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： 0377.0i i n r u gi ek 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，inb----轮胎断面宽度，inλ---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 kgi 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：15.212ad 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)()(ea 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：taw f r u F F P η3600)(+=（kw ） (7)3.1.4 各档动力因子计算awa 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 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 LG F an -=4*2后驱： a LG F an =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>nhighestt 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，iac u .]中对)(ai i u α寻优，找到最大值1.m i α3.1.6.2 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： )arctan(2.gm i h L b ϕϕα+=，计算2.m i α4*2后驱： )arctan(2.gm 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3.1.7.1 按下式计算最大起步驱动力tqFt kgq 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qαf fG F a tqq 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iδ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)(112222t ki 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 gm F u F a i iq 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⎰=21)(16.31u 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⎰=aeasu ua a p p du u a t )(16.31 (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 mPP 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 0m m em =η ......(21) 其中： e m 为装载质量0m 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eg✧ 按下式计算行驶阻尼功率 r P ：)36001076140(136a a aD tr u f G u A C P +⨯=η （kw ） ......(22) ✧ 按下式计算对应的发动机转速e n ： a kd ge u r i i n 377.00=（r/min ） (23)其中：d g i ——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r P 、e n 的有效燃油消耗率eg （g/kw ·h ）3.2.1.2 计算直接档等速百公里油耗 γa ee u g P Q 02.1100=（L/100km ） (24)其中： γ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t ∆。

3.2.2.2 初速度 ：301=s v km/h （GB/T12545-1990）在第n 个时间段内1ns -=n e v v （...3,2=n ） (25)3.2.2.3 末速度： t v a v v n n n s p s e ∆+=)(6.3（...2,1=n ）3.2.2.4 累积行驶距离 t v v S S n n n ns e t t ∆⨯++=-6.321（...2,1=n ） (26)00=t S 3.2.2.5 燃油消耗率：n e g✧ 起点燃油消耗率n s g以初速度n s v 对应的发动机转速n s n 和)(n s en v P 插值得到起点n s gn ns khighest g s v r i i n 377.00⨯= (27)其中： h g i 为最高档传动比✧ 终点燃油消耗率n e g以末速度n e v 对应的发动机转速n e n 和)(n e en v P 插值得到n ge n n e kgh e v r i i n 377.00⨯= (28)3.2.2.6 累积燃油消耗量n t Q 00=t Qt g v P g v P Q n n n n n e e en s s en t ∆+⨯⨯⋅=))()((10001.367121γ (29)如果500<n t S ，则1+=n n 再次 计算，否则停止，并以n t Q 作为500Q 。

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：t g Q i e i = （ml ） ......(30) 其中：i e g 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0=i S （m ） ......(31) 3.2.3.2 匀速工况的计算✧ 燃油消耗量➢ 发动机功率 )36001076140(136a a aD tc u f G u A C P +⨯=η ➢ 发动机转速a kg c u r i i n 377.00=其中：k r ——车轮滚动半径➢ 由c P 、c n 根据万有特性插值得到燃油消耗率c e g ➢ 按下式计算燃油消耗量t g P Q c e c c γ1.367⨯= (32)其中：t 为匀速工况时间✧ 行驶距离 t u S ac 6.3=......(33) 其中：a u 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s v 和末速度e v 中均匀取50个点，记为i v➢ 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：i i e i e t g v P g )(10001.3671γ⨯= (34)➢ 加速时间avt 6.3∆=∆ ......(35) 其中：a ——加速度➢ 燃油消耗量按下式计算∑∆=t g Q i t a (36)✧ 行驶距离avs ve S a 92.2522-= (37)其中：a 为加速度 3.2.3.4 减速工况计算✧ 燃油消耗量t g Q i e d = ......(38) 其中：i e g 为怠速燃油消耗率 t 为减速工况时间 ✧ 行驶距离'92.2522a v v S es d -= (39)其中：s v 为减速运动的初速度 e v 为减速运动的末速度 'a 为减速度。