车辆行驶性能计算方法

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1.4 车辆行驶特性图的绘制
根据各转速下输出的扭矩， 可以得到相应的牵引力，由 于发动机转速与车速在各每 个变速箱档位都是一一对应 的，可以据此得出牵引力与 车速的对应关系。
以牵引力、阻力及发动机转 速（通常将发动机转速置于 副坐标轴上）为纵坐标，以 车速为横坐标做图表，如右 图所示。
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Ft
= Tt r
=
Te ⋅ ig ⋅ io ⋅ ηT r
式中：Tt——作用在驱动轮上的转矩，kgf.m； Te——发动机转矩，kgf.m； ig——变速器传动比； i0——主减速器传动比； ηT——传动系机械效率； r——驱动轮半径，m。
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例1. 驱动力计算
以某客车厂家搭载我司J08E-UU发动机为例，计算该车的最大牵引力（驱动力）。 已知该车车辆总重14.5ton，轮胎半径为0.491m，迎风面积为7.26m2，后桥减速 比i0=3.91，单级后桥，变速箱一档的传动比为7.72；J08E-UU的最大扭矩为 76.84kgf·m，对应转速为1500r/min。
计算： 取后桥的传动效率为0.98，取减速器的传动效率为0.98，则：
F t max
= Tt = Te ⋅ ig ⋅ io ⋅ ηT
r
r
= 76 . 84 × 7 . 72 × 3 . 91 × 0 . 9604 0 . 491
= 4537 kgf
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若u以km/h计，则空气阻力为：
Fw
=
CD Au 2 207.2
(kgf
)
=
C
′
D
Au
2
(kgf
)
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各种汽车的空气阻力系数CD′ ★
汽车类型
空气阻力系数CD′
载货汽车，汽车列车
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1.3 理论车速的计算
汽车行驶速度与变速箱档位及发动机转速的关系为：
u = 2πr 60 × n = 0.377 rn
1000 ig ⋅ i0
ig ⋅ i0
式中：n——发动机转速，r/min。
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例2. 行驶阻力计算 计算例1中车辆以80km/h匀速行驶在坡度为1%的高速路面上所受到的阻力。
1）选择参数 车辆的滚动摩擦系数为0.012（0.010~0.018），空气阻力系数为0.0027 （0.0027~0.0029）。 2）计算 总阻力
FΣ = Ff + Fw + Fi = fG + Cd ′ Au 2 + iG = 0.012 ×14500 + 0.0027 × 7.26 × 802 + 0.01×14500 = 444.5kgf
Fj
= δm du
dt
式中：δ——汽车旋转质量换算系数； m——汽车质量，kg； du/dt——汽车加速度，m/s2。
注：实际计算及绘制行驶特性图表时不计入汽车的加速阻力。
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按此式计算例1中最大牵引力时对应的车速
u = 2πr 60 × n = 0.377 rn
1000 ig ⋅ i0
ig ⋅ i0
= 0.377 × 0.491×1500 7.72 × 3.91
= 9.2km / h
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2）滚动摩擦阻力 滚动阻力可用下式表示：
Ff = f ⋅G
式中：f——滚动阻力系数； G——汽车总重量，kgf。
滚动阻力系数 f 的选值
地面类型
f
地面类型
良好的沥青或水泥路
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3）爬坡阻力 汽车爬坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力称爬坡阻力，即：
Fi = G sinα ≈ Gi
式中：G——作用于汽车上的重力，kgf； α——道路坡度角； i ——道路坡度。
注：根据我国交通部颁布的公路工程技术标准，平原微丘区I级路面最大坡度为 4%，山岭重丘区IV级路面最大坡度为9%。所以一般路面上坡度较小，此时：
燃油消耗图上，各条曲线的交点可以粗略地反映发动机的工作状 态及燃油消耗量。
上图为某厂家搭载我P11C-UJ发动机在六档时的燃油消耗图。从 图中可以看出，该车以100km/h行驶在平路时，其每小时燃油消耗量 约27L，发动机在40%的负荷下工作。
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0.010~0.018
冰路面
一般的沥青或水泥路
0.018~0.020
压紧的雪路
碎石路
0.020~0.025
卵石路面
干燥土路
0.025~0.035
干砂路
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f 0.015~0.030 0.030~0.050 0.025~0.030 0.100~0.300
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传动系机械效率ηT • 传动系效率是在专门试验台上测得的。估算时，考虑到影响传动系效率因素
中齿轮传动副及万向节传动副的对数是主要影响因素，所以常用齿轮传动副 的对数来估算其效率。 • 试验表明，经过一对圆柱齿轮效率约为98%，单级主减速器的效率约为 95%~98%，万向节传动的效率约为99%。 • 载货汽车、客车的传动系有多种组合方式，可根据推荐值，估算整车的传动 效率。
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车辆行驶性能及油耗计算方法
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1. 汽车行驶特性图
• 汽车行驶过程中，驱动力总是与行驶 阻力平衡，发动机功率和汽车行驶的 阻力功率也总是平衡的。
sinα ≈ tanα = i
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4）空气阻力 汽车行驶时，空气作用在汽车上沿其行驶方向上的分力，称为空气阻力。 空气阻力可由下式计算：
Fw
=
1 2
C
D
A
ρu
2
式中，CD——空气阻力系数； ρ——空气密度，一般为0.1251kgf·S2·m-4； A——迎风面积，m2； u——无风时汽车的行驶速度，m/s。
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1.2 驱动力与阻力计算
1）驱动力
发动机的扭矩经传动系传至车轮，产生驱动力矩Tt。该力矩使轮胎支撑面 上产生沿地面向后的作用力，同时地面给驱动轮一反作用力，这反作用力 推动汽车前进，称为汽车的驱动力。用下式表示：
0.0033~0.0067
大客车 流线型大客车
0.0027~0.0029 0.0014~0.0019
★为了简便，这里称CD′为空气阻力系数，下文计算同。
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5）加速阻力 汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时产生的惯性力，称为加速阻力Fj。 汽车行驶时的加速阻力为：
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2. 油耗图绘制方法
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分别以扭矩、发动机转速为纵坐标和横坐标，将发动机外特性曲 线、汽车行驶性能曲线（扭矩—转速）、等油耗线及等功率线（取自 万有特性数据）四者综合到一张图表上，就形成了“发动机燃油消耗 图”。
• 通常将驱动力-行驶阻力平衡图及汽 车功率平衡图总称为行驶特性图。
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1.1 行驶力平衡方程
Ft = Ff + Fi + Fw + Fj
Ft − 汽车车驱动 Ff − 滚动摩擦阻力 Fi − 爬坡阻力 Fw − 空气阻力 Fj − 加速阻力