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)
Ua2km/h)
Ua(km/h)
Ua4(km/h)
1000
6.62291
9.72874
14.29177
20.99461
1200
7.94749
11.67448
17.15012
25.19353
1400
9.27207
13.62023
20.00848
29.39246
1600
10.59665
15.56598
22.86683
33.59138
1800
11.92123
17.51172
25.72519
37.79030
2000
13.24581
19.45747
28.58354
41.98922
2200
14.57039
21.40322
31.44189
46.18814
2400
15.89497
23.34896
34.30025
50.38707
2600
17.21955
25.29471
37.15860
54.58599
2800
18.54414
27.24046
40.01696
58.78491
3000
19.86872
29.18621
42.87531
62.98383
3200
21.19330
31.13195
45.73367
67.18275
3400
22.51788
33.07770
48.59202
71.38168
3600
23.84246
35.02345
51.45037
75.58060
3800
25.16704
36.96919
54.30873
79.77952
4000
26.49162
38.91494
57.16708
83.97844
4200
27.81620
40.86069
60.02544
88.17737
4400
29.14078
42.80644
62.88379
92.37629
4600
30.46537
44.75218
65.74214
96.57521
4800
31.78995
46.69793
68.60050
100.77413
5000
33.11453
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
(FfFw)1
(Ff+Fw)2
(Ff+Fw)3
(Ff+Fw)4
216.67595
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
FtⅠ
FtⅡ
FtⅢ
FtⅣ
2539.55415
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(FtⅣ-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

3.17
2.158
1.469
1

1.4319
1.21628
1.11632
1.07
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
Ua1
Ua2
Ua3
Ua4
a1
a2
a3
a4
6.62291
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
4618814
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
100.7741
1.69509
1.26169
0.75777
0.18928
33.11453
48.64368
71.45885
104.9730
1.69290
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)4
0.87842
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6-7
n
B0
B1
B2
B3
B4
1200
1210.8
-410.46
70.379
-5.0627
0.10768
1608
1158.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.043072
2117
1035.4
-189.75
14.524
-0.51184
0.0068164
2615
950.9
-121.59
7.0035
-0.18517
0.0018555
3103
1011
-98.893
4.4763
-0.091077
0.00068906
3857
930.2
-69.714
2.9593
-0.04138
0.00035032
4353
1223.9
-84.478
2.9788
-0.037449
0.0002823
4855
1209.7
-45.291
0.81113
-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6-8
n
Ua4
Pe
ge
Qs
1200
25.193
1.795
672.551
6.712
1608
33.759
2.76088
558.112
6.392
2117
44.445
4.408
439.876
6.11
2615
54.9
6.633
402.054
6.803
3103
65.146
9.54
401.571
8.236
3857
80.976
15.76
426.163
11.616
4353
91.389
21.203
471.973
15.336
4855
101.928
27.975
537.385
20.656
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 （L2>L1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。