《汽车理论》课程设计题目：汽车动力性与经济性研究姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录1、任务书 (3)1.1 参数表 (3)1.2 任务列表 (4)2、汽车动力性能计算 (5)2.1 汽车发动机外特性计算 (5)2.2 汽车驱动力计算 (6)2.3 汽车驱动力-行驶阻力计算 (7)2.4 汽车行驶加速度计算 (8)2.5 汽车最大爬坡度计算 (10)2.6 汽车动力特性 (13)2.7 汽车动力平衡计算 (14)2.8 汽车等速百公里油耗计算 (15)2.9小结 (16)1、任务书姓名：学号：班级：姓名：学号：班级：荣威750 汽车参数如下：1.1 参数表表1 汽车动力性参数表表2 汽车燃油经济性拟合系数表表3 六工况循环参数表1.2 任务列表根据上述参数确定：1、发动机的外特性并画出相应的外特性图；2、推导汽车的驱动力，并画出汽车的驱动力图；3、计算汽车每档的阻力及驱动力，画出各档汽车驱动力—行驶阻力平衡图，求出每档的最高车速，最大爬坡度，通过分析确定汽车的动力性评价指标数值，并计算出最大爬坡度时的相应的附着率；4、计算汽车行使的加速度，并画出加速度曲线；5、计算汽车动力特性，画出动力特性图，求出每档的最高车速，最大爬坡度，利用动力特性分析确定汽车动力性评价指标数值；6、自学汽车的功率平衡图，画出汽车功率平衡图，分析确定汽车的动力性评价指标数值7、画出最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。
2、汽车动力性能计算2.1 汽车发动机外特性计算由于荣威750汽车发动机由试验台架测得的扭矩接近与抛物线，因此用式2-1近似的拟合发动机的外特性曲线。
1953450n 60000083298.02+--=）（tq T ---------------------------------------------（2-1）og i i rn377.0ua =---------------------------------------------------------------------------（2-2） ri i o g tq t TT F η=-------------------------------------------------------------------------（2-3）通过计算及作图得：图2-1 荣威750汽车用汽油机发动机外特性图根据图2-1可知，在n=5300r/min 时，该发动机具有最大功率m ax e P ，最大功率为92.3982kW ，当转速继续增加时，功率会下降；在n=3500r/min 时，具有最大扭矩m ax tq T ，最大扭矩为194.98N ·m ，该发动机的最小稳定转速为600r/min ，允许的最大转速为6500r/min2.2 汽车驱动力计算1）轮胎半径 32145.0100022%552154.2516=⨯⨯⨯+⨯=r m① 驱动力为：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+-⨯-==02tq 0377.01953450n 60000083298.0i i rn u T r i i T F g a tg q t ）（η⇒195)3450n (60000083298.020+-⨯-⨯⋅⋅=ri i F gt t η② 行驶阻力为：2215.21484.0889.25215.21a a D w f u u A C Gf F F +=+=+-------------------------（2-4） 根据上两式，绘制汽车驱动力图如下图2-2 荣威750汽车驱动力图根据图2-2可知，一档时，驱动力的极值为10160N 。
最高车速为40km/h 。
二档时，驱动力极值为5521N ，最高车速为74km/h 。
三档时，驱动力的极值为3910N ，最高车速为104km/h 。
四档时，驱动力的极值为2921N ，最高车速为139km/h 。
五档时，驱动力的极值为2325N ，最高车速为175km/h 。
2.3 汽车驱动力-行驶阻力计算① 驱动力为：⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+-⨯-==020377.01953450n 60000083298.0i i rn u T r i i T F g a q tg q t ）（η⇒195)3450n (60000083298.020+-⨯-⨯⋅⋅=ri i F gt t η② 行驶阻力为：2215.21484.0889.25215.21a a D w f u u A C Wf F F +=+=+③五档时滚动阻力为：⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫===++==002.0f 0027.0f 01.0f 100u f 100u f f f f 41o 45a 45a 1o f ）（）（W F ⇒⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=45a 5a f 100u 0.002100u 0.00270.0119453）（）（F （2-5） 根据上三式，绘制汽车驱动力图—行驶阻力平衡图如下图2-3 荣威750汽车驱动力—行驶阻力平衡图根据图2-3可知，Ft5曲线和Ff+Fw 曲线的交点便是am ax u 为175km/h 。
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。
