（机械工程专业论文）陆风x8车型的总体设计与设计优化.pdf

摘要 摘要 陆风又8 是江铃控股公司自主研发的一款动力充配、又极省油的，采用非承 载式乍身的城市型s u v 车型。该车型具有一定的越野性，理论最高车速1 7 0 千 米小时，百公旱经济油耗为8 升。该车型适用于城乡各种路面情况，可作为各 种公务和商务车型使用。 本文针对陆风x 8 车型的总体设计与设计优化迸行了深入研究。包括陆风x 8 的总体设计构想及总前i 置分析、动力传动系统的参数设计、整车动力性、燃油 经济性的计算校核；借助c a e 技术对整车进行了人机工程校核，对车身、车架 及整车结构设计进行了强度、刚度分析和设计优化：对x 8 初始样车进行了n v h 特性测试和数据分析，对整车n v h 特性进行设计优化；最后对整车重要法规进 行- f n 举并对出厂检验标准进行了设计。 在陆风x 8 的整个研发过程中，我们大量运用了c a d 及c a e 分析、模拟仿真 技术。先进的实验设备和仪器也被大量的应用。这些先进技术和设备的运用大 大缩短了整车的研发时间并节省了研发费用，对于国内主机厂的自主创新具有 重要的现实意义。 关键词：陆风x 8 ；s u v 车型；总体设计；设计优化；c a d c a e ；n v h 特性 n a b s t r a c t 一一一 a b s t r a c t t h ex 8l a n d w i n dv e h i c l ei sap o w e r s u f f i c i e n t l y 、e s p e c i a l l yf u e l e f f i c i e n tc i t v s p o r tu t i l i t yv e h i c l ew i t hb o d y c h a s s i sf r a m ec o n s t r u c t i o n ，s e l f - d e v e l o p e db v j i a n g l i n gm o t o rh o l d i n gc o 1 t d t h ev e h i c l eh a s s o m ec r o s s c o n t r yf u c t i o n t h e m a x i m u ms p e e di su pt o17 0 k m hi nt h e o r y t h ee c o n o m i cf u e lc o n s u m p t i o ni s 8 l 10 0 k m t h ev e h i c l es u i t sa l lk i n d so f r o a d si nt o w na n d c o u n t r y i ic a l lb eu s e d f o rb u s i n e s sa n do f f i c i a lp u r p o s e t h ea r t i c l ei n t r o d u e st h eo v e r a l l d e s i g na n dd e s i g no p t i m i z a t i o no fx 8 l a n d w i n dv e h i c l ei nd e t a i l ，i n c l u d eo v e r a l l d e s i g nc o n c e p t i o na n dg e n e r a l a r r a n g e m e n ta n a l y s i s ，p a r a m e t e rd e s i g no f p o w e rt r a n s m i s s i o ns y s t e m ，t h ep o w e r p e r f o r m a n c e 、f u n n e le c o n o m i cc h e c k i n gc a l c u l a t i o no ft h ew h o l ev e h i c l e ；t h e c o m p u t e ra i d e de n g i n e e r i n g ( c a e ) i su s e dt oa n a l y s i sh u m a n e n g i n e e r i n go fw h o l e v e h i c l e ，a l s oa n a l y z et h ei n t e n s i t ya n dr i g i d i t yo ft h ew h o l ev e h i c l ei n c l u d et h e a u t o b o d ya n dt h ef r a m e s o m ed e s i g nm e t h o d si so p t i m i z e da f t e ra n a l y s i s n v h f e a t u r e so ft h ex 8i n i t i a l p r o