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汽车原理动力性、燃油经济性计算汽车理论-汽车动力性、燃油经济性计算大作业学校： 学院：汽车工程学院姓名： 班级：学号：授课老师： 2013.05.25目 录前言1、 未来汽车的发展趋势 1计算任务书第一篇 汽车动力性能计算3第二篇 燃油经济性计算4第三篇 汽车动力装置参数对汽车动力性、燃油经济性影响5第一篇 汽车动力性能计算1.确定一轻型货车的动力性能61.1 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图6 1.1.1 发动机转矩6 1.1.2 发动机在各档位下的驱动力7 1.1.3 发动机在各档位下的车速9 1.1.4 行驶阻力101.1.5 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图12 1.2 求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率131.2.1 求汽车最高车速的确定131.2.2 汽车最大爬坡度的确定131.2.3 克服最大爬坡度时相应的附着率计算15 1.3 绘制汽车行驶加速度倒数曲线151.3.1 绘制汽车行驶加速度倒数曲线151.3.2 用图解积分法求用II档起步加速行驶至的加速时间21第二篇 燃油经济性计算2.确定轻型货车汽车功率平衡图、百公里油耗24 2.1 汽车功率平衡图25 2.1.1 各档值25 2.1.2 确定28 2.1.3 汽车功率平衡图的绘制30 2.2 最高档和次高档的等速百公里油耗曲线302.2.1 最高档和次高档等速百公里油耗302.2.2 等速百公里油耗曲线的绘制33 第三篇 汽车动力装置参数对汽车动力性、燃油经济性影响3. 不同值对汽车性能的影响343.1 动力性的变化343.1.1 驱动力的变化343.1.2 功率的变化403.1.3 速度、加速度的变化613.1.4 用图解法求用档起步加速行驶至70km/h的加速时间973.1.5 爬坡度得比较1073.2 经济性的变化1093.2.1 等速百公里油耗的变化1093.2.2 绘制不同主减速器传动比下的燃油经济性加速时间曲线1113.3 绘制不同主减速器传动比下的燃油经济性加速度曲线111 3.3.1 不同i0值对汽车性能的影响112 3.3.2 不同的变速器对汽车的影响第四篇 后记113前言能源和环境问题正在向常规能源汽车提出严峻的挑战。进入新世纪以来，以混合动力、纯电动、燃料电池等为代表的新一代节能环保汽车正在全球范围内掀起一场汽车 技术革命。持续增长的汽车消费、迅速增长的石油消费和日益严峻的环保压力，要求中国汽车产业必须走清洁化和节能化道路。中国制定和实施系统的节能环保车的激励政策，具有很强的现实意义。全球节能环保车的发展趋势。能源和环境正在成为影响世界汽车产业发展的两大决定性因素。进入新世纪以来，以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术呈现出突飞猛进的发展态势。各国政府和各主要汽车厂商均不约而同地将新清洁环保汽车技术视为未来全球汽车产业竞争的制高点。未来相当长的一个时期内（至少到2020年前），全球节能环保汽车的技术格局将呈现出多元化发展、多种技术相互融合、阶段性不均衡发展、强强联合、政府扶持的态度。一是多元化发展的格局。国际汽车新能源技术的总体格局是不同技术路线（先进柴油、醇类、纯电动、混合动力、燃料电池、生物质能等）呈现多元化发展的“百花齐放”格局。对于国际汽车厂商而言，多元化发展也意味着不会轻易放弃任何一种可能的技术路线。二是多种技术融合发展。不同技术路线之间并不是绝对的相互排斥，而是一种你中有我，我中有你的融合与互动关系。如汽油与电动的混合动力技术、柴油与电动混合动力技术，混合动力与燃料电池技术相融合。三是阶段性不均衡发展。从时间序列来看，短期内（2010年前），先进柴油技术是技术相对成熟、适合规模化生产的先进适用技术，混合动力处于产 业化初始阶段，而燃料电池、纯电动等技术还无法实质性地进入产业化阶段。中期来看（2010年左右），混合动力汽车有望进入大规模商业化阶段，成为产业化 条件相对成熟的替代性技术，市场份额会出现较快的增长。长期来看（2020年以后），燃料电池有可能进入规模化生产阶段，但市场化前景仍存在一定的不确定性。四是强强联合。强强联合正在成为节能清洁发动机技术发展的一个新趋势。新能源汽车研发投入巨大，如混合动力汽车和燃料电池汽车的研发投入都在 10亿美元以上，为了分摊研发成本并提高该项技术上的竞争优势，一些大型的跨国汽车公司开始强强联合，组成新能源汽车研发的技术联盟。五是政府的大力扶持。政府强有力的推动与扶持也是节能清洁发动机技术发展的重要推动力量。节能环保汽车技术不仅需要大量投资，而且充满了市场风 险，单纯依靠汽车厂商自己的努力是不够的。为此，美国、欧洲、日本等主要汽车生产大国政府通过各个渠道对于节能环保汽车技术给予大力扶持。计算任务书第一篇 汽车动力性能计算1、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡变速器，进行整车性能计算）；1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。2）求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的车速时间曲线，或者用计算机求汽车用2挡起步加速行驶至70km/h的加速时间。 轻型货车的有关数据： 汽油发动机使用外特性曲线的曲线的拟合公式为： 式中，为发动机转矩（NM）；n为发动机转速（r/min）。 发动机的最低转速，最高转速 转载质量 2000kg 整车装备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 0.367m 传动系机械效率 滚动阻力系数 空气阻力系数迎风面积 主减速器传动比 飞轮转动惯量 二前轮转动惯量 四后轮转动惯量 变速器传动比 （数据如下表）I档II档III档IV档V档四档变速器6.093.091.711.00 轴距 质心至前轴距离（满载） 质心高（满载） 第二篇：燃油经济性计算2、习题图2是题中货车装用汽油机发动机的负荷特性与万有特性。