汽车的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⨯⨯⨯=
)()( （ 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
.212
a
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 ＝m
g 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
.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
377
.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
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
ϕ>n
h i g h e s t
t F F .
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 3.1.6.1 各档爬坡度在[0，i
ac u .]中对
)(ai i u α寻优，找到最大值1.m i α
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2.m i α 驱动形式 4*4： ϕαarctan 2.=m i ，计算2.m i α
4*2 前驱： )a r c t a n (
2.g
m i h L b ϕϕ
α+=，计算2.m i α 4*2后驱： )a r c t a n (
2.g
m i h L a ϕϕ
α-=，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
3.1.7.1 按下式计算最大起步驱动力
tq
F
t k
gq eq q r i i T Fd η⨯⨯⨯=
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 3.1.7.2 按下式计算最大起步坡度
q
α
f f
G F a tq
q arctan )1arcsin(
2
-+=α （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
3.1.8.1 计算第)...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
2
211gi 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
)(112
2
22t 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 3.1.8.2 按下式计算第)...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
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
)
(1
6.31u u a a i du u a T (s) (17)
✧ 计算加速距离
dt u S t t a i
⎰
=
2
(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
⎰=ae
as
u u
a a p p du u a t )
(1
6.31 (19)
其中：)(a p u a 为最高档（或直接档）加速度
ae u ——用户指定的加速终了速度
as u ——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 m
P
P p =
（kw/kg ） ......(20) 其中：P 为发动机的最大功率 m 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m η 0
m m e
m =
η ......(21) 其中： e m 为装载质量。