汽车动力性计算图解法1

汽车动力性计算图解法 问题 根据所给出的汽车的各项参数计算出该车辆的最高的车速 以及该汽车从 0 至 100km h 的加速时间 解 1 对于汽车的最高车速 由于已知汽车发动机的最高转速以 及发动机的变速器的最小传动比和主减速器的传动比 因此很容易 依 据 代入其发动机的最高转速 n 6000r min 变速器五 ogi a ii nr v 377 0 档的传动比以及主传动比和轮子的半径 r 0 285m850 0 5 gi941 3 0 i 后可得汽车的最高车速为 53 458m smaxavhkm 447 192 941 3 850 0 6000 285 0 377 0 此为仅根据发动机的最高转速所的出的最高速度 若此为最高的车 速则可计算出 此时对于汽车的功率需求为 kwkw vACvfG PPP aDa Wf t e74423 75 76140 3 3600 8 0 1 1 故此时汽车不能达到 53 458m s 的车速 因此应当根据五档时汽车 的驱动力与汽车所受的阻力相平衡的方法来计算汽车的最高的车速 五档的驱动力为 NvvFt416 454 478 562 834 0 5 汽车在最高速度时所受的阻力为 2 4345 0500 157 632 1 2 vN vAC fGFFF D Wf 阻 由二者相等进行解方程则可以推导出其对应的最高车速为 km h373 177 270 49max smVa 2 求解汽车从 0km h 加速到 100km h 的加速时间 1 确定各个参数值 首先根据各个档位的传动比以及发动机的最大功率时刻的转 速可以求出其个档位换挡时候的车辆的车速如下如下所示 smhkmv smhkmv smhkmv smhkmv a a a a 562 42 224 153 941 3 032 1 5800 285 0 377 0 062 32 422 115 941 3 370 1 5800 285 0 377 0 595 22 341 81 941 3 944 1 5800 285 0 377 0 732 12 834 45 941 3 450 3 5800 285 0 377 0 4 3 2 1 由此可以得出汽车在三挡的时候能达到 100km h 而汽车 0 100km h 的加速时间是在附着良好的平直路面上进行的 因此其所受的坡道 阻力 Fi 0 汽车所受的阻力为滚动阻力 Ff 空气阻力 Fw 和加速阻 力 Fj 而汽车的动力因数的公式为 dt dv gmg FF D WT 因此为了求出动力因数需要知道汽车的驱动力以及空气阻力的表达 式 汽车的驱动力的公式为 r iiT F gie ti 0 而当汽车的油门的开度最大时力矩与汽车的转速的转速之间的 关系为 max 2 max 2 5 4 54 Tk wtwp TTp k kwwkTte 则可得出前五挡的驱动力与速度间的表达式如下 NvvF NvvF NvvF NvvF NvvF t t t t t 416 454 478 562 834 0 715 551 253 832 493 1 412 732 717 1462 492 3 277 1039 415 2952 978 9 069 1847 116 9332 015 56 5 4 3 2 1 该车的空气阻力系数为 Cd 0 35 迎风面积为 2 026 则其空气 阻力的表达式为 2 4346 0 2 632 1 2 15 21 vv ACd v ACd Faw 则汽车的动力因数为 mg vF D ti i 2 4346 0 而该车在各个档位的旋转质量换算系数由公式计算得出各个档 位的旋转质量换算系数如下 130 1 2 080 1 3 058 1 4 049 1 5 而考虑到在低速时段的加速过程中附着力会影响其驱动力的输 出 因此要根据路面的最大附着力确定汽车的最大的加速度 而由于车辆上在前排和后排上分别有一名乘客 故其质心的位 置会发生变化 由于成员的重量将会导致汽车的质心在水平方向发 生移动 其移动的距离为 mmhmmbmma ba x g469097 1458902 1013 903 67 1235 5 5235 5 1735 质心位置应当为则可得出此时的车辆的 而受制于附着力的最大加速度的计算如所示 344 1 1 2 316 3 15 0 max max max smj h Lb g j hL b g j g g 度的最大值应当为入数据计算后可得加速度才能达到最大值 代 一档的时候汽车的加大的加速度 而易知在两者中取较小的值为最 关系式 速度应当满足如下的纵的稳定性其最大的加而同时考虑到汽车的操 系式应当满足如下的简化关 下汽车的最大加速度行驶阻力相平衡的条件考虑汽车的附着力与其 由于汽车在三挡时会达到其最大的速度 而其前三挡的加速度 满足关系式如下所示 1235 080 1 912 574 717 1462 923 3 2 2 1235 130 1 777 881 415 2952 413 10 2 2 1235 344 1 569 1689 116 9332 450 56 1 1 vvfDg dt dv vvfDg dt dv vvfDg dt dv 三挡的加速度 二挡的加速度 一档的加速度 在 MATLAB 中画出其前三挡的加速度的曲线以及考虑附着力的最大的 加速度如下图所示 由图可知附着力所得的最大加速度会限制其一档的加速度的曲线 而由附着力的最大加速度和一档时加速度的表达式可以得出其一档 的加速性能受制于路面附着力的速度的范围是 m s118 9 m412 7 范围是受制于附着力的速度的s 2 加速时间的计算 为了简化计算以汽车达到最高转速时的速度作为汽车转入下一 档位的速度 由此可以根据公式对各个档位的加速时间进行计算 其公式为 dv fDg t v v 2 1 当使用一档时 汽车由 0 加速到 12 732m s 的加速时间由于受 制于附着力所决定的最大的加速度 故其在一档的加速的时间应当 分成两个部分 一个是以汽车驱动力所得的加速度的加速时间另一 个则是受制于附着力的加速的时间 其一档的加速总时间为 sdv dv vv dv vv t 019 5 316 3 1 569 1689 116 9332 450 56 1235 344 1 569 1689 116 9332 450 56 1235 344 1 1 118 9 412 7 412 7 0 171 13 118 9 在车速达到 13 171m s 时还如二挡 设换挡过程中汽车速度不 变则在车速 12 732m s 到 22 595m s 的加速时间为 sdv vv t024 5 777 881 415 2952 413 10 1235 130 1 2 595 22 732 12 在车速达到 22 595m s 时换入三挡 后一直加速到 27 778m s 100km h 的加速时间为 sdv vv t