负荷特性曲线的拟合公式为式中，b为燃油消耗率g/(kwh)；为发动机净功率（kw）。8151326.8-416.4672.379-5.86290.1776812071354.7-303.9836.657-2.05530.04307216141284.4-189.7514.524-0.511840.006816420121122.9-121.597.0035-0.185170.001855526031141.0-98.8934.4763-0.0910770.0006890630061051.2-73.7142.8593-0.051380.0003503234031233.9-84.4782.9788-0.0474490.0002823038041129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568拟合式中的系数为怠速油耗（怠速转速400r/min）。计算与绘制题1.3中货车的1） 汽车功率平衡图2） 最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。或利用计算机求货车按JB335283规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗率值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。六工况循环的参数如下表工况累积行程/m时间/s累积时间/s车速说明I507.27.225等速II20016.723.92440匀加速度为III45022.546.440等速IV62514.060.44050匀加速度为V87518.078.450等速VI107519.397.75025匀加速度为第三篇：汽车动力装置参数对汽车动力性、燃油经济性影响3. 改变1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性加速时间曲线，讨论不同值对汽车性能的影响和采用不同变速器对汽车性能的影响。计算1.确定一轻型货车的动力性能1.1 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图1.1.1 发动机转矩1、汽油发动机使用外特性的曲线拟合公式为：式中 Tq 为发动机转矩（Nm）；n为发动机转速（r /min）。2、发动机的最低转速nmin=600 r/min，最高转速nmax=4000 r/min3、发动机转矩：将转速带入汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式，取转速间隔为，得发动机转矩表如下：n(r/min)Tq(Nm)n(r/min)Tq(Nm)n(r/min)Tq(Nm)600106.6211800174.1673000169.731700119.4071900174.7143100168.775800130.3742000174.9473200167.679900139.6982100174.9293300166.3981000147.5472200174.7183400164.8761100154.0762300174.3593500163.0491200159.4362400173.8913600160.8461300163.7642500173.3423700158.1821400167.1922600172.7323800154.9671500169.8392700172.0693900151.1001600171.8172800171.3554000146.4711700173.2292900170.581表1.1.1 发动机转矩表图1.1 发动机使用外特性曲线1.1.2 发动机在各档位下的驱动力驱动力计算公式：式中，4档变速器传动比（数据如下表）I档II档III档IV档V档四档变速器6.093.091.711.00-将各转速下发动机转矩带入驱动力计算公式可得各档不同转速下的发动机驱动力转速驱动力F（N）n(r/min)档档档档档6008767.614784448.5932461.8431439.67407009819.027954982.0682757.0671612.32080010720.86185439.6493010.2911760.404090011487.58925828.6783225.5791886.3040100012133.0256156.1653406.811992.2870110012669.91516428.5783557.5622080.4460120013110.67646652.2153681.3232152.820130013466.57486832.7943781.2552211.260140013748.46476975.8223860.4062257.5480150013966.13177086.2643921.5252293.2890160014128.78587168.7933967.1962319.9980170014244.89687227.7063999.7992339.0640180014322.037266.8434021.4572351.7290190014367.01077289.6664034.0872359.1150200014386.17077299.3874039.4672362.2610210014384.69057298.6364039.0512362.0180220014367.33967289.8324034.1792359.1690230014337.81857274.8544025.892354.3220240014299.33417255.3274015.0842348.0020250014254.1897232.4214002.4082340.5890260014204.02777206.973988.3232332.3530270014149.50817179.3073973.0152323.40280014090.79487149.5173