t o t y p ei st e s t e da n dt h ee x i p e r i m e n td a t ai s a n a l y z e d t h e nw eo p t i m i z en v hf e a t u r e so fw h o l ev e h i c l e ：w 色l i s ts o m ei m p o r t a n t l a w sa n dm a k et h es t a n d a r d so fx 8v e h i c l ef i n a li n s p e c t i o na tl a s t i nt h ee n t i r ed e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h ex 8l a n d w i n dv e h i c l e c a da n dc a e a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nt e c h n o l o g yu s e do f t e n ，al a r g en um b e ro fa d v a n t e dl a b o r a t o r y e q u i p m e n ta n di n s t r u m e n t si su s e d t h el a r g e s c a l eu s a g eo ft h ea d v a n c e dt e c h n o l o g ya n d e q u i p m e n tr e d u c et h et i m eo f e n t i r ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n da l s os a v em u c he x p e n s e t h e s u b j e c tr e s e a r c hp r o j e c tp r o v i d ei m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et ot h ei n d e p e n d e n ti n n o v a t i o no f a u t o m o b i l ee n g i n ef a c t o r yi nc h i n a k e yw o r d s ：x 8l a n d w i n dv e h i c l e ；s u v ；o v e r a l ld e s i g n ；d e s i g no p t i m i z a t i o n ； c a d c a e ；n v hf e a t u r e s i i i 学位独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所是交的学位论文是本人在导师指导下进 ，的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得壶昌太堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作晌同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( - y - 写) ： 萝字醐：加多年肛月2 昕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权直昌态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国2 位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名c 手写，：与磅 签字日期：二规劈7 乙月2 莎目 导师签名 ( 手写) ：j 他 答字日期：1 引蜘 第一章绪论 第一章绪论 1 1s u v 车型发展简介 s u v ( s p o r t u t i l i t y v e h i c l e ) ，即运动型多功能车，起源于美国，具有越野 车的部分功能，也能满足家庭休闲需要。与越野车不同的是，s u v 具有更好的 公路行驶性、多功能性和休闲性，其代表车型如“宝马x 5 、“沃尔沃x c 9 0 等。从技术层面看，s u v 最明显的标志是其底盘前桥为不等长双横臂上扭杆弹 簧独屯悬架，断丌式四连杆悬挂后桥；后悬架是非独立悬架。简单地说，这种 车具有底盘高，有车架，可牵引的特点。s u v 二般分为2 轮、4 轮驱动。最有代 表性的s u v 车是第二次世界大战时英国的“陆虎”和美国的“吉普”。 ，2 0 世纪8 0 年代，为迎合年轻白领阶层的爱好，在皮卡底盘上不断发展， 集运动、休闲、商务于一身，并兼具越野性能的s u v 车型出现了。