汽车整车性能计算分解

6 汽车总体性能计算
汽车动力性计算
汽车各档车速计算
各挡车速的计算公式如下：
377
.0i i rn
u g a (km/h) (6-1) 式中 r ——汽车滚动半径，r=； n ——发动机转速（r/min ）；
i g ——汽车变速器的传动比,1g i =；2g i =；3g i =；4g i =1；
i 0——主减速器的传动比，i 0=。

代入相关参数所得结果见表6-1。

表6-1 汽车各档车速
汽车行驶阻力计算
汽车行驶阻力包括：滚动阻力、空气阻力、加速阻力和爬坡阻力。

1）滚动阻力
滚动阻力计算公式：
F f = Gf (N) （6-2）
式中 G ——汽车重力,G=14250N ； f ——滚动阻力系数,f=。

2）空气阻力
空气阻力计算公式：
25
.212
a D w Au
C F (N) （6-3）
式中 C D ——汽车的空气阻力系数,C D =； A ——汽车的迎风面积A=2m ； U a ——汽车各档车速(km/h) 。

代入相关参数有： 所以，汽车的行驶阻力
所得结果见表6-2 。

汽车驱动力计算
发动机转矩的拟合公式：
（6-4）
汽车驱动力计算公式：
r
i i T F T
g tq t η0=
(N) （6-5）
式中 r ——汽车行驶时的滚动半径,r=；
n ——发动机曲轴转速（r/min ）； g i ——汽车变速器各挡传动比； T η—— 传动系效率，T η=%； 0i ——汽车主减速器传动比。

各档驱动力的计算结果见表6-3。

汽车驱动力-行驶阻力平衡图及最高车速的确定 汽车稳速行驶时驱动力、行驶阻力平衡。

即：
w f t F F F += (N)
（6-6）
驱动力行驶阻力平衡图见图6-1。

图6-1 汽车驱动力-行驶阻力平衡图
行驶阻力曲线(Ff+Fw-Ua)与四档驱动力曲线(Ft Ⅳ-Ua)的交点所对应的车速即为汽车的最高行驶车速。

由图4-1知汽车的最高车速为：109km/h 。

设计误差为：
%100105
105
109⨯-=%≦5%，因此满足要求。

汽车加速能力计算 1）加速度的计算
)]([1w f F F Ft m
dt du a +-==
δ （6-7） 式中 a ——汽车各挡加速度)s /m (2；
δ——汽车旋转质量转换系数； t F ——驱动力（N ）； W F ——风阻力（N ）； m ——汽车质量（kg ）。

并有：
2211δδδ++=g i （6-8）
式中 g i ——变速器的速比
1δ——1δ=2
2
01r
i I m T
f η，其中f I 为飞轮转动惯量，1δ=； 2δ——2δ=
2
1r
I m w
∑，其中w I 为车轮转动惯量，2δ=。

计算结果如表6-4。

表6-4 汽车旋转质量换算系数
将表6-4数值带入式6-7中便可求出汽车各档下的加速度，所得结果见表6-5和图6-2。

表6-5 汽车各档加速度
图6-2 汽车各档加速度曲线
2）加速时间
由运动学知道 加速时间
A du a t u u ==
⎰2
1
1
(s) (6-9) 式中 t ——加速时间（s ）；
A ——曲线（1/a-Ua ）下两个速度区间的面积。

加速时间t 可以图解积分法求的。

其具体方法为：将曲线（a-Ua ）转化为
曲线（1/a-Ua），然后即可得某速度区间的加速时间t，且有t=A。

加速度的倒数(1/a）的计算结果见表6-6。

表6-6 汽车各档的加速度倒数
绘制加速度倒数曲线，见图6-3。

图6-3 汽车各档加速度倒数曲线
由图解法可知本车0-60km/h 换挡加速时间为44s 。

易知GD6350的加速性能欠佳。

汽车的最大爬坡度计算
汽车的最大爬坡度计算公式：
G
F F F w f t )
(arcsin
+-=α (6-10)
式中 α——坡度角（°）。

max max tan α=i （6-11）
式中 max i ——汽车的最大爬坡度。

根据汽车的“驱动力-行驶阻力平衡图”（即图6-1）易知，在最低档时汽车获得最大爬坡度（角）。

此时：
14250
0836
.24033476.3968arcsin
max -=α=°
所得max α值基本符合°的设计要求。

所以，max i =°=%。

汽车经济性指标计算
汽车百公里油耗曲线及经济车速的确定 发动机燃油消耗率拟合公式：
4
4332210e e e e e P B P B P B P B B g ++++= （6-12）
式中个参数参见表6-7。

表6-7
)76140
3600(13
a
D a T e Au C Gfu P +=η （6-13）
g
u g P Q a e
e s ρ02.1=
（6-14）
式中 s Q ——汽车百公里燃消耗量（1)100(-•km L ）； ρ——燃油的密度（kg/L ）；
g ——重力加速度（2/s m ），g =102/s m ，L N g /0.7=ρ。

已知公式：0
377
.0i i rn
u g a =，将e P 、e g 、a u 带入公式6-14可得表6-8。

表6-8
2615 3103 3857 4353 4855
发动机燃油消耗率曲线见图6-4。

图6-4 发动机燃油消耗率曲线
由s Q 、a u 值即可得s Q -a u 曲线，见图6-5。

图6-5 汽车百公里燃油消耗曲线
由图可知GD6350百公里最低燃油消耗率为1
•km
L，符合设计要求。

(-
)
100
汽车抗侧翻能力校核计算
抗翻车验算
表6-9 抗翻车经验公式
名称公式
L2/h＞ϕ（L2<L1时）
纵向不翻车条件
L1/h>ϕ（L2>L1时）
横向不翻车条件 B/2h>ϕ
表中 B——汽车轮距(mm)；
h——汽车重心高度(mm)；
ϕ——附着系数，一般取；
L1——满载时汽车质心到前轮中心线的距离(mm)；
L2——满载时汽车质心到后轮中心线的距离(mm)。

代入相关参数计算得：
纵向 L2/h=(2250-1318)/525=>ϕ
横向 B/2h=1230/2/525=> 故汽车抗翻车。