956.5292313.7590290014027.14757117.2233938.6572303.3080300013957.25077081.7583919.0312291.8310310013878.63737041.873896.9572278.9220320013788.51156996.1413871.6512264.1230330013683.17286942.6943842.0732246.8260340013558.01636879.1913806.9312226.2750350013407.77926802.9623764.7462201.6060360013226.6236711.0453713.8792171.8590370013007.5586599.8943652.3692135.8880380012743.18346465.7533578.1352092.4770390012425.19396304.4093488.8482040.2620400012044.54386111.2713381.9661977.7580表1.1.3 发动机驱动力表1.1.3 发动机在各档位下的车速不同档位下的车速：式中，4档变速器传动比（数据如下表）I档II档III档IV档V档四档变速器6.093.091.711.00-表1.1.4 发动机驱动力表将各参数带入各档位不同转速对应的车速计算公式可得下表：n(r/min)档车速档车速档车速档ua(km/h)ua(km/h)ua(km/h)ua(km/h)6002.3384.6088.32714.2397002.7285.3769.71516.6138003.1186.14411.10318.9869003.5076.91212.49121.35910003.8977.68013.87923.73211004.2878.44815.26626.10512004.6769.21616.65428.47913005.0669.98418.04230.85214005.45610.75219.43033.22515005.84511.52120.81835.59816006.23512.28922.20637.97217006.62513.05723.59340.34518007.01413.82524.98142.71819007.40414.59326.36945.09120007.79415.36127.75747.46421008.18416.12929.14549.83822008.57316.89730.53352.21123008.96317.66531.92154.58424009.35318.43333.30856.95725009.74219.20134.69659.331260010.13219.96936.08461.704270010.52220.73737.47264.077280010.91121.50538.86066.450290011.30122.27340.24868.824300011.69123.04141.63671.197310012.08023.80943.02373.570320012.47024.57744.41175.943330012.86025.34545.79978.316340013.25026.11347.18780.690350013.63926.88148.57583.063360014.02927.64949.96385.436370014.41928.41751.35087.809380014.80829.18552.73890.183390015.19829.95354.12692.556400015.58830.72155.51494.929表 1.1.5 各档不同转速对应的车速1.1.4 行驶阻力汽车行驶方程式式中，滚动阻力，空气阻力，坡度阻力，加速阻力汽车驱动力行驶阻力平衡图把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力、空气阻力叠加得到行驶阻力式中，G作用于汽车上的重力（N） m汽车总质量 g重力加速度 f滚动阻力系数 空气阻力系数 A迎风面积 汽车行驶速度（km/h）档车速档驱动力档车速档驱动力档车速档驱动力档车速档驱动力u(km/h)F（N）u(km/h)F（N）u(km/h)F（N）u(km/h)F（N）2.3388767.614784.6084448.5938.3272461.84314.2391439.6742.7289819.027955.3764982.0689.7152757.06716.6131612.323.11810720.86186.1445439.64911.1033010.29118.9861760.4043.50711487.58926.9125828.67812.4913225.57921.3591886.3043.89712133.0257.6806156.16513.8793406.8123.7321992.2874.28712669.91518.4486428.57815.2663557.56226.1052080.4464.67613110.67649.2166652.21516.6543681.32328.4792152.825.06613466.57489.9846832.79418.0423781.25530.8522211.265.45613748.464710.7526975.82219.4303860.40633.2252257.5485.84513966.131711.5217086.26420.8183921.52535.5982293.2896.23514128.785812.2897168.79322.2063967.19637.9722319.9986.62514244.896813.0577227.70623.5933999.79940.3452339.0647.01414322.0313.8257266.84324.9814021.45742.7182351.7297.40414367.010714.5937289.66626.3694034.08745.0912359.