汽车动力性设计计算公式
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汽车动力性设计计算公式
动力性计算公式
变速器各档的速度特性：
（km/h）......(1)
其中： 为车轮滚动半径，m;
由经验公式： (m)
d----轮辋直径，in
b----轮胎断面宽度，in
---轮胎变形系数
为发动机转速，r/min； 为后桥主减速速比；
为变速箱各档速比， ， 为档位数，（以下同）。
汽车的行驶阻力之和 ：
（N）......(5)
注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图
各档功率计算
汽车的发动机功率：
（kw）......(6)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。
汽车的阻力功率：
（kw）......(7)
各档动力因子计算
......(8)
各档额定车速按下式计算
（km/h）......(9)
额定车速按下式计算
（km/h）......(10)
其中： 为发动机的最高转速
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
驱动形式4*4全驱：
4*2前驱：
4*2后驱：
其中： 为轴距， 为满载或空载质心距前轴的距离
若满足下式
其中： ——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！”
最大起步坡度
按下式计算最大起步驱动力
（N）......(12)
其中： 为发动机的最大输出扭矩
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
为主减速器的传动比
为起步档（一档或二档）的传动效率
按下式计算最大起步坡度
（rad）......(13)
附着条件校验
按校验附着条件，得到极限爬坡度 ，取 和 之较小者作为最大起步坡度。
爬坡能力计算
......(11)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下的爬坡度
各档爬坡度在[0， ]中对 寻优，找到最大值
附着条件校验
计算道路附着系数提供的极限爬坡能力
驱动形式4*4： ，计算
4*2前驱： ，计算
4*2后驱： ，计算
其中： ——满载或空载质心到后轴的距离
——道路附着系数
——轴距
取 、 之小者作为一档或直接档的最大爬坡度
行驶距离
......(33)
其中： 为匀速工况的行驶速度
为匀速工况时间
加速工况的计算
燃油消耗量：
在加速初速度 和末速度 中均匀取50个点，记为
按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：
......(34)
加速时间
......(35)
其中： ——加速度
燃油消耗量按下式计算
.wenku.baidu.com....(36)
其中： 为最高档传动比
终点燃油消耗率
以末速度 对应的发动机转速 和 插值得到
......(28)
累积燃油消耗量
......(29)
如果 ，则 再次计算，否则停止，并以 作为 。
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。
加速性能计算
计算第 档的旋转质量换算系数
如果已知经验值 ， ，则按下式计算
......(14)
其中： ——第 档传动比
如果已知车轮的转动惯量 和飞轮的转动惯量 ，则按下式计算
......(15)
其中： ——满载或空载质量
按下式计算第 档加速度
......(16)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下的加速度
各档牵引力
汽车的牵引力：
（N）......(2)
其中： 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，Nm； 为传动效率。
汽车的空气阻力：
（N）......(3)
其中： 为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。
汽车的滚动阻力：
（N）......(4)
其中： ＝mg为满载或空载汽车总重(N)， 为滚动阻尼系数
（kw）......(22)
按下式计算对应的发动机转速 ：
（r/min）......(23)
其中： ——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 、 的有效燃油消耗率 （g/kw·h）
计算直接档等速百公里油耗
（L/100km）......(24)
其中： 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
注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线
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 档换到 档（ ）的最佳换档点对应的车速为
计算加速时间
(s)......(17)
计算加速距离
(s)......(18)
最高档或直接档加速时间和加速距离的计算
......(19)
其中： 为最高档（或直接档）加速度
最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m）
取计算的时间步长为 。
初速度： km/h（GB/T12545-1990）
在第 个时间段内
（ ）......(25)
末速度： （ ）
累积行驶距离
（ ）......(26)
燃油消耗率：
起点燃油消耗率
以初速度 对应的发动机转速 和 插值得到起点
......(27)
——用户指定的加速终了速度
——用户指定的加速起始速度
比功率计算
按下式计算比功率
（kw/kg）......(20)
其中： 为发动机的最大功率
为汽车满载总质量
按下式计算载质量利用系数
......(21)
其中： 为装载质量
为整车整备质量
经济性计算公式
直接档（或超速档）等速百公里油耗计算
计算燃油消耗率
按下式计算行驶阻尼功率 ：
怠速工况的计算
燃油消耗量：
（ml）......(30)
其中： 为怠速燃油消耗率
为怠速工况时间（由标准工况决定）
行驶距离
（m）......(31)
匀速工况的计算
燃油消耗量
发动机功率
发动机转速
其中： ——车轮滚动半径
由 、 根据万有特性插值得到燃油消耗率
按下式计算燃油消耗量
......(32)
其中：t为匀速工况时间
其中： 为发动机的最高转速；
为第 档对应不同转速（或车速）下的动力因子。
对各档在[0， ]内寻找 使得 达到最大，即为各档的最大动力因子
注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线
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。
根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程
，
求解 。舍去 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 作为最高车速 。
行驶距离
......(37)
其中： 为加速度