克莱斯勒公 司于2 0 世纪8 0 年代生产的“切诺基可以说是第一代真正意义的s u v ，在2 0 世纪8 0 年代未期s u v 车型成为了全球时尚车型。1 9 9 0 年福特公司推出了 e x p l o r e r 车，又开创了乘用车的s u v 时代。目前北美是世界上最大的s i f v 市场， 约占世界s u v 总量的2 3 。1 9 9 7 年，以s u v 为代表的多用途车的销量在北美第 一次超过轿车的销售蹙，目前美国每4 辆新车中就有一辆是s u v 。除了虬悼马 之外的美式s u v 中，福特汽车公司的“探险者 是美国市场上最畅销的汽车品 种之一，被视为美式s u v 的基本车型。 2 0 0 3 年是中国s u 、，发展最快的一年。众多皮卡厂商改进产品，推出所谓 s u v 车型，其本质不过是在皮卡上将货舱封顶，形成外观酷似s u v 的车型， 实际上并不具备s u v 的越野性能和舒适性。但由于这类车型售价低廉，也获得 了不少用户的青睐。众多s u v 厂商逼不得已采取降价策略稳住市场冲击。如当 年长丰猎豹旗下产品平均降幅达到3 6 万元，北京吉普单一产品价格降幅更是 高达4 6 万元。如此降价后使得s u v 产品价格趋于合理，由此中国s u v 车型 进入了高速稳定发展阶段。 这几年随着国内消费水平的不断提高，更多的消费者喜欢购买时尚且具备 一定越野性能的城市型s u v 。当前国内s u v 行业销量前五名的车型中：哈弗、 途胜、瑞虎、c r - v 、狮跑都是城市型s u v ，销量占据了s u v 行业总量的一半 以上。强大的发展潜力指明了城市型s u v 在中国市场不可阻挡的趋势【i j 。 近年来我国汽车消费一路走高。特别是s u v 市场，由于我国高速公路及优 质公路覆盖率还较低。s u v 车较轿车适合的路况环境更广泛。国产车相对于欧 第一章绪论 美和日系车又具有价格低廉的优势，所以在困内汽车消费个性化与多元化趋势 引领下呈现爆发式增长，其念势远远超过了轿车及其他车型。如果国产s u v 车 型能在技术上达到欧美法规要求，其价格低廉的优势使其具有极大的海外市场 潜力。 1 2s u v 车型的技术发展趋势 近年来，随着加工工艺、材料、电子、化工、装配、c a d c a e 辅助设计等技 术和管理方式的发展，使得s u v 车质量可靠性有了很大的提升，s u v 新车缺陷 平均值从1 9 8 0 年的9 9 个降：弋到2 0 0 0 年的2 0 个。1 9 8 0 年美国品牌的s u v 车 每1 0 0 辆新车平均有1 3 8 个缺陷，1 9 9 0 年降到4 9 个，2 0 0 0 年再降到2 3 个；日 本品牌的运动型多功能车，1 9 9 0 年缺陷只有1 6 个，2 0 0 0 年降到9 个。而象宝 马、梅赛德斯一奔驰和日产品牌的汽车在使用初期就相当好，而且性能始终如 一。克莱斯勒和通用汽车从使用初期到5 年结束也只有中等数量的缺陷。在2 0 0 1 年的年度调查中，“本田c r - v ”成为了最可靠的汽车。”“ 节能减排已成为了s u v 车的发展方向。以先进柴油发动机为主的s u v 车带 来了节能环保的优势，极大减少了s u v 使用成本。柴油动力将成为s u v 市场主 流，柴油机采用的电控共轨喷油系统，不仅使柴油机改造容易，且可在柴油机全 负荷范围内实现喷油规律、喷油压力等的最优控制，降低燃油消耗，缓解当前 世界范围内的燃油紧缺矛盾。可以预见：电控共轨喷油系统，在2 l 世纪将会发 挥巨大的作用，特别是在降低柴油机排放、保护地球环境方面将会起到不可替代 的作用。这会使得s u v 车彻底摆脱“油老虎 的形象瞄。 除了燃油经济性指标外，s u v 安全性也是广受重视的问题。2 0 0 5 年陆风 汽车在德国的“第一碰”让国产经济型s u v 名声扫地，这也激发了国人对国产 s u v 车安全性的重视，目前国产s u v 车型中，双气囊，电子a b s + e b d 等主 动安全系统的使用已很普及。车身设计当中引入了“冲击溃缩区”和“高强度座舱 区”的概念。c a e 模拟碰撞分析已广泛引入车身及底盘设计当中。加上n c a p 和c n c a p 等标准的广泛推广，使得当前国产车型的安全性有了较大提高。 1 3 本课题研究的目的 s u v 是运动型多功能车的英文缩写，这种车型兼具吉普国车的越野性和轿 车的舒适性。能适应多种路况。是种极有市场前景的车型。 东风本田c r v 、长城哈弗、奇瑞瑞虎是国内长期销量领先的s u v 车型。这 三款车外型都非常时尚美观，中等排量，主力配置价格在1 0 2 0 万区间内。非 常受消费都青睐。 2 第章绪论 尤其是长城哈弗车型一经推出，挤占了部分陆风原有车型的消费群体。两 个车型同属有车架的非承载式车身，都捌有较优良的涡轮增压柴油发动机系统， 主力车型价格区间同在1 0 - 2 0 万之间，原型车都有日本五十铃技术。但哈弗车 外型更为时尚美观，且通过了n c a p 和c - n c a p 碰撞实验，并通过了e - m a r k 出 口欧洲形式认证。所以哈弗车较陆风现有车型( 陆风x 6 ) 在市场上更具竞争力。 