汽车整车性能计算分解.doc

6 汽车总体性能计算6.1 汽车动力性计算6.1.1 汽车各档车速计算 各挡车速的计算公式如下： (km/h) (6-1) 式中 r汽车滚动半径，r=0.279m； n发动机转速（r/min）； ig汽车变速器的传动比, =3.17；=2.158；=1.469；=1； i0主减速器的传动比，i0=5.01。代入相关参数所得结果见表6-1。表6-1 汽车各档车速n(r/min)Ua1(km/h)Ua2(km/h)Ua(km/h)Ua4(km/h)10006.62291 9.72874 14.29177 20.99461 12007.94749 11.67448 17.15012 25.19353 14009.27207 13.62023 20.00848 29.39246 160010.59665 15.56598 22.86683 33.59138 180011.92123 17.51172 25.72519 37.79030 200013.24581 19.45747 28.58354 41.98922 220014.57039 21.40322 31.44189 46.18814 240015.89497 23.34896 34.30025 50.38707 260017.21955 25.29471 37.15860 54.58599 280018.54414 27.24046 40.01696 58.78491 300019.86872 29.18621 42.87531 62.98383 320021.19330 31.13195 45.73367 67.18275 340022.51788 33.07770 48.59202 71.38168 360023.84246 35.02345 51.45037 75.58060 380025.16704 36.96919 54.30873 79.77952 400026.49162 38.91494 57.16708 83.97844 420027.81620 40.86069 60.02544 88.17737 440029.14078 42.80644 62.88379 92.37629 460030.46537 44.75218 65.74214 96.57521 480031.78995 46.69793 68.60050 100.77413 500033.11453 48.64368 71.45885 104.97305 6.1.2 汽车行驶阻力计算汽车行驶阻力包括：滚动阻力、空气阻力、加速阻力和爬坡阻力。 1）滚动阻力滚动阻力计算公式： Ff= Gf (N) （6-2） 式中 G汽车重力,G=14250N ； f滚动阻力系数,f=0.015。 2）空气阻力 空气阻力计算公式： (N) （6-3）式中 CD汽车的空气阻力系数,CD=0.52； A汽车的迎风面积A=2.726； Ua汽车各档车速(km/h) 。 代入相关参数有： 所以，汽车的行驶阻力所得结果见表6-2 。表6-2 汽车各档行驶阻力(Ff+Fw)1(Ff+Fw)2(Ff+Fw)3(Ff+Fw)4216.67595 220.06369 227.37518 243.15261 217.96337 222.84171 233.37026 256.08976 219.48487 226.12483 240.45536 271.37912 221.24044 229.91304 248.63047 289.02069 223.23009 234.20635 257.89559 309.01446 225.45381 239.00475 268.25073 331.36045 227.91161 244.30824 279.69588 356.05864 230.60349 250.11684 292.23105 383.10905 233.52944 256.43052 305.85623 412.51166 236.68947 263.24930 320.57143 444.26648 240.08358 270.57318 336.37664 478.37351 243.71176 278.40215 353.27187 514.83275 247.57402 286.73622 371.25711 553.64420 251.67035 295.57538 390.33236 594.80785 256.00077 304.91964 410.49763 638.32372 260.56525 314.76899 431.75292 684.19180 265.36382 325.12344 454.09822 732.41208 270.39646 335.98298 477.53353 782.98457 275.66317 347.34761 502.05886 835.90927 281.16396 359.21734 527.67420 891.18619 286.89883 371.59217 554.37956 948.81531 6.1.3 汽车驱动力计算 发动机转矩的拟合公式：（6-4）汽车驱动力计算公式： (N) （6-5）式中 r汽车行驶时的滚动半径,r=0.279m； n发动机曲轴转速（r/min）； 汽车变速器各挡传动比； 传动系效率，=89.376%； 汽车主减速器传动比。各档驱动力的计算结果见表6-3。