汽车动力性设计计算公式

汽车动力性设计计算公式

3.1 动力性计算公式

3.1.1 变速器各档的速度特性：

377.0i i n r u gi e k ai ⨯⨯= （ km/h ） ......(1) 其中：k r 为车轮滚动半径，m; 由经验公式：⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-+=)1(20254.0λb d r k (m) d----轮辋直径，in

b----轮胎断面宽度，in

λ---轮胎变形系数

e n 为发动机转速，r/min ；0i 为后桥主减速速比；

gi i 为变速箱各档速比，)...2,1(p i i =，p 为档位数，（以下同）。

3.1.2 各档牵引力

汽车的牵引力：

错误!未指定书签。 t k gi a tq a ti r i i u T u F η⨯⨯⨯=0

)()( （ N ） (2)

其中：)(a tq u T 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N?m ；t η为传动效率。

汽车的空气阻力： 15

.212a d w u A C F ⨯⨯= （ N ） ......(3) 其中：d C 为空气阻力系数，A 为汽车迎风面积，m 2。

汽车的滚动阻力：

f G F a f ⨯= （ N ） (4)

其中：a G ＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，f 为滚动阻尼系数

汽车的行驶阻力之和r F ：

w f r F F F += （ 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： 9549)()(e

a tq a ei n u T u P ⨯= （kw ） (6)

其中： )(a ei u P 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。

汽车的阻力功率： t a

w f r u F F P η3600)(+= （kw ） (7)

3.1.4 各档动力因子计算

a

w a ti a i G F u F u D -=)()( ......(8) 各档额定车速按下式计算

0.377.0i i n r u i g c

e k i c a = （km/h ） (9)

其中：c e n 为发动机的最高转速；

)(a i u D 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下的动力因子。

对各档在[0，i c a u .]内寻找a u 使得)(a i u D 达到最大，即为各档的最大动力因子m ax .i D

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

)()(.a r a highest t u F u F =，

求解a u 。舍去a u 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c a u 作为最高车速m ax .a u 。

额定车速按下式计算

0377.0i i n r u h g c

e k c a = （km/h ） (10)

其中：c e n 为发动机的最高转速

h g i 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n F

驱动形式 4*4全驱 ：a n G F =

4*2前驱 ：)(a L L

G F a n -= 4*2后驱： a L G F a n =

其中： L 为轴距，a 为满载或空载质心距前轴的距离

若满足下式

其中：ϕ——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

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-=a w f a ti i G F F u F )()(arcsin α ......(11) 其中：i α为第)...2,1(p i i =档对应不同转速（或车速）下的爬坡度

i ac u .]中对)(ai i u α寻优，找到最大值1.m i α

计算道路附着系数提供的极限爬坡能力2.m i α

驱动形式 4*4： ϕαarctan 2.=m i ，计算2.m i α

4*2 前驱： )arctan(2.g

m i h L b ϕϕα+=，计算2.m i α 4*2后驱： )arctan(

2.g m i h L a ϕϕα-=，计算2.m i α 其中： b ——满载或空载质心到后轴的距离

ϕ——道路附着系数

L ——轴距

取1.m i α、2.m i α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 t k gq eq q r i i T Fd η⨯⨯⨯=0

max （N ） (12)

其中：m ax eq T 为发动机的最大输出扭矩

q g i 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

0i 为主减速器的传动比

t η为 起步档（一档或二档）的传动效率

f f G F a tq

q arctan )1arcsin(2-+=α （rad ） (13)

2m α，取q α和2m α之较小者作为最大起步坡度。

3.1.8 加速性能计算

)...2,1(p i i =档的旋转质量换算系数i δ

✧ 如果已知经验值1δ，2δ，则按下式计算

2211gi i i δδδ++= (14)

其中：i g i ——第i 档传动比

✧ 如果已知车轮的转动惯量w I 和飞轮的转动惯量f I ，则按下式计算

)(1122022t k

i g f k w i r i i I r I m ηδ⨯⨯++=∑ ......(15) 其中：m ——满载或空载质量

)...2,1(p i i =档加速度

)()(f D g m F u F a i i

q r a ti i -=-=δδ ......(16) 其中：i a 为第)...2,1(p i i =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

✧ 确定最佳换档点：设从第i 档换到1+i 档（1...2,1-=p i ）的最佳换档点对应的车速为i ab u

✧

计算加速时间 ⎰=2

1)

(16.31u u a a i du u a T (s) ......(17) ✧ 计算加速距离