市场的严峻形式逼迫江铃控股必须开发出一款技术更为先进，性价比更高， 排放要求更严格的产品以提高陆风s u v 车型的竞争力。 1 4 本课题研究内容 汽车外观的时尚美观性、使用过程中的节能环保性、整车的安全舒适性、 操作的方便宜人性。是当今汽车发展的方向“。陆风x 8 研发项目围绕上述汽车 发展的趋势和要点，在车型设计的不同阶段运用各种先进技术，进行了各种设 计、分析、计算、校核、实验工作。确保x 8 车型的顺利推向市场。本课题详细 的介绍了陆风x 8 课题组在研发各阶段所运用的主要技术手段和计算、验证、实 验、检验方法。 课题组人员研究了市场流行车型的特点，结合本公司现有资源提出了x 8 车型的设计构想及大概要求，并确定了初步的总布置形式。如：整车外观尺寸、 驱动方式、底盘形式、发动机和变速箱形式等。并由此我们对x 8 的整车动力性 和燃油经济性进行了计算分析，在确定其动力可靠性，燃油经济性的前提下， 进行了细化设计。并具有了整车数模。为了保证x 8 车型的舒适性、宜人性我们 对x 8 整车数模进行了人机工程校核，并运用c a e 分析手段对车身和底盘的强度、 刚度进行了校核，在对设计的不足之处进行修改后，对设计数据进行固化。x 8 样车丌发出来之后，针对顾客所关心的整车n v h 性能，课题组进行了相关实验 分析，找出了影响x 8 样车n v t t 性能的原因，并加以改进，最终获得了令人满意 的效果。汽车行业是仅次于航空业法规要求最严格的行业，本课题列举了汽车 研发过程中重点需要校核的整车法规内容和相关的e m a r k 法规内容，并制定了 详细的整车出厂检验标准，确保x 8 整车符合市场严格的法规要求。 本课题历时近四年时间，研究内容涵盖了陆风x 8 研发过程中的重要科研 内容。通过对这些科研内容的详细介绍反映了目前车型研发的技术水平。也为 将来能研制出更先进的车型积累了经验。 3 第二章整车动力性、燃油经济性设计 第二章整车动力性、燃油经济性设计 2 1 总体设计构想及设计要求 通过江铃控股公司自主研发，设计出一款适合城乡要求，融合都市风 情，格调高雅明快的公商务用s u v 车。该s u v 车型具有高性价比优势，能 满足中、低端消费人群的要求。该车型的设计开发应尽可能多的借用现有 的资源。并能够满足国内外相关法规要求，适应中国及大部分欧美国家的 气候和使用环境。满足n - c a p 和c - n c a p 碰撞法规的要求。在外观设计上力 求做到美观大方，符合现代审美观。另外在发动机匹配上，要求节能环保， 动力可靠。 在技术上，整车外观全新造型，全新设计。吸取国内外多种车型的外观 时尚元素，在越野车高大威武，霸气的基础上可借鉴诸多轿车外观设计流行 元素。( 如带灯后视镜，镀铬中网，分色保险杠，水晶前大灯) 驾驶仓设 计要注重人性化设计，确保驾驶员及各乘员的舒适性及安全性。： 陆风x 8 动力系统完全借用陆风x 6 龙腾版动力系统( v m 高压共轨、，中 冷增压柴油发动机、同型号冷却铝水箱) 对变速箱各级传动比略做调整。借 用陆风x 6 螺簧底盘的基础上进行适当修改，加大驾驶室区域的车架纵梁截 面尺寸，并在发动机室区域增加纵梁溃缩区。使之符合n c a p 的要求 表2 1 陆风x 8 整车参数表 基本型豪华型 超豪华型 驱动方式， 4 x 24 x 24 x 44 x 24 x 4 动燃油 柴油 力 排气量( m 1 ) 2 4 9 9 性发 v mr 4 2 5 d 0 1 1 c 高压共轨巾冷增压柴油机( 直列4 缸，1 6 气 能动 形式门，双顶置凸轮轴，双平衡轴，博世电控高压共轨喷射系统， 机 e g r 废气再循环系统) 最大功率( k w r p m ) 1 0 5 4 0 0 0 最大扭矩( n m r p 而 3 4 0 2 (0 0 最大爬坡度( ) 5 05 06 05 06 0 百公里油耗( l ，五档9 0 k m h 等速) 7 5 4 第二章整1 ：动力性、燃油经济性设计 最高车速( k i n h ) 1 6 0 排放标准 国i i i + o b i ) i j 仃：独立思架，不等k 双横1 ；，扭杆弹簧，充气双向作用淑 行 悬挂系统 压筒式减振器 驶 后：可变川度螺旋弹簧悬架，充气双向作用液压筒式减振器， 与 带四连杆 一 操 制动系统 前后1 6 英寸珊式制功( 前通风僦) 控油门形式 电予油门 最小转弯半径( 神5 8 全长全宽全高( 舢) 4 6 3 6 1 8 6 5 1 8 1 0 轴距( 哪) 2 7 6 0 车 轮距( 前后) 1 5 3 5 1 5 4 0 身一 接近角离去角纵向通过角2 7 4 。2 4 2 。2 4 。 参 最小离地间隙( 咖 ) 2 0 0 行驶轮胎规格2 3 5 6 5 r 1 7 数 整备质量( k g )2 驱为1 8 8 5 k g 、四驱为1 9 7 5 k g 油箱容积7 0 l 额定座位数( 含驾驶座) 5 a b s + e b d 双安全气囊 安 倒车雷达( 声音+ 显示报警) 全 四门防撞钢梁 和 吸能式转向柱 防发动机电子防盗系统 盗 前后三点式安全带 前排安全带高低可调 安全带未系声光报警 2 整车动力性设计计算 陆风x 8 车型在研制初期，从节约成本和质量可靠性角度考虑。