汽车的动力性设计计算公式

(1)
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:
h 疋n e
U a i
=O.377 上-
I gi ×∣O
其中： r k 为车轮滚动半径，m;
由经验公式：
r k =0.0254 - b(1- ■ )
(m)
[2
d----轮辋直径，in b----轮胎断面宽度，in
n e 为发动机转速，r/min ； i °为后桥主减速速比；
I gi 为变速箱各档速比，i(i =1,2...p)，P 为档位数，(以下同)
3.1.2
各档牵引力
(N ) (2)
其中：T tq (U a )为对应不同转速(或车速)下发动机输出使用扭矩，
N?m ； t 为传
动效率。

汽车的空气阻力:
其中：C d 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 f =
G a f
其中：G a = 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F r :
F r=F f F W ( N )
……⑸
注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图
(km/h )
汽车的牵引力： 错误！未指定书签
F ti (U a )=
T tq (U a ) i gi ∣O
F
W
C d A U 2
21.15
3.1.3 各档功率计算 汽车的发动机功率:
T tq (U a M n e
P
ei (U
a
"th
( kW )
......⑹
其中：P ei (U a )为第i(i =1,2...p)档对应不同转速(或车速)下发动机的功率 汽车的阻力功率：
3.1.4 各档动力因子计算
D i (Uar F ti (：)-F W
(8)
G
a
各档额定车速按下式计算
r k n ec
u ac ∙i =0.377—
( km/h ) (9)
i
g i i
其中：n ec 为发动机的最高转速；
D i (U a )为第i(i =1,2...p)档对应不同转速(或车速)下的动力因子。

对各档在［0， U acj ］内寻找U a 使得D i (U a )达到最大，即为各档的最大动力因子 Dg x
注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线
3.1.5 最咼车速计算
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
F
t.highest (U a^- F r (U a
)
,
求解U a 。

舍去U a 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
U aC 作为最高车速U a.max 。

额定车速按下式计算
r k ∏ec
U aC =0.377
,
(km/h ) (10)
i
g h i
其中：n ec 为发动机的最高转速
i g h 为最高档传动比
(F f F W )U a
3600 t
附着条件校验
根据驱动形式计算驱动轮的法向反力 F n
其中：:i 为第i(i =1,2...p)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，山⑴］中对：i (Uai)
寻优，找到最大值-i .m1
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 W .m2
驱动形式 4*4:
cf
i.m2=
arctan ,计算
Cf
m
4*2 前驱：: i.m2 = arct arg
),计算〉m
L +xp h g a 屮
4*2 后驱：:
i.m^arct an(),计算〉
^Ph g
其中：b 满载或空载质心到后轴的距离
驱动形式 4*4全驱：
F n =
G a
4*2前驱：
F n =
G a
(L -a) L
4*2后驱:
G
a
a
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
F t.h i g h e s t ..
F n
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
:i = arcs in
F ti (U a ) -(F f
F W )
G a
(11)
:――道路附着系数
L——轴距
取i.m1、：* i.m2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F t q
T eq max X i gq X ∣0
Fd q =-q- gq - t ( N) (12)
r k
其中：T eqmaX为发动机的最大输出扭矩
i gq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
i -为主减速器的传动比
t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'q
F tq
:q = arcsin( ---------- )「arctan f (rad) .. (13)
GaE+ f2
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:m2 ,取:∙q和〉m2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i(i∕2..P)档的旋转质量换算系数J
如果已知经验值「，「• 2 ,则按下式计算
(14)
其中: 第i档传动比
如果已知车轮的转动惯量I W和飞轮的转动惯量I f ,则按下式计算
2 2
r A 1∕L ∣w I
f i gi X ^i
0 i = 1 (22
t
)
m r k r k
其中：m 满载或空载质量
3.1.8.2 按下式计算第
i(i
二1,2
…P)档加速度
其中：a ：为第i(i =1,2...p)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
确定最佳换档点：设从第i 档换到i 1档(i =1,2..∙P-1 )的最佳换档点对应的车
速为U abi 计算加速时间
3.1.8.4 最高档或直接档加速时间和加速距离的计算
其中：a p (U a )为最高档(或直接档)加速度
U ae ――用户指定的加速终了速度 U aS ――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P P
P P P
( kw/kg )
(20)
m
其中：P 为发动机的最大功率 m 为汽车满载总质量
(15)
a i
(16)
T =[-——1—du a U1
3.6 a i (U a )
(S) 计算加速距离
t
2 t U a dt (S)
t
i
(17)
(18)
U ae
1 1 U
aS
36 a p (U a ) U
a
(19)
F ti (U a )-F r
^m
f)
3.1.10 载质量利用系数计算 按下式计算载质量利用系数
m
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氏。