1157.79414386.170715.3617299.38727.7574039.46747.4642362.2618.18414384.690516.1297298.63629.1454039.05149.8382362.0188.57314367.339616.8977289.83230.5334034.17952.2112359.1698.96314337.818517.6657274.85431.9214025.8954.5842354.3229.35314299.334118.4337255.32733.3084015.08456.9572348.0029.74214254.18919.2017232.42134.6964002.40859.3312340.58910.13214204.027719.9697206.9736.0843988.32361.7042332.35310.52214149.508120.7377179.30737.4723973.01564.0772323.410.91114090.794821.5057149.51738.8603956.52966.4502313.75911.30114027.147522.2737117.22340.2483938.65768.8242303.30811.69113957.250723.0417081.75841.6363919.03171.1972291.83112.08013878.637323.8097041.8743.0233896.95773.5702278.92212.47013788.511524.5776996.14144.4113871.65175.9432264.12312.86013683.172825.3456942.69445.7993842.07378.3162246.82613.25013558.016326.1136879.19147.1873806.93180.6902226.27513.63913407.779226.8816802.96248.5753764.74683.0632201.60614.02913226.62327.6496711.04549.9633713.87985.4362171.85914.41913007.55828.4176599.89451.3503652.36987.8092135.88814.80812743.183429.1856465.75352.7383578.13590.1832092.47715.19812425.193929.9536304.40954.1263488.84892.5562040.26215.58812044.543830.7216111.27155.5143381.96694.9291977.758表 1.1.6 各档不同车速对应的驱动力车速u(km/h)Ff+Fw车速u(km/h)Ff+Fw车速u(km/h)Ff+Fw0504.442735.430841428.519 2504.92444757.957861473.049 4506.49646781.531881518.626 6509.11548806.153901565.251 8512.78250831.823921612.924 10517.49752858.541941661.644 12523.26054886.306961711.413 14530.07056915.12016537.92858944.98118546.83460975.88920556.788621007.84622567.789641040.85024579.838661074.90226592.935681110.00228607.080701146.14930622.272721183.34532638.513741221.58834655.800761260.87836674.136781301.21738693.520801342.60340713.951821385.037表 1.1.7 各档不同车速对应的驱动力1.2 求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率1.2.1 汽车最高车速的确定U a max=94.929 (km/h)1.2.2 汽车最大爬坡度的确定所谓汽车的爬坡能力，是指汽车在良好路面上克服后的余力全部来（即等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，所以。因此，一般汽车的最大坡度达30%左右，因此利用汽车行驶方程式来确定I档及低档爬坡能力时。应采用作为坡度阻力即上式为得：转速档车速档驱动力Ff+Fwin(r/min)u(km/h)F（N）6002.3388767.61478505.1160.2145940.217957002.7289819.02795505.3750.242410.2472728003.11810720.8618505.6730.2664190.2729069003.50711487.5892506.0110.2869520.29509710003.89712133.025506.3890.3043320.31408911004.28712669.9151506.8070.3188580.33012212004.67613110.6764507.2640.3308320.34345513005.06613466.5748507.7610.3405340.35433714005.45613748.4647508.2990.3482370.36303215005.84513966.1317508.8740.3541960.36979116006.23514128.7858509.4910.3586520.37486517006.62514244.8968510.1480.3618320.37849618007.01414322.03510.8430.3639390.38090719007.40414367.0107511.5800.365160.38230520007.79414386.1707512.3560.3656670.38288721