对于整 车重要零部件如：发动机、变速箱、分动箱、轮胎等重要零件都是预先选 定的成熟产品，这些重要零部件都是在陆风其它车型上使用过的，都是经 过长期路试和售后检验，具有较高可靠性的产品。 根据对各种参考车型另外整车长、宽、高尺寸，整车总质量也是在设 计初便提出的重要参数。根据这些参数和发动机厂商提供的发动机外曲线 特性图和变速箱、分动箱的传动比参数和动力传动效率。便可以利用以下 公式，计算出汽车的动力性参数。 表22 各类参考车型车身参数研究 分类 子项目陆风x 6长城哈弗丰田霸道 帕拉丁 造型示意图 拶口一0 0畦毪爹 q o ； 车身型式 非承载式非承载式 非承载式非承载式 总长 d 7 6 04 6 2 0 4 9 2 54 5 5 0 总宽 1 8 2 01 8 0 01 8 7 51 8 4 0 t 总高 1 7 5 01 7 】o1 9 0 51 8 h 0 轴距 2 7 6 02 7 0 0 2 7 9 02 6 5 0 r 前轮距 + 1 5 2 51 5 1 515 7 51 5 2 5 ( 。” 后轮距 1 5 3 01 5 2 0】5 7 51 5 0 5 表23x 8 整车性能参数( 搭载r 4 2 5 d o h 0 发动机) 名：敛侬捂i 撼韩功率 甚威兰 凄曲r i 力系敛订j 生气r 【以幕数： 。：经验挑毡戢 前授彤：8 。、j投影后婶m u ! f 母l e 群 卫奠出雄 第二二章整7 l ：动力性、燃油经济性设计 表2 4r 4 2 5 d o h c 变速器及分动器参数 r 4 2 5 d o i i c 变速器参数 0 档位名称传动比( i )动力 譬动效率( 珏) li 档， ( igo 9 5 2j i 档2 3 】8o 9 5 3川档1 4 0l o 9 5 4 l 、车冀 l o 9 5 v 挂j 0 7 7 8 0 9 5 o 6倒档3 5 4 9 0 9 5 ，f i )，1 1o 9 5 分动器参数 8高耥( h )1 0 0 9 5 9低档( l )2 4 8 o 9 5 汽车的动力性评价指标通常为： ( 1 ) 最高车速或最高档最大动力因素 ( 2 ) 百公里加速时间 ( 3 ) 最大自爬坡度或低档最大动力因素3 3 2 2 1 计算车速与发动机转速关系和发动机转速与驱动力关系 虬= 0 3 7 7 n r ( 2 1 ) l g l o 式中：u 一各档位对应发动机转速下车速( k m h ) 力一发动机转速( r r a i n ) 广一车轮半径( m ) q 速器传动比 z o 一主减速器传动比 由公式1 可以计算出各档位在不同发动机转速下的理想车速值。 7 第二章整车动力性、燃油经济性设计 图2 1v m 发动机外曲线特性图 r2 s 16k 4d o h c t o r b fd ：n s r ：2 c ! s u r o3 jd f ，备r f ：玉t c 覃：二：r 7 q ll l lili 、 _ ， _ 一 广 r 、 、 、 、- - _ 。 、 篓萎塞婪婪嚣匏婪鏊凳赘舞嚣蘩鬟嚣移 8 p e 州【r p l 川 根据发动机外曲线特性图可以得出发动机外特性参数 表2 5 发动机外特性参数表 发动机转速 n o 扭矩( n m )功率( k w ) ( r m i n ) llo o ol8 01 9 5 2王2 0 0 2lo2 6 314 0 0 2503 7 4l6 0 03005 0 5l8 0 0330 6 2 62 0 0 03 4 0 7 1 ，2 2 0 03 4 07 8 82 4 0 03 4 08 5 5 92 6 0 03 3 09 0 l o 2 8 0 03 2 09 t l l3 0 0 03 0 89 7 l23 2 0 02 9 5l o o l33 4 0 02 8 2l o l l4 3 6 0 02 7ll0 2 5 l53 8 0 02 5 7l0 4 5 l6 4 0 0 02 5 l 1 0 5 l7 4 2 0 02 3l 1 0 l 根据公式( 2 1 ) 和发动机外特性参数可以得出车速和发动机的转速关系表。 8 董耋 豁 略： o o o 协 伯 柏 o 卜 6 6 州 鱼 2 ， 一uin】等r-芦 第二二章艘乍动力陛、燃汕经济眺设计 表26 车速与发动机转速关系( 4 x 2 ) 、n 麓慧芦缫麟燃 。释稿鞲自目 瓣慰黻遵猫口矬 - 嗣鞲躐 2 弱圈日 。磕圈躐 5 l 暖露i l & 捌 6j 冒强黼 9 i 嚼糠 i o i 豳阏 t 翻礴嗣 式中：f 各档惋在不同发动机转速下对应的驱动力数值( k n ) r , q 各档位在不同发动机转速下对应的转矩( n m ) 变速器传动比 乇主减述器传动比 叩r 为传动系效率硌= 叩g 7 7 0 ( 2 3 ) r 车轮滚动半径( m ) 第二带挡车动力性、燃油经济性设 1 掘公式( 22 ) 和前面所列# 2 数据，硼训算轩档t - 刘j 吐发动机转述门址沦 珊t 动力他，见下袁： 表27 扭动机转速与驱动力芙系( 4 x 2 ) 1 r 档4 j 粼溪鬻 植雌瞎v 档驱动 倒惶蟛砷 嘲c 。 