表6-3 汽车的各档驱动力FtFtFtFt2539.55415 1728.81951 1176.84702 801.12118 2863.93823 1949.64628 1327.16885 903.45054 3137.18173 2135.65873 1453.79179 989.64723 3363.45284 2289.69439 1558.64739 1061.02613 3546.85347 2414.54568 1643.63652 1118.88122 3691.41928 2512.95987 1710.62931 1164.48558 3801.11963 2587.63917 1761.46522 1199.09137 3879.85764 2641.24063 1797.95296 1223.92986 3931.47016 2676.37622 1821.87056 1240.21141 3959.72777 2695.61278 1834.96533 1249.12548 3968.33476 2701.47206 1838.95387 1251.84062 3960.92920 2696.43067 1835.52208 1249.50448 3941.08284 2682.92012 1826.32514 1243.24380 3912.30121 2663.32682 1812.98753 1234.16442 3878.02353 2639.99204 1797.10302 1223.35127 3841.62278 2615.21198 1780.23466 1211.86839 3806.40567 2591.23768 1763.91480 1200.75889 3775.61263 2570.27510 1749.64510 1191.04499 3752.41783 2554.48507 1738.89646 1183.72802 3739.92918 2545.98333 1733.10914 1179.78838 3741.18830 2546.84049 1733.69262 1180.18558 6.1.4 汽车驱动力-行驶阻力平衡图及最高车速的确定 汽车稳速行驶时驱动力、行驶阻力平衡。即： (N) （6-6）驱动力行驶阻力平衡图见图6-1。 图6-1 汽车驱动力-行驶阻力平衡图 行驶阻力曲线(Ff+Fw-Ua)与四档驱动力曲线(Ft-Ua)的交点所对应的车速即为汽车的最高行驶车速。由图4-1知汽车的最高车速为：109km/h。设计误差为：=3.8%5%，因此满足要求。6.1.5 汽车加速能力计算 1）加速度的计算 （6-7）式中 a汽车各挡加速度； 汽车旋转质量转换系数； 驱动力（N）； 风阻力（N）； m汽车质量（kg）。 并有： （6-8）式中 变速器的速比 =，其中为飞轮转动惯量，=0.04； =，其中为车轮转动惯量，=0.03。计算结果如表6-4。表6-4 汽车旋转质量换算系数3.172.1581.46911.43191.216281.116321.07 将表6-4数值带入式6-7中便可求出汽车各档下的加速度，所得结果见表6-5和图6-2。表6-5 汽车各档加速度Ua1Ua2Ua3Ua4a1a2a3a46.62291 9.72874 14.29177 20.99461 1.13841 0.87050 0.59687 0.36594 7.94749 11.67448 17.15012 25.19353 1.29676 0.99631 0.68760 0.42457 9.27207 13.62023 20.00848 29.39246 1.42992 1.10174 0.76274 0.47107 10.59665 15.56598 22.86683 33.59138 1.53995 1.18843 0.82352 0.50632 11.92123 17.51172 25.72519 37.79030 1.62886 1.25799 0.87112 0.53115 13.24581 19.45747 28.58354 41.98922 1.69862 1.31200 0.90673 0.54640 14.57039 21.40322 31.44189 46.18814 1.75118 1.35203 0.93149 0.55290 15.89497 23.34896 34.30025 50.38707 1.78845 1.37960 0.94654 0.55145 17.21955 25.29471 37.15860 54.58599 1.81231 1.39623 0.95301 0.54284 18.54414 27.24046 40.01696 58.78491 1.82461 1.40340 0.95200 0.52786 19.86872 29.18621 42.87531 62.98383 1.82716 1.40255 0.94457 0.50727 21.19330 31.13195 45.73367 67.18275 1.82176 1.39512 0.93179 0.48183 22.51788 33.07770 48.59202 71.38168 1.81014 1.38252 0.91470 0.45227 23.84246 35.02345 51.45037 75.58060 1.79402 1.36612 0.89433 0.41932 25.16704 36.96919 54.30873 79.77952 1.77510 1.34726 0.87166 0.38369 26.49162 38.91494 57.16708 83.97844 1.75503 1.32728 0.84770 0.34607 27.81620 40.86069 60.02544 88.17737 1.73542 1.30747 0.82339 0.30716 29.14078 42.80644 62.88379 92.37629 1.71786 1.28911 0.79969 0.26762 30.46537 44.75218 65.74214 96.57521 1.70391 1.27345 0.77752 0.22812 31.78995 46.69793 68.60050 100.77411.69509 1.26169 0.75777 0.18928 33.11453 48.64368 71.45885 104.97301.69290 1.25505 0.74135 0.15174 图6-2 汽车各档加速度曲线 2）加速时间由运动学知道 加速时间 (s) (6-9)式中 t加速时间（s）； A曲线（1/a-Ua）下两个速度区间的面积。