（一）汽車-所需功率和扭矩：

發(fā)動(dòng)機(jī)功率：

使汽車保持恒定速度所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以計(jì)算為

P=FT v/η（1）

其中：

P=發(fā)動(dòng)機(jī)功率（W）

FT=作用在汽車上的總力-滾動(dòng)阻力、梯度阻力和空氣動(dòng)力學(xué)阻力（N）

v=汽車速度（m/s）

η=變速器的總效率，通常范圍為0.85（低檔）-0.9（直接驅(qū)動(dòng)）

對于加速的汽車來說，加速力必須加在總力上。

示例-汽車和所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率

在空氣動(dòng)力學(xué)阻力為250 N、滾動(dòng)阻力為400 N、總效率為0.85的情況下，以90 km/h的恒定速度在平坦表面上行駛的汽車所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率可計(jì)算為：

P=（（250 N）+（400 N））（90 km/h）（1000 m/km）（1/3600 h/s）/0.85

=19118瓦

=19千瓦

發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩或力矩

可以計(jì)算電機(jī)扭矩與功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系

T=P/（2πnrps）

=0.159 P /nrps

=P/（2π（nrpm/60））

=9.55 P /nrps

其中：

T=扭矩或力矩（Nm）

nrps=發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒，轉(zhuǎn)/秒）

nrpm=發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm，rev/min）

?

示例-汽車和所需發(fā)動(dòng)機(jī)力矩

發(fā)動(dòng)機(jī)以1500轉(zhuǎn)/分的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上面汽車中的電機(jī)所傳遞的力矩可以計(jì)算為

T=9.55（19118瓦）/（1500轉(zhuǎn)/分）

=121Nm

車輪作用力

作用在汽車上的總力（1）等于驅(qū)動(dòng)輪和路面之間的牽引力：

Fw= FT

其中：

Fw=作用在驅(qū)動(dòng)輪和路面之間的力（N）

牽引力可以用發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和速度以及車輪尺寸和速度來表示：

Fw= FT

=（Tη/r）（nrps/nw_rps）

=（Tη/r）（nrps/nw_rps）

=（2 Tη/d）（nrps/nw_rps）（3）

r=車輪半徑（m）

d=車輪直徑（m）

nw_rps=車輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/秒，轉(zhuǎn)/秒）

nw_rpm=車輪轉(zhuǎn)速（rpm，轉(zhuǎn)/分鐘）

請注意，彎曲行駛會(huì)在車輪和路面之間的總作用力上增加向心力。

對于傾斜所需的功率，請檢查“作用在傾斜平面上移動(dòng)的物體上的力”末尾的轎廂示例。

（二）汽車-牽引力

車輪和表面之間的牽引力可以表示為

F=μt W

=μt m ag（1）

哪里

F=從表面作用在車輪上的牽引力或力（N，lbf）

μt =車輪與表面之間的牽引系數(shù)或摩擦系數(shù)

W=車輪和表面之間的重量或垂直力（N，lbf））

m=車輪上的質(zhì)量（kg，塊狀物）

ag=重力加速度（9.81 m/s2，32.17405 ft/s2）

?

普通汽車輪胎的牽引系數(shù)：

示例-加速車輛上的牽引力

在附著力系數(shù)為0.5的濕瀝青上，后輪驅(qū)動(dòng)汽車（質(zhì)量為2000 kg，平均分布在所有四個(gè)車輪上）的兩個(gè)后輪中的一個(gè)可用的最大牽引力可計(jì)算為

Fon_wheel=0.5（（2000kg）（9.81 m/s2）/4）

=2453N

來自兩個(gè)后輪的牽引力

Fboth_wheels=2（2452 N）

=4905 N

注意！-在加速過程中，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的力會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩，試圖使車輛圍繞從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。對于后驅(qū)汽車來說，這是有益的，因?yàn)樵黾恿舜怪绷Γ黾恿藦膭?dòng)輪的牽引力。對于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車，在加速過程中牽引力會(huì)減小。

在這些條件下，汽車的最大加速度可以用牛頓第二定律計(jì)算為

acar= F/m

=(4904 N)/(2000 kg)

=2.45m/s2

= (2.45 m/s2)/(9.81m/s2)

=0.25g

其中

acar= 汽車加速度(m/s2)

從0 km/h加速到100 km/h的最短時(shí)間可以計(jì)算為：

dt = dv / acar

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

=11.3s

其中：

dt = 所用時(shí)間

dv = 速度改變 (m/s)

?