允c 勘 打婚 2 23 对汽车行驶性能进行计算 汽车在坡路上将克服+ 后的余力全部崩来( h p 等速) 克埘王坡度阻力，此 时总行驶阻力表达如f ： f e = f | + f 。+ f 。? ) n f = g s j n a + g ，+ 篇 式中：c d 一空气阻力系数，钊对x 8 车选取0 4 2 ，滚动阻力系数，般选取o0 1 5 4 迎风而积，汽午行驶方向的投影面积( ”) ( 2 5 ) 第二章整车动力性、燃油经济性设计 甜。相对速度，在无风时汽车的行驶速度( m s ) 通过公式( 25 ) 可以计算出不同坡度下理想车速与行驶毗力的对应关系 表28 不同坡度下理想车速与行驶阻力关系 将车速与发动机转速关系表、发动机转速与驱动力关系表和不同坡度下理想 车速与行驶阻力关系表数据综合后可以绘制出x 8 驱动力一行驶阻力图如下： 图2 曼x 8 ，婴楚愀巴力平衡图 利用插值法可以在图中找出x 8 理论最高车速u m ；为1 7 2 k m h 。 一11i 嚣淼嚣嚣淼嚣淼黧怒黜裟。 意嚣翼嚣=嚣：。 第二二章糌中动力性、燃汕经济性设计 2 24 对汽车加速性能进行计算分析 汽车的加速能力是用在水乎良好 i j 路面e 行驶达到百公里时谜所需时侧米评 价。此时的坡度阻力f = 0 。 故行驶方程为f = 乃+ + 即t , j , j o t l ；：g r + ：! ：2 ：! 生+ 5 m d u ， 。 2 1 1 5础 ( 2 6 ) ( 2 7 ) 式中：占汽乍旋转质量换算系数，可通过图表初步估算 竺行驶加速度( m s 2 ) 础 通过。l 式中的已知条件可以计算出x 8 在各档下的加速度。如下采所示 表29 各档位加速度( a ) 发动机转速 ”；誓鞠自蘧黪ji j i 硝黼邋i懑壤 ? ：筒襁= | j f i 遵 ( r i n i n ) 冀爱鲕z 鹾鬻? 叠骧磅慧 孽囔缅。固 x 潞，埔嫩 * g 二3 2 1 4 6n 8 6u5 1 镒颡瀚燃 27 2 i ，7 310 3 06 9 糍瓣獭删 3 2 7 20 812 5 n 8 4 獭辫壤赣瓣 39 4 25 315 2 】0 3 瓣瀚黼黼 43 5 27 9 】6 8】1 4 鬻鞭鞫黼 4 4 8 2 8 8】7 3 】1 7 醮灏 44 8 28 7 17 21 _ l5 獭糯辎鞠斌 44 828 7 1 7 l1 1 2 翁渤麟 43 5 27 8l6 4l0 6 灞霸嬲糕 42 l 26 8i 5 7 09 9 餐翳剿辅糍 40 4 2 ，5 7 】9n 9 2 黼戮醚黼 38 724 5 14 ln 8 3 鬻淄鞫麟辨 3 f i 9 23 3l3 2 灞渤麟麟 35 422 3 l2 406 7 戮 33 5 20 9l _ 1 4 o5 8 爨麟l 镬嘲辫 3 2 6 2 1 4 l0 9 n s 2 疆瓯圆溅 2 9 9l8 5 09 6 n j 0 第二二章档下动力性、燃油经济性设计 根据车速和发动机的转述关系表和并档位加述度表可以做出i a u 曲线图如下 如示： 乍 罐 一 鼎 童 掣 剖 图231 a u 曲线圈 i w j a o 从运动学可知 51 01 52 02 j3 03 54 0 4 5 车速( m s ) d t = 二d u ( 2 8 ) t = 小t = 0 扣u = a e ， 根据以上各档求得的数据进行0 1 0 0 k m h 加速时间的计算如下： 以i 档加速度2 3 2 1 s 2 加速到车速为8 2 0 k m h 所用时州为 t 。：。u o ( 21 0 ) ii l 第二章整车动力性、燃油经济住设计 其中 1 1 0 = 8 2 0 1 0 3 6 = 2 2 7 8 m s t o = 0 9 8 2 s l 档加速到i 档最高车速3 4 4 5 k m h 所剧时| f | j 为 r1 。 t i = j 犁u 在8 2 0 j 3 4 4 5 区问对此函数求导 t l ：1 9 7 3 s ( 2 1 1 ) ( 2 1 2 ) ( 2 1 3 ) ( 2 1 4 ) i j 档幽车速3 4 4 5 k m h 加速到i i 档最高车速5 9 6 8 k m h 所用时间为 t ：= j u 在3 4 4 5 、5 9 6 8 区问对此函数求导 t ，= j u 在5 9 。