加速时间t 可以图解积分法求的。其具体方法为：将曲线（a-Ua）转化为曲线（1/a-Ua），然后即可得某速度区间的加速时间t，且有t=A。 加速度的倒数(1/a）的计算结果见表6-6。表6-6 汽车各档的加速度倒数(1/a)1(1/a)2(1/a)3(1/a)40.87842 1.14876 1.67541 2.73268 0.77116 1.00370 1.45434 2.35533 0.69934 0.90766 1.31106 2.12281 0.64937 0.84145 1.21430 1.97505 0.61393 0.79492 1.14795 1.88272 0.58871 0.76220 1.10287 1.83016 0.57104 0.73963 1.07355 1.80865 0.55914 0.72485 1.05647 1.81341 0.55178 0.71621 1.04930 1.84215 0.54806 0.71256 1.05042 1.89443 0.54730 0.71299 1.05869 1.97132 0.54892 0.71678 1.07320 2.07542 0.55244 0.72332 1.09325 2.21107 0.55741 0.73200 1.11816 2.38482 0.56335 0.74225 1.14723 2.60629 0.56979 0.75342 1.17966 2.88955 0.57623 0.76483 1.21449 3.25560 0.58212 0.77573 1.25048 3.73658 0.58689 0.78527 1.28615 4.38375 0.58994 0.79259 1.31965 5.28322 0.59070 0.79678 1.34888 6.59009 绘制加速度倒数曲线，见图6-3。图6-3 汽车各档加速度倒数曲线 由图解法可知本车0-60km/h换挡加速时间为44s。易知GD6350的加速性能欠佳。6.1.6 汽车的最大爬坡度计算 汽车的最大爬坡度计算公式： (6-10)式中 坡度角（）。 （6-11）式中 汽车的最大爬坡度。根据汽车的“驱动力-行驶阻力平衡图”（即图6-1）易知，在最低档时汽车获得最大爬坡度（角）。此时：=15.2 所得值基本符合16.7的设计要求。所以，=tan15.2=27.2%。6.2 汽车经济性指标计算6.2.1 汽车百公里油耗曲线及经济车速的确定 发动机燃油消耗率拟合公式： （6-12）式中个参数参见表6-7。表6-7nB0B1B2B3B412001210.8-410.4670.379-5.06270.1076816081158.7-303.9836.657-2.05530.04307221171035.4-189.7514.524-0.511840.00681642615950.9-121.597.0035-0.185170.001855531031011-98.8934.4763-0.0910770.000689063857930.2-69.7142.9593-0.041380.0003503243531223.9-84.4782.9788-0.0374490.000282348551209.7-45.2910.81113-0.00075215-0.000038568 （6-13） （6-14）式中 汽车百公里燃消耗量（）； 燃油的密度（kg/L）； 重力加速度（），=10，。 已知公式：，将、带入公式6-14可得表6-8。表6-8nUa4PegeQs120025.1931.795672.5516.712160833.7592.76088558.1126.392211744.4454.408439.8766.11261554.96.633402.0546.803310365.1469.54401.5718.236385780.97615.76426.16311.616435391.38921.203471.97315.3364855101.92827.975537.38520.656发动机燃油消耗率曲线见图6-4。图6-4 发动机燃油消耗率曲线 由、值即可得-曲线，见图6-5。图6-5 汽车百公里燃油消耗曲线 由图可知GD6350百公里最低燃油消耗率为6.11，符合设计要求。6.3 汽车抗侧翻能力校核计算抗翻车验算 表6-9 抗翻车经验公式 名 称公 式纵向不翻车条件L2/h（L2 （L2L1时）横向不翻车条件 B/2h表中 B汽车轮距(mm)； h汽车重心高度(mm)； 附着系数，一般取0.5； L1满载时汽车质心到前轮中心线的距离(mm)； L2满载时汽车质心到后轮中心线的距离(mm)。 代入相关参数计算得： 纵向 L2/h=(2250-1318)/525=1.77 横向 B/2h=1230/2/525=1.17 故汽车抗翻车。