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汽车设计计算

3 计算公式
3.1 动力性计算公式
3.1.1 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)。

3.1.2 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,N•m;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
3.1.3 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)
3.1.4 各档动力因子计算
.... ..(8)
各档额定车速按下式计算
(km/h) ......
(9)
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
3.1.5 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。

3.1.5.1 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。

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!”
3.1.6 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
3.1.6.1 各档爬坡度在[0,]中对寻优,找到最大值
3.1.6.2 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
3.1.7 最大起步坡度
3.1.7.1 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
3.1.7.2 按下式计算最大起步坡度
(rad) (13)
3.1.7.3 附着条件校验
按3.1.6.2 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。

3.1.8 加速性能计算
3.1.8.1 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
3.1.8.2 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
注:可画出加速度倒数随车速变化的曲线
3.1.8.3 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) ......(1 7)
✧计算加速距离
(s) ..... .(18)
3.1.8.4 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
——用户指定的加速终了速度
——用户指定的加速起始速度
3.1.9 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
3.1.10 载质量利用系数计算
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
3.2 经济性计算公式
3.2.1 直接档(或超速档)等速百公里油耗计算
3.2.1.1 计算燃油消耗率
✧按下式计算行驶阻尼功率:
(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)
3.2.1.2 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
3.2.2 最高档全油门加速500m的加速油耗(L/500m)
3.2.2.1取计算的时间步长为。

3.2.2.2 初速度: km/h(GB/T12545-1990)
在第个时间段内
() (25)
3.2.2.3 末速度:()
3.2.2.4 累积行驶距离
() (26)
3.2.2.5 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)
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)
3.2.2.6 累积燃油消耗量
(29)
如果,则再次计算,否则停止,并以作为。

3.2.3 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。

3.2.3.1 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)
3.2.3.2 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
✧行驶距离
(33)
其中:为匀速工况的行驶速度
为匀速工况时间
3.2.3.3 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 3.2.3.2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
(36)
✧行驶距离
(37)
其中:为加速度
3.2.3.4 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
(39)
其中:为减速运动的初速度
为减速运动的末速度
为减速度。

3.2.3.5 各工况之总油耗记为,总的行驶路程记为
(40)
循环工况百公里油耗:
(41)。

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