汽车动力性分析

某中型货车的有关参数如下：

总质量m=9300Kg

车轮滚动半径r=0.49m

传动系机械效率直接挡η=0.9

其余各档η=0.85 滚动阻力f=0.015

空气阻力因数CdA=3㎡

主减速器传动比 io=6.33

变速器传动比及相应档位的旋转质量换算系数：

要求（允许利用计算机计算）：

（1）计算并绘制驱动力与行驶阻力平衡图，求出最高车速和最大爬坡度。（2）计算并绘制行驶加速度曲线。

（3）计算并绘制动力特性图，确定最高车速和最大爬坡度。

（4）计算并绘制功率平衡图，确定最高车速和最大爬坡度。

解：计算该汽车在各档位的不同转速下的速度v ，Ff，Fw，Ft，dv/dt,驱动功率Pt，空气阻力损失的功率Pw，Pf以及行驶阻力及其功率

（Ff+Fw），（Pf+Pw），及动力因数D的数值并绘制成如下的表格：

（1）根据上述表格中的Ft，Ff+Fw及v绘制：驱动力—行驶阻力平衡图如下：

.

式

(Ft4

由图上图可知：

)

式

解由

和

联立的方程组得汽车的最高车速为：

Vmax=x=73.9㎞/h

分析知当汽车在一档时汽车用来爬坡的驱动力最大

对方程

求导并令

y’=0

解方程得：v=x=8.95㎞/h

从而Ft max=y=12950.12N 此时Ff+Fw=1406.36N

所以由力的平衡公式：G sinαmax =Ft-（Fw+Ff）

得sinαmax =0.12413

汽车的最大爬坡度为：αmax =7.13°

故汽车的最高车速和最大爬坡度分别为：

Vmax=x=73.9㎞/h αmax=7.13°

（2）根据上述表格中的v和dv/dt绘制行驶加速度曲线下图

.

（3）根据上述表个中的Ft和速度v绘制动力特性图如下图所示

式

(D4)

式

(D5) .

由图像容易得到方程：

=0.015

的解就是该汽车的最大车速

即Vmax=x= 76㎞/h

分析知汽车在一档时才可能取得爬坡度达到最大值αmax

并由数学知识得汽车的最大爬坡度在方程

的一个极值点处取得，对上述方程求导并

令y’=0

解方程得：v=x=8.21㎞/h

则动力因数的最大值为D max=0.130254

汽车的最大爬坡度满足

D max=fcosαmax +sinαmax

解得：sinαmax= 0.129

所以αmax=7.412°

故在此状态下汽车的最大速度和最大爬坡度为：

Vmax=x= 76㎞/h αmax=7.412°

（4）依据上述表格中的Pt，Pw+Pf的值绘制该汽车得功率平衡图如下：.

(Pf+P

w)有上述图像很容易得到

和

联立的方程的解便是该汽车的最大速度

即Vmax=x= 75.57㎞/h

分析知汽车在一档时才可能取得爬坡度达到最大值αmax 并由数学知识得汽车的最大爬坡度在方程

.

的一个极值点处取得，对上述方程求导并

令y’=0

解方程得：v=x=16.1㎞/h

则Pt max=46.142kw 此时 Pf+Pw=6.41kw

汽车的最大爬坡度满足

sinαmax =【Pt max -（Pf+Pw ）】/（G*v）

解得sinαmax =0.09553

所以αmax=5.482°

故在此状态下汽车的最大速度和最大爬坡度为：

Vmax=x= 76㎞/h αmax=5.482°