008.18414384.6905513.1720.3656040.38281422008.57314367.3396514.0260.3651020.38223823008.96314337.8185514.9210.3642620.38127724009.35314299.3341515.8570.3631750.38003225009.74214254.189516.8300.3619040.378578260010.13214204.0277517.8450.3604940.376967270010.52214149.5081518.9000.3589640.37522280010.91114090.7948519.9920.3573180.373344290011.30114027.1475521.1260.3555360.371315300011.69113957.2507522.3010.3535830.369095310012.08013878.6373523.5120.3513910.366606320012.47013788.5115524.7660.3488840.363764330012.86013683.1728526.0600.3459610.360458340013.25013558.0163527.3930.3424980.35655350013.63913407.7792528.7630.3383520.351884360014.02913226.623530.1760.3333690.346293370014.41913007.558531.6300.327360.339578380014.80812743.1834533.1190.3201330.331537390015.19812425.1939534.6510.3114690.321948400015.58812044.5438536.2240.3011370.310582表 1.2.1 档对应的爬坡度表其中，汽车的最大爬坡度imax为档时的最大爬坡度，即imax=0.3828871.2.3 克服最大坡度时相应的附着率计算由于是求最大爬坡度下的附着率，即，所以上式可化解为式中i=0.382887，a=1.947，L=3.2带入数据得=0.5351.3 绘制汽车行驶加速度倒数曲线1.3.1 绘制汽车行驶加速度倒数曲线1、旋转质量转换系数的确定式中m=3880kg， r=0.367m, 0.218, , ,4档变速器传动比（数据如下表）I档II档III档IV档V档四档变速器6.093.091.711.00由此可得各档的传动比见下表：I档II档III档IV档V档ig6.093.091.711-1.4571.1251.0461.022-2、由公式可得I、II、III、IV档的加速度I档加速度档车速Ff+Fwa(m/s2)1/au(km/h)2.338505.1161.46157170.6841952.728505.3751.6475130.6069763.118505.6731.80698740.5534073.507506.0111.9425560.5147863.897506.3892.05666140.4862254.287506.8072.1515590.4647794.676507.2642.22944550.4485425.066507.7612.2923130.4362415.456508.2992.34208230.426975.845508.8742.3804840.4200836.235509.4912.40914720.4150856.625510.1482.429570.4115957.014510.8432.44309150.4093177.404511.5802.4509180.408017.794512.3562.45416980.407478.184513.1722.4537640.4075378.573514.0262.45054330.4080738.963514.9212.4451630.4089719.353515.8572.43818980.410149.742516.8302.4300320.41151710.132517.8452.42097920.41305610.522518.9002.4111480.4147410.911519.9922.40056940.41656811.301521.1262.389110.41856611.691522.3012.3765380.4207812.080523.5122.3624180.42329512.470524.7662.34625330.42621112.860526.0602.3273910.42966613.250527.3932.30501580.43383613.639528.7632.2781980.43894314.029530.1762.24590260.44525514.419531.6302.2068950.45312514.808533.1192.15986530.46299215.198534.6512.1033440.47543315.588536.2242.03573220.491224表 1.2.3 I档加速度II档加速度档车速Ff+Fwa(m/s2)1/au(km/h)4.608507.1810.9029581.1074715.376508.1851.0249450.9756636.144509.3441.1295090.8853416.912510.6571.2183320.8207947.68512.1251.2930220.7733828.448513.7471.3550590.7379759.216515.5241.4058860.7112959.984517.4551.4468130.69117410.752519.5411.4791020.67608611.521521.7841.503890.66494212.289524.1791.5222480.65692313.057526.7281.5351610.65139713.825529.4321.5435080.64787514.593532.2911.