6 8 、9 8 7 4 区间对此函数求导：m h 所明时问为 l 、j 档由车速9 8 7 4 k m h 加速到l o o k m h 所羽时闻为 t 4 = 尝u 在9 8 7 4 、1 0 0 区问对此函数求导 t 1 = o 3 8 4 s 每次换档时间以0 5 s 计算 t 5 = 1 5 s 1 4 ( 2 1 5 ) ( 2 1 6 ) ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) ( 2 1 9 ) 第一章档年动力陛、燃n 1 经济性设汁 铲l o o k w h 加进口j 问t = t o + t l + t 2 t t 3 + t ；+ t 5 ( 22 0 ) = 1 6 1 6 l s 2 2 5 陆风x 8 最大爬坡角度的计算 x 8 蛙大爬坡度是在分动器处于低速档何( i 档) 时提供怕，此时传动比最 高，可咀获得较大的驱动力。 分动器在l 档叫的车速： u a r o s 意 式- h盛。一再档协对应发动机转速f 车连( k m7 h ) ： n 一发动机转速( r m i n ) ： r 芈轮半径( m ) 1 。一变速器怙动比 i 。为主减速嚣怙动l 匕： 1 d 一分动器在1 。朴时传动比 此时变速器各档位下车速与发动机转速如下表所述 表21 0 车速与发动机转速关系( l 档) 麟粼糕懑糕瓣 潮黼 鳞黼 翁 黼 蘑辎 鳓瀚鳓 鬻溯蕊戮 巅黝糊 骚黼黼 稀鼢燃 鬻瓤 鬻骥黼 熬燃 瀚携燃 燃鞭 甥黪蠛瓣 第一章整乍动力眭、燃汕经济性设汁 通过公式( 22 ) 叫以计算出汽车碰论达到的驱动力。具体数值见f 表 j 档骝动l l 描骗 呻 崔驱；躺瓤。；v 档驯 倒秽l 塘n 力( ”劫，喊蝌力( x 1 b - ，0 0 i ： i t o 。im 4 lm # a * 另外对整车在变速器各档位下动力因数d 值计算。 d ：生量( 2 2 2 ) g 式中：f 一理论可j 兰到的驱动力( n ) 只一空气阻力( n ) g 一整车重量( n ) 计算变速器在各档位下的动力网数结果列表如下： 第二章帮年动力性、燃汕经济性设计 表21 2 变速器各档位下的动力因数d ( l 档) 发动扭 爨i鬻糕h i ： i - 4 i攀瓣糕 转逑 ( r o m ) 2 2 0 0 02 5 3 8 0 0 n 帅 4 0 0 0t t 5 # l n “io 3 2 撮终通过公式 a = 删n ! 二五巫l + 三f o 互2 互 ( z 。) 可以计算出车辆的昂大爬坡角度。 最大坡度a 时，地而能提供的最大附着力为f 妒= g q ) c o s a ( 22 4 ) m = 0 8 d 准许最大值应为d ；即一f w g 将上d 值带入 一。必露亟 = 3 8 1 j i = t a n t t = o7 8 5 5 = 7 8 5 5 x 8 搭载r 4 2 5 d o h c 动力总成最大爬坡度为7 8 5 5 ( 22 5 ) ( 22 6 ) ( 22 7 ) 第二章整车动力性、燃油经济性设计 综合， ：述计算数据，将x 8 搭载p , 4 2 5 d o t c 动力总我所表现的动力性能列表如下： 表2 13 动力性能列表 x 8 搭载r 4 2 5 d o i t c 动力 n o 名称 总成 最高车速 l1 7 2 u 蚴球( k i n h ) 最大聪坡度 27 8 5 5 i 嫩x ( ) 百公照搋逮 时 31 6 1 6 4 间t ( s ) 2 3 陆风x 8 车型燃油经济性的计算 汽车在良好的水平硬路面上以直接挡满载等速行驶i o o k m 时的最低燃 料消耗量q ( l 1 0 0 l ( m ) ，称为汽车的“百公里最低燃料消耗量 ，是汽车 的燃料经济性常用的评价指标。它也是满载的汽车在良好的硬路面上直接 档以经济车速行驶时的百公里耗油量引。 主机厂家在标定经济油耗车速，通常是取8 0 1 2 0 k m h 的速数车速值 ( 即8 0 、9 0 ：1 0 0 、1 1 0 01 2 0 k m h ) ，将这些车速值分别代入上述公式计算， 得最小油耗值的车速即是最经济车速，其对应耗油量即称为“百公里最低燃 料消耗量 。 以下为陆风x 8 在搭载v m 发动机( r 4 2 5 d o i i c 发到! 机) 在9 0 k m h 和在 1 2 0 k m h 两种等速工况下分别计算百公理油耗量： 2 3 1 陆风x 8 车型在9 0 k m h 下百公里燃油消耗量： 将x 8 行驶速度转化为发动机转速 根据公式( 1 ) 计算在v 档，当虬= 9 0 k m h 时发动机的转速： 9 0 x 0 7 7 8 x 4 1 n = 0 3 7 7x 0 3 5 8 2 ( 2 2 8 ) = 2 1 2 6r p m( 2 2 9 ) x 8 在水平路面上行驶时，为了克服滚动阻力和空气阻力，发动 1 8 第二章整乍动力性、燃油经济性设计 机提供的功率： 尸= 寺( 弓+ 只) 即 p=去(堕+黑比。3rh3 b u u b 1 4 u ) ， 式中：p 发动机功率 7 7 r 传动系效率 g 重力加速度 z 嘲动阻力系数 m a 汽车总质量 c 古空气阻力系数 么汽车正投影面积 影。汽车行驶车速 由公式将x 8 已知条件代入： p = 上( 堕+ 生鲨) q t 3 6 0 07 6 1 4 0 l ，2 4 7 0 9 8 0 。