从图1-23中还可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力。
这样，汽车就可以利用剩余的驱动力加速或爬坡。
2.4 汽车行驶加速度计算①汽车加速度为：()[]w F F F +-=f t m1a δ ----------------------------------------------------------------(2-6) 2g 21i 1⋅++=δδδ 04.021==δδ通过计算作图得：图2-4 荣威750汽车加速度图图2-5 荣威750汽车加速度倒数图由图2-4可以看出，高档位时的加速度要小些，Ⅰ档的加速度最大。
加速器时间可用计算器进行积分计算或用图解积分法求出。
图2-4中曲线的交点即是换挡的最佳时刻。
图2-5曲线下两个速度区间的面积就是通过此速度区间的加速时间。
②原地起步加速时间 表1：表二()[]w F F F +-=f t m 1a δ du a1du a 1du a 1du a 1t 5ua 4ua 4ua 3ua 3ua 2ua 2ua 1ua ⎰⎰⎰⎰+++= -------------------------------- (2-7)1953450n 60000083298.02+--=）（tq T仅上述公式计算得11.54s t =通过上诉的计算，汽车百公里加速时间为11.54s ，在进行一般动力性分析而计算原地起步加速时间时，可以忽略原地起步时的离合器打滑过程，即假设在最初时刻，汽车已具有起步档位的最低车速来计算。
加速过程中换挡时刻根据各档的a-ua 曲线来确定。
若Ⅰ档与Ⅱ档的加速度曲线有交点，显然为了获取最短加速时间，应在交点对应车速由Ⅰ档换Ⅱ档。
若Ⅰ档与Ⅱ档加速度曲线不相交，则在Ⅰ档位加速度行驶至发动机转速达到最高转时换入Ⅱ档。
2.5 汽车最大爬坡度计算爬坡时加速档驱tq o t S T i i R ηgc ——发动机最大转矩——变速器加速档传动比——主减速器传动比——传动系统传动效率——轮胎静力半径HSNm N F R i i T F t sgo t tq t 22387.1016032145.0583.35.585.09792.1941=⨯⨯⨯⋅==η车速h km r m i i n R u o gc s a /91.205.5583.3min/340032145.0377.0377.0=⨯⨯⨯=•= αααcos 19453cos /8.91985cos f f m N kg Gf F f =••⨯== fF ——滚动阻力，f —滚动阻力系数，查表得f=0. 013∴ααcos 889.252cos 013.019453=•⨯=f F上坡时车速很小（20.91km/h ）空气阻力Fw 可忽略 坡度阻力αααsin 19453sin 19453sin =•==N G F i=0j F 加速阻力由驱动力——行驶阻力平衡公式tf W i j F F F F F F ==+++∑得cos Gsin t f i tq g o tSF F F T i i Gf R ηαα=+=+即代入数据ααsin 19453cos 889.25222387.10160+=代入方程得则令21cos sin t t -==αα两边同时平方，可化为22387.1016019453t -1889.2522-=t533.0242≈-±-=aacb b t利用反三角函数即511.0sin =α可知求得︒=73.30α 最大爬坡度为59% 同理可得每档的爬坡度为最大爬坡度时的附着率计算最大爬坡度时附着力大小：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+++==+++=••--='dt du L h g G F F F F F F F F C f F F F F dtdu L h g G F F F g Zw Zs j i w f Z X j i w f X g Zw Zs Z 11'211121211ϕ在加速、上坡时，主要的行驶阻力加速阻力与坡度阻力，空气阻力与滚动阻力可忽略不计，故前驱动轮的附着率简化为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=dt du g i L h L dt du g i dt du L h g G F F F C g g Zs j i 1cos 1b 1cos 11'1ααϕ (2-8)式中，⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+dt du g i 1cos 1α可以理解为包含加速阻力在内的等效坡度，以q 表示，则 ()()434.12.38.910.733cos 10.594849.26.0849.235.12.38.91cos30.731594.0oo 1=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ϕC （2-9）综上所述：1.汽车每档的爬坡度为2.最大爬坡度时的附着率为1.434图2-6 荣威750汽车爬坡度图汽车的最大爬坡度i%为59.517。
为一档的最大爬坡度。
随着档位的增加爬坡度i 也相应的减小。
图2-6为一紧凑型轿车的爬坡度图。
显然，轿车的低档驱动力是用以获得好的加速性能的，所以计算中求得的爬坡度很大，完全超出了实际要求的爬坡能力。
2.6 汽车动力特性① 汽车动力特性gdtdu w t δψ+=-=G F F D ------------------------------------------------------------------------(2-10)通过计算及作图得：图2-7 荣威750汽车动力特性图通过动力特性图也可以分析汽车的动力性。