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： 0

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max .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max .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： ϕαa r c t a n

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：max 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