减速工况计算
燃油消耗量
......(38)
其中： 为怠速燃油消耗率
为减速工况时间
行驶距离
汽车动力性设计计算公式
动力性计算公式
变速器各档的速度特性：
（km/h）......(1)
其中： 为车轮滚动半径，m;
由经验公式： (m)
d----轮辋直径，in
b----轮胎断面宽度，in
---轮胎变形系数
为发动机转速，r/min； 为后桥主减速速比；
为变速箱各档速比， ， 为档位数，（以下同）。
汽车的行驶阻力之和 ：
（N）......(5)
注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图
各档功率计算
汽车的发动机功率：
（kw）......(6)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。
汽车的阻力功率：
（kw）......(7)
各档动力因子计算
......(8)
各档额定车速按下式计算
（km/h）......(9)
额定车速按下式计算
（km/h）......(10)
其中： 为发动机的最高转速
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
驱动形式4*4全驱：
4*2前驱：
4*2后驱：
其中： 为轴距， 为满载或空载质心距前轴的距离
若满足下式
其中： ——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！”
最大起步坡度
按下式计算最大起步驱动力
（N）......(12)
其中： 为发动机的最大输出扭矩
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
为主减速器的传动比
为起步档（一档或二档）的传动效率
按下式计算最大起步坡度
（rad）......(13)
附着条件校验
按校验附着条件，得到极限爬坡度 ，取 和 之较小者作为最大起步坡度。
爬坡能力计算
......(11)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下的爬坡度
各档爬坡度在[0， ]中对 寻优，找到最大值
附着条件校验
计算道路附着系数提供的极限爬坡能力
驱动形式4*4： ，计算
4*2前驱： ，计算
4*2后驱： ，计算
其中： ——满载或空载质心到后轴的距离
——道路附着系数
——轴距
取 、 之小者作为一档或直接档的最大爬坡度
行驶距离
......(33)
其中： 为匀速工况的行驶速度
为匀速工况时间
加速工况的计算
燃油消耗量：
在加速初速度 和末速度 中均匀取50个点，记为
按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：
......(34)
加速时间
......(35)
其中： ——加速度
燃油消耗量按下式计算
.wenku.baidu.com....(36)
其中： 为最高档传动比
终点燃油消耗率
以末速度 对应的发动机转速 和 插值得到
......(28)
累积燃油消耗量
......(29)
如果 ，则 再次计算，否则停止，并以 作为 。
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。
加速性能计算
计算第 档的旋转质量换算系数
如果已知经验值 ， ，则按下式计算
......(14)
其中： ——第 档传动比
如果已知车轮的转动惯量 和飞轮的转动惯量 ，则按下式计算
......(15)
其中： ——满载或空载质量
按下式计算第 档加速度
......(16)
其中： 为第 档对应不同转速（或车速）下的加速度
各档牵引力
汽车的牵引力：
（N）......(2)
其中： 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，Nm； 为传动效率。
汽车的空气阻力：
（N）......(3)
其中： 为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。
汽车的滚动阻力：
（N）......(4)
其中： ＝mg为满载或空载汽车总重(N)， 为滚动阻尼系数
（kw）......(22)
按下式计算对应的发动机转速 ：
（r/min）......(23)
其中： ——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 、 的有效燃油消耗率 （g/kw·h）
计算直接档等速百公里油耗
（L/100km）......(24)
其中： 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
注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线
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 档换到 档（ ）的最佳换档点对应的车速为
计算加速时间
(s)......(17)
计算加速距离
(s)......(18)
最高档或直接档加速时间和加速距离的计算
......(19)
其中： 为最高档（或直接档）加速度
最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m）
取计算的时间步长为 。
初速度： km/h（GB/T12545-1990）
在第 个时间段内
（ ）......(25)
末速度： （ ）
累积行驶距离
（ ）......(26)
燃油消耗率：
起点燃油消耗率
以初速度 对应的发动机转速 和 插值得到起点
......(27)
——用户指定的加速终了速度
——用户指定的加速起始速度
比功率计算
按下式计算比功率
（kw/kg）......(20)
其中： 为发动机的最大功率
为汽车满载总质量
按下式计算载质量利用系数
......(21)
其中： 为装载质量
为整车整备质量
经济性计算公式
直接档（或超速档）等速百公里油耗计算
计算燃油消耗率
按下式计算行驶阻尼功率 ：
怠速工况的计算
燃油消耗量：
（ml）......(30)
其中： 为怠速燃油消耗率
为怠速工况时间（由标准工况决定）
行驶距离
（m）......(31)
匀速工况的计算
燃油消耗量
发动机功率
发动机转速
其中： ——车轮滚动半径
由 、 根据万有特性插值得到燃油消耗率
按下式计算燃油消耗量
......(32)
其中：t为匀速工况时间
其中： 为发动机的最高转速；
为第 档对应不同转速（或车速）下的动力因子。
对各档在[0， ]内寻找 使得 达到最大，即为各档的最大动力因子
注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线
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。
根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程
，
求解 。舍去 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 作为最高车速 。
行驶距离
......(37)
其中： 为加速度
减速工况计算
燃油消耗量
......(38)
其中： 为怠速燃油消耗率
为减速工况时间
行驶距离