3.2.2.2
初速度：V s 1
=30 km/h （GB/T12545-1990）
m θ
m o
(21)
其中：m e 为装载质量
m o 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
ge
按下式计算行驶阻尼功率 P r :
丄(C
D ^ 6U ： Gf
U a )
t 76140 106 3600
(kw )
(22)
按下式计算对应的发动机转速n e :
n e
i g d i 0
0.377r k
U a
(r∕min ) (23)
其中：i gd ――直接档（或超速档）传动比 根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果
（g/kw ∙ h ）
3.2.1.2
计算直接档等速百公里油耗
P r 、n e 的有效燃油消耗率g e
100
F I g e 1.02U
(L∕100km ) (24)
在第n 个时间段内
yv
Sn = V e l J
( n =2,3...) (25)
3.2.2.3 末速度：V e h =V S n 3.6a p (v s n ) t ( n=1,2…) 3.2.2.4
累积行驶距离
V + V
S
t n =S
t n l
i^36L t
( n"2..)
(26)
S
t O =0
3.2.2.5 燃油消耗率：g en 起点燃油消耗率g s
n
(29)
<500 ,则n=n+1再次 计算，否则停止，并以 Q t 作为Q 500 。

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
燃油消耗量：
以初速度V S n 对应的发动机转速 n ^1和P n (V S n )插值得到起点g S n
i g highest* b n s V e Sn
0.377∖ Sn
(27)
其中：i gh 为最高档传动比 终点燃油消耗率g e n
3.2.2.6
以末速度 n
e n
V e n 对应的发动机转速
i
gh i 0
0.377r k
Vel
累积燃油消耗量
Q t
n
=0
n e n
和P en (V e n )插值得到ge n
(28)
Q t
2 367.1 1000
(P en (V S n )g s n
F
en
(V e n )g e n ) ：t
如果S t n
Q i Met (ml )
(30)
其中：g e i
为怠速燃油消耗率
t 为怠速工况时间(由标准工况决定) 行驶距离 S i =0
( m
(31)
323.2
匀速工况的计算 燃油消耗量
发动机功率
P
1
( C D A 3 + G a f
) c
^ : (76140 106 Ua 3600 Ua
发动机转速
由F C 、n c 根据万有特性插值得到燃油消耗率 g e c
按下式计算燃油消耗量
其中：t 为匀速工况时间
行驶距离
U a X S C
-t 3.6
其中：U a 为匀速工况的行驶速度
t 为匀速工况时间
3.2.3.3 加速工况的计算
燃油消耗量：
在加速初速度V S 和末速度v 中均匀取50个点，记为V i
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：
加速时间
n c
i g ∣0 0.377m
其中： r k 车轮滚动半径
FC ge c
t 367.1
(32)
(33)
g t
1 367.1 1000
P e (V i )g e i
(34)
a
.：r
3.6a
其中：a ――加速度燃油消耗量按下式计算(35 )
Q a = ' g t i t 行驶距离
ve2-vs2
S
a
25.92a
其中：a为加速度……(36 )
(37)
3.2.3.4 减速工况计算
燃油消耗量
Q d Fqt(38
)其中：g e为怠速燃油消耗率t
为减速工况时间
行驶距离
2 2
V S V e 25.92a'(39 )
其中：V S为减速运动的初速度
V e为减速运动的末速度
a'为减速度。

3.2.3.5 各工况之总油耗记为Q t ,总的行驶路程记为S t
Q t= Q i Q C Q a Q d 循环工况百公里油耗：
Q=Q∙*100
S t
......( 40)
(41)。