0 l5 9 0 0 4 2 2 7x9 0 、 = ：一一1 - 一 o 9 5 x0 。9 5 3 6 0 07 6 1 4 0 ( 2 3 0 ) ( 2 3 1 ) ( 2 3 2 ) = 2 2 0 8 8 k w 根据发动机不同转速下对应的功率值，可以通过以下公式计算出发 动机平均有效压力： 己。= 3 0 p e r ( 2 3 3 ，k i 7 行。 n l 么j 3 ) 式中：p 脚发动机平均有效压力 1 9 第_ 二章整1 ：动力性、燃油经济性设计 只发动机功率 f 发动机冲程数 k 排量每缸 z 汽缸数 n 发动机转速 将x 8 的已知i 条件代入： d3 0 2 20 8 8 4 4 1 m e2 i 丽蔽磊面百 2 - 3 4 ) = 4 9 9 b a r 利用捅值法在发动机转速一油耗图中找出转速为2 1 2 6 r m j n ，发动机有效脏力 为49 9b a r 处对应的油耗率求出b = 2 4 5 ( g z w h ) 圈24r 4 2 5 d o h c 发动机转速一耗油率关系曲线豳 b = 2 4 5 ( g k w h p 州0 1 j m ) 求出b 值后，通过以下公式求出昂终耗油量： 第二章蹩乍动力性、燃油经济性设汁 q = 丽p b 式中：q 耗油量 尸发动机功率 扰口汽车行驶车速 尸燃油密度 g 重力加速度 q s = t j 丽p b 其 p g 取8 。n l 2 2 0 8 8 x2 4 5 1 0 2 9 0 8 = 7 3 6 9 l ( 1 0 0 k m ) ( 2 3 5 ) ( 2 3 6 ) ( 2 3 7 ) 所以x 8 在v 档位置下以9 0 l ( 1 1 1 h 等速行驶百公里燃油消耗量为7 3 6 9 l ( 1 0 0 k m ) 。 2 3 2 陆风x 8 车型在12 0 k m h 下百公里燃油消耗量： 将x 8 行驶速度转化为发动机转速 根据公式( 1 ) 计算在v 档，当= 1 2 0 k m h 时发动机的转速： 1 2 0 0 7 7 8 4 1 0 3 7 7x0 3 5 8 2 = 2 8 3 5 r p m x 8 在水平路面上行驶时，为了克服滚动阻力和空气阻力， 的功率：尸= 弓i r p + 只) 2 1 ( 2 3 8 ) 发动机提供 ( 2 3 9 ) 堑三至_ 竺! 型! ! 笪：、燮些丝塑生堂堡 p i ( 生! 簿) ( 2 d o ) ”，3 6 0 07 6 1 4 0 o 9 5 x09 5 = 4 3 0 9 2 8 3 5 x 9 , 8 。0 , 0 1 5 。、1 2 0 0 4 2 x 2 7 x 3 6 0 0 7 6 1 4 0 根据发动机不同转速f 刘应的功毕位，可以通过以下公式计算出发动 机甲均确效压力： 。等 c z4 1 ) 3 ( = 一 ： 4 x4 ( 2 8 3 5 利用捕值法存发动机转迷一汕耗阁巾找出转速为2 8 3 5 r m i n ，发动机有效压力 为d9 9b a r 处剥应的油耗率求出b = 2 4 f i ( g k w h ) 1：j 。j “j 誓- ，。轧m 。誊= ：= l j 。，“叠0 乏i ：游。 。j。一。、“。，- ：。游一 i 。“3 、”f ? “w 弧。一j 誓：誓一” 坚j ! 囊磐氢歪堇薹； 凋鍪溺 5 p “驴2 5 0 ( g ：k w - ) 求出b 值后，通过以下公式求出耗油量： 第二章鹘年动力性、燃汕经济性设计 魄= 丁蔷兰鬲 其巾p g 取8 - 。影l( z n z ) 4 39 0 9 2 5 0 1 j 0 2 1 2 0 x 8 = l l2 1 0 i ( 1 0 0 k m ) 所以x 8 在v 档位置下以1 2 0 k r l l ，h 等速行驶百公里燃油消耗量为 li2 1 0 1 d ( 1 0 0 k m ) 。 x 8 在v 档位黄以9 0 k m h 等速行驶百公里燃油消耗量为7 3 f i 9 i - 1 0 0 k r a ； x 8 在v 档位置以1 2 0 k m h 等速行驶百公里燃油消耗量为1 1 2 1 0 1 j l o o l a n ； 2 4 本章小结 陆风x 8 是一款江铃控股全新开发的s u v 车型，在对比了国，内外相关 的标杆车型后，在设计之初就进行了总体设计构想及总布置分析。进行了整车 参数的初步确定。为了保证整车的质量稳定性，对于整车核心零部件，如发动 机，变速箱，分动嚣等进行了合理选用。 在此基础上，对整车动力性，燃油经济性等重要指标进行了详细的设计计 算校核，确保了整车设计的合理性。本章详细的介绍了陆风x 8 整车动力性， 燃油经济性相关参数的推导过程。 从计算推导后得到的相关参数我们可以知道，陆风x 8 是一款动力充配， 而且又极省油的车型，虽然这 q - 算值会与最终的实际值有一些差异，但是这 些参数值基本可以反映出这款车的优秀性能。通过上述计算我们基本可以确认 该车型与竞争车型相比具有一定的优势，从而确定了陆风x 8 车型研发项目的 可行性。 固26 阽风x 8 外观图 第三章