汽车理论

1.1汽车的驱动力--行驶阻力平衡图

1.1.1计算说明:

汽车的速度与转速之间的关系:0

377

.0i i rn U g a

=

汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为: 4

3

2

)

1000

(

8445.3)1000

(

874.40)1000

(

44.165)1000

(

27.295313.19n n n n T tq -+-+-=

汽车的驱动力:r

i i T F t

g tq t η0=

汽车的行驶阻力:a D w f U A C Gf F F 15

.21+=+

1.1.2作图说明:

在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的

a U ,tq

T ,t F 和w f F F +,即如下图表1-1所示:

图表1-1

由于要求汽车的驱动力和行驶阻力平衡图,则在excel 表格中插入图表,分别以各个档位对应的速度值a U 作为其横坐标,t F 和w f F F +作为其纵坐标建立图表.横坐标的单位为km/h,纵坐标的单位为N,如下图1-2所示:

图1-2

注释:从图1-2上可以清楚地看出不同车速时驱动力和行驶阻力只见到的关系.汽车以最高档行驶时的最高车速可以直接在图1-2上找到.显然,5t F 曲线与

w f F F +曲线的交点便是max

a U .因为此时驱动力和行驶阻力相等,汽车处于稳定

的平衡状态.

1.2绘制动力特性图

1.2.1计算说明:

汽车的速度与转速之间的关系:0

377

.0i i rn U g a =

汽车的空气阻力和车速的关系:2

15

.21a D w U A C F =

动力因数:G

F F D w

t -=

1.2.2作图说明:

在excel 表格中,按照不同档位的g i 值,可以依次建立每一个档位对应的

U,w F和D,即如下图1-3所示:

a

图1-3

由于要求汽车的动力特性图,所以分别以汽车的速度

U为横坐标,以动力因

a

数D为纵坐标建立汽车的动力特性图.其横坐标的单位为km/h,纵坐标为动力因数,无单位.所以该动力特性图如下图1-4所示:

图1-4

注释:f 为滚动阻力系数.

1.3绘制功率平衡图

1.3.1计算说明:

汽车的速度与转速之间的关系:0

377

.0i i rn U g a

=

汽车发动机的使用外特性n T tq ~曲线的拟合公式为:

4

3

2

)

1000

(

8445.3)1000

(

874.40)1000

(

44.165)1000

(

27.295313.19n n n n T tq -+-+-=

汽车的功率为:9550

n T P tq e =

汽车遇到的阻力功率为:

t

a

D t

a

t

w

f AU

C GfU

P P ηηη7614036003+

=

+

1.3.2作图说明:

根据转速分别算出汽车的转矩tq T ,功率e P ,以及对应各个档位下的车速

4

321,,,a a a a U U U U .并根据公式计算出汽车的行驶阻力

t

a

D t

a

t

w

f AU

C GfU

P P ηηη7614036003+

=

+,

所列图表如下图1-5所示:

图1-5

根据上图所得数据,以车速a U 为横坐标,以e P 和

t

w

f P P η+为纵坐标,将发动机

功率e P 和汽车经常遇到的阻力功率t

w

f P P η+对车速的关系绘制在坐标图上,即得

汽车功率平衡图,如图1-6所示:

图1-6

注释:由图可见在不同档位时,功率的大小不变,只是各档发动机功率曲线所对应的车速位置不同,且低速时车速低,所占速度变化区域窄;高档时车速高,所占变化区域宽.

f P 在低速范围内是一条斜直线,在高速时由于滚动阻力系数f 随车速

a U 而增大,所以f

P 随a U 以更快的速率加大;w P 则是车速a U 的三次函数.二者叠

加后,阻力功率曲线

t

w

f P P η+-a U 是一条斜率越来越大的曲线.高速行驶时,汽车

主要是克服空气阻力功率.

2.1汽车的最高车速

2.1.1 理论说明:

汽车的功率完全是靠发动机曲轴的功率所提供,消耗在行驶中的各个环节.其中有滚动阻力功率f P ,空气阻力功率w P ,坡度阻力功率i P 和加速阻力功率j P .在还未达到最大的行驶速度max a U 时,发动机的功率在克服各种行驶阻力的同时还有剩余用来加速和爬坡.当发动机输出的功率和行驶阻力相等时,汽车处于稳定的平衡状态,车速也不再增加.此时的车速即为最大的车速max a U .

2.1.2求最高车速max a U

由上述的理论依据,我们直接可以在汽车的功率平衡图上读出汽车的最高车速max a U =98km/h.

2.1.3求最大爬坡度:

根据如下的公式

4

3

2

)

1000

(

8445.3)1000

(

874.40)1000

(

44.165)1000

(

27.295313.19n n n n T tq -+-+-=

r

i i T F t

g tq t η0=

377

.0i i rn U

g a

=