汽车动力性与经济性研究.doc

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31.1 参数表31.2 任务列表42、汽车动力性能计算52.1 汽车发动机外特性计算52.2 汽车驱动力计算62.3 汽车驱动力-行驶阻力计算72.4 汽车行驶加速度计算82.5 汽车最大爬坡度计算102.6 汽车动力特性132.7 汽车动力平衡计算142.8 汽车等速百公里油耗计算152.9小结161、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 汽车动力性参数表名称参数名称参数发动机的最低转速600r/min最高转速6500r/min装载质量418kg整车装备质量 1567kg总质量1985kg车轮半径0.32145m传动系机械效率0.85滚动阻力系数0.013空气阻力系数迎风面积0.484m2主减速器传动比5.5飞轮传动惯量0.218kgm2二前轮转动惯量1.75 kgm2二后轮转动惯量1.75 kgm2轴距2849 mm质心至前轴距离（满载）1.35m质心高（满载）0.6m变速器传动比档档档档档五档变速器3.5831.9471.3791.030.82表2 汽车燃油经济性拟合系数表n/（r.min-1）b0b1b2b3b48151326.8-416.4672.379-5.86290.1776812071354.7-303.9836.657-2.05530.04307216141284.4-189.7514.524-0.511840.006816420121122.9-121.597.0035-0.185170.001855526031141.0-98.8934.4763-0.0910770.0006890630061051.2-73.7142.8593-0.051380.0003503234031233.9-84.4782.9788-0.0474490.0002823038041129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568表3 六工况循环参数表工况累积行程/m时间/s累积时间/s车速（km.h-1）说明507.27.225等速20016.723.92540匀加速度为0.25m/s245022.546.440等速62514.060.44050匀加速度为0.25m/s287518.078.450匀速107519.397.75025匀加速度为0.36m/s21.2 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。-（2-1）-（2-2）-（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，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，最大扭矩为194.98nm，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 m 驱动力为： 行驶阻力为：-（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 驱动力为： 行驶阻力为：五档时滚动阻力为：（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汽车加速度为： -(2-6) 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，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。原地起步加速时间表1：表二 - (2-7)仅上述公式计算得通过上诉的计算，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。若档与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档换档。若档与档加速度曲线不相交，则在档位加速度行驶至发动机转速达到最高转时换入档。 2.5 汽车最大爬坡度计算爬坡时加速档驱车速滚动阻力，f滚动阻力系数，查表得f=0. 013上坡时车速很小（20.91km/h）空气阻力fw可忽略坡度阻力由驱动力行驶阻力平衡公式得代入数据最大爬坡度为59%同理可得每档的爬坡度为档档档档档59%28%19 %14%11%最大爬坡度时的附着率计算最大爬坡度时附着力大小：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 (2-8)式中，可以理解为包含加速阻力在内的等效坡度，以q表示，则 （2-9） 综上所述：1.汽车每档的爬坡度为档档档档档59%28%19 %14%11%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 汽车动力特性-(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。在动力特性图上作滚动阻力系数曲线fua，显然f线与直接档dua曲线的交点即为汽车的最高速度。在求最大爬坡度时，故式（2-10）写成，因此d曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。档时，坡度较大，此时之误差较大。应用下式计算。用代入上式，整理后可得然后再根据换算成最大爬坡度。加速时i=0所以，这样也可求加速度值，再求出加速时间。2.7 汽车动力平衡计算汽车功率为：-(2-11) 阻力功率为：-(2-12)通过计算并作图：图2-8 荣威750汽车功率平衡图纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率pe、汽车遇到的阻力功率对车速的关系曲线绘在坐标图上，即得汽车功率平衡图。功率曲线与阻力功率曲线的交点是良好水平路面上的汽车最高速度。曲线与阻力功率交点上部分为在速度时汽车后备功率，下部分是阻力功率。2.8 汽车等速百公里油耗计算计算百公里油耗量为： -(2-13) -（2-14）表3:经计算作图得：图2-9 荣威750汽车百公里油耗图等速百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标。测出相隔的速度间隔下的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线。由图中可知在4档时，当速度为32km/h时耗油量最高。在五档时，当速度为40km/h时耗油量最高。2.9小结做了3个多礼拜的汽车理论课程设计。现在终于快完成了。回想起这几个礼拜做设计的，不禁感触万千。我想上课时认真听老师讲解对日后做设计帮助还是挺大的。我在做的时候就亲身体会到了这一点，上课时还算认真，然后等到着手设计时，轻松很多，思路也清晰明了。在做的过程中不免会碰到很多问题，好在我和我的同伴边做边一同讨论。两个人想不明白的就去讨教老师，立马得到了解决的方法。所以总的来说我们做设计的进度还是稳定渐进的。这次是我第一次用excel处理这么多的数据，刚上手时不知从何做起。但是在同学的帮助下，我马上掌握了该如何画图，如何计算。之后就越来越熟练了。有点遗憾的是，我们的图中没有汽车的最高速度交点。可能是原始数据中汽车的传动比5.5的问题。所以我们为了能得到交点，最后决定在算滚动阻力时放弃了它是固定值的算法，然后就增大了数值。首次做出来的word文件很粗糙。如果刚打开看会让人觉得排版很乱。经过我们反复地修改和编排后有所改善。我们的想法是能做到一页一个章节，图片下面文字说明必须在一页里面，不能分开。这样做出来的word不管是谁一打开这个文件，就能够马上读懂文件的大体意思。其中我们在算百公里油耗、每档的最大爬坡度时会遇到蛮大的计算量。这时候我们就会事