，因为增加了垂直力，增加了从动轮的牵引力。对于前轮驱动的汽车，在加速过程中牵引力会减小。

在这些条件下，汽车的最大加速度可以用牛顿第二定律计算为：

acar=F/m=(4904N)/(2000kg)=2.45m/s2=(2.45m/s2)/(9.81m/s2)=0.25g

其中：

• acar=汽车加速度(m/s2)

从0km/h加速到100km/h的最短时间可以计算为：

dt=dv/acar=((100km/h)-(0km/h))(1000m/km)(1/3600h/s)/(2.4m/s2)=11.3s

其中：

• dt=所用时间
• dv=速度改变(m/s)