汽车设计计算.doc

3 计算公式
3.1 动力性计算公式
3.1.1 变速器各档的速度特性：
（ km/h） ......(1)
其中：为车轮滚动半径，m;
由经验公式： (m)
d----轮辋直径，in
b----轮胎断面宽度，in
---轮胎变形系数
为发动机转速，r/min；为后桥主减速速比；
为变速箱各档速比，，为档位数，（以下同）。
3.1.2 各档牵引力
汽车的牵引力：
（ N ） ......(2)
其中：为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N•m；为传动效率。
汽车的空气阻力：
（ N ） ......(3)
其中：为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。
汽车的滚动阻力：
（ N ） ......(4)
其中：＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，为滚动阻尼系数
汽车的行驶阻力之和：
（ N ） ......(5)
注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图
3.1.3 各档功率计算
汽车的发动机功率：
（kw） ......(6)
其中： 为第档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。
汽车的阻力功率：
（kw） ......(7)
3.1.4 各档动力因子计算
......(8)
各档额定车速按下式计算
（km/h） ......(9)
其中：为发动机的最高转速；
为第档对应不同转速（或车速）下的动力因子。
对各档在[0，]内寻找使得达到最大，即为各档的最大动力因子
注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线
3.1.5 最高车速计算
当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。
3.1.5.1 根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程
，
求解。舍去中的负值或非实数值和超过额定车速的值；若还有剩余的值，则选择它们中最大的一个为最高车速，否则以最高档额定车速作为最高车速。
额定车速按下式计算
（km/h） ......(10)
其中：为发动机的最高转速
为最高档传动比
3.1.5.2 附着条件校验
根据驱动形式计算驱动轮的法向反力
驱动形式 4*4全驱 ：
4*2前驱 ：
4*2后驱：
其中： 为轴距，为满载或空载质心距前轴的距离
若满足下式

其中：——道路附着系数
则表示“超出路面附着能力，达不到计算得出的最高车速值！”
3.1.6 爬坡能力计算
......(11)
其中：为第档对应不同转速（或车速）下的爬坡度
3.1.6.1 各档爬坡度在[0，]中对寻优，找到最大值
3.1.6.2 附着条件校验
计算道路附着系数提供的极限爬坡能力
驱动形式 4*4： ，计算
4*2 前驱： ，计算
4*2后驱： ，计算
其中： ——满载或空载质心到后轴的距离
——道路附着系数
——轴距
取、之小者作为一档或直接档的最大爬坡度
3.1.7 最大起步坡度
3.1.7.1 按下式计算最大起步驱动力
（N） ......(12)
其中：为发动机的最大输出扭矩
为起步档位的传动比，这里分别取一档传动比和二档传动比
为主减速器的传动比
为 起步档（一档或二档）的传动效率
3.1.7.2 按下式计算最大起步坡度
（rad） ......(13)
3.1.7.3 附着条件校验
按3.1.6.2 校验附着条件，得到极限爬坡度，取和之较小者作为最大起步坡度。
3.1.8 加速性能计算
3.1.8.1 计算第档的旋转质量换算系数
² 如果已知经验值，，则按下式计算
......(14)
其中：——第档传动比
² 如果已知车轮的转动惯量和飞轮的转动惯量，则按下式计算
......(15)
其中：——满载或空载质量
3.1.8.2 按下式计算第档加速度
......(16)
其中：为第档对应不同转速（或车速）下的加速度
注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线
3.1.8.3 连续起步换档加速时间和加速距离的计算
² 确定最佳换档点：设从第档换到档（）的最佳换档点对应的车速为
² 计算加速时间
(s) ......(17)
² 计算加速距离
(s) ......(18)
3.1.8.4 最高档或直接档加速时间和加速距离的计算
......(19)
其中：为最高档（或直接档）加速度
——用户指定的加速终了速度
——用户指定的加速起始速度
3.1.9 比功率计算
按下式计算比功率
（kw/kg） ......(20)
其中：为发动机的最大功率
为汽车满载总质量
3.1.10 载质量利用系数计算
按下式计算载质量利用系数
......(21)
其中： 为装载质量
为整车整备质量

3.2 经济性计算公式
3.2.1 直接档（或超速档）等速百公里油耗计算
3.2.1.1 计算燃油消耗率
² 按下式计算行驶阻尼功率 ：
（kw） ......(22)
² 按下式计算对应的发动机转速：
（r/min） ......(23)
其中：——直接档（或超速档）传动比
² 根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果、的有效燃油消耗率（g/kw·h）
3.2.1.2 计算直接档等速百公里油耗
（L/100km） ......(24)
其中： 为燃料的重度

注：可画出百公里燃油消耗率随车速或转速的曲线
3.2.2 最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m）
3.2.2.1 取计算的时间步长为。
3.2.2.2 初速度 ： km/h（GB/T12545-1990）
在第个时间段内
（） ......(25)
3.2.2.3 末速度： （）
3.2.2.4 累积行驶距离
（） ......(26)

3.2.2.5 燃油消耗率：
² 起点燃油消耗率
以初速度对应的发动机转速和插值得到起点
......(27)
其中： 为最高档传动比
² 终点燃油消耗率
以末速度对应的发动机转速和插值得到
......(28)
3.2.2.6 累积燃油消耗量

......(29)
如果，则再次 计算，否则停止，并以作为。
3.2.3 循环工况百公里燃油消耗量
按照GB/T12545-1990，根据载货车总重量选择的标准试验循环工况号，并按要求工况计算燃油消耗量及行驶距离。
3.2.3.1 怠速工况的计算
² 燃油消耗量：
（ml） ......(30)
其中：为怠速燃油消耗率
为怠速工况时间（由标准工况决定）
² 行驶距离
（m） ......(31)
3.2.3.2 匀速工况的计算
² 燃油消耗量
Ø 发动机功率

Ø 发动机转速

其中：——车轮滚动半径
Ø 由、根据万有特性插值得到燃油消耗率
Ø 按下式计算燃油消耗量
......(32)
其中：t为匀速工况时间
² 行驶距离
......(33)
其中：为匀速工况的行驶速度
为匀速工况时间
3.2.3.3 加速工况的计算
² 燃油消耗量：
Ø 在加速初速度和末速度中均匀取50个点，记为
Ø 按3.2.3.2中同样方法计算燃油消耗率，并按下式计算各速度下单位时间的燃油消耗：
......(34)
Ø 加速时间
......(35)
其中：——加速度
Ø 燃油消耗量按下式计算
......(36)
² 行驶距离
......(37)
其中：为加速度
3.2.3.4 减速工况计算
² 燃油消耗量
......(38)
其中：为怠速燃油消耗率
为减速工况时间
² 行驶距离
......(39)
其中：为减速运动的初速度
为减速运动的末速度
为减速度。
3.2.3.5 各工况之总油耗记为，总的行驶路程记为
......(40)
循环工况百公里油耗：
......(41)
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