汽车设计计算

3 计算公式 3 13 1 动力性计算公式动力性计算公式 3 1 13 1 1 变速器各档的速度特性 变速器各档的速度特性 km h 1 0 377 0 ii nr u gi ek ai 其中 为车轮滚动半径 m k r 由经验公式 m 1 2 0254 0 b d rk 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 e n 0 i 为变速箱各档速比 为档位数 以下同 gi i 2 1 pii p 3 1 23 1 2 各档牵引力各档牵引力 汽车的牵引力 N 2 t k giatq ati r iiuT uF 0 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 atq uT t 动效率 汽车的空气阻力 N 3 15 21 2 ad w uAC F 其中 为空气阻力系数 A为汽车迎风面积 m2 d C 汽车的滚动阻力 N 4 fGF af 其中 mg 为满载或空载汽车总重 N 为滚动阻尼系数 a Gf 汽车的行驶阻力之和 r F N 5 wfr FFF 注 可画出驱动力与行驶阻尼平衡图 1 3 1 33 1 3 各档功率计算各档功率计算 汽车的发动机功率 kw 6 9549 eatq aei nuT uP 其中 为第档对应不同转速 或车速 下发动机的功率 aei uP 2 1 pii 汽车的阻力功率 kw 7 t awf r uFF P 3600 3 1 43 1 4 各档动力因子计算各档动力因子计算 8 a wati ai G FuF uD 各档额定车速按下式计算 km h 9 0 377 0 ii nr u ig cek ica 其中 为发动机的最高转速 ce n 为第档对应不同转速 或车速 下的动力因子 ai uD 2 1 pii 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 ica u a u ai uD max i D 注 可画出各档动力因子随车速变化的曲线 3 1 53 1 5 最高车速计算最高车速计算 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 arahighestt uFuF 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 a u a u 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 ca u max a u 额定车速按下式计算 km h 10 0 377 0 ii nr u hg cek ca 其中 为发动机的最高转速 ce n 为最高档传动比 hg i 2 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 n F 驱动形式 4 4 全驱 an GF 4 2 前驱 aL L G F a n 4 2 后驱 a L G F a n 其中 为轴距 为满载或空载质心距前轴的距离La 若满足下式 n highestt F F 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 63 1 6 爬坡能力计算爬坡能力计算 11 a wfati i G FFuF arcsin 其中 为第档对应不同转速 或车速 下的爬坡度 i 2 1 pii 3 1 6 1 各档爬坡度在 0 中对寻优 找到最大值 iac u aii u 1 mi 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 2 mi 驱动形式 4 4 计算 arctan 2 mi2 mi 4 2 前驱 计算 arctan 2 g mi hL b 2 mi 4 2 后驱 计算 arctan 2 g mi hL a 2 mi 其中 满载或空载质心到后轴的距离b 道路附着系数 3 轴距L 取 之小者作为一档或直接档的最大爬坡度 1 mi 2 mi 3 1 73 1 7 最大起步坡度最大起步坡度 3 1 7 1 按下式计算最大起步驱动力 tq F N 12 t k gqeq q r iiT Fd 0max 其中 为发动机的最大输出扭矩 maxeq T 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 qg i 为主减速器的传动比 0 i 为 起步档 一档或二档 的传动效率 t 3 1 7 2 按下式计算最大起步坡度 q rad 13 f fG F a tq q arctan 1 arcsin 2 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 2m q 2m 最大起步坡度 3 1 83 1 8 加速性能计算加速性能计算 3 1 8 1 计算第档的旋转质量换算系数 2 1 pii i 如果已知经验值 则按下式计算 1 2 14 2 21 1 gii i 其中 第 档传动比 ig ii 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 w I f I 15 1 1 2 2 0 2 2 t k igf k w i r iiI r I m 4 其中 满载或空载质量m 3 1 8 2 按下式计算第档加速度 2 1 pii 16 fD g m FuF a i iq rati i 其中 为第档对应不同转速 或车速 下的加速度 i a 2 1 pii 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i1 i1 2 1 pi 速为 iab u 计算加速时间 s 17 2 1 1 6 3 1 u u a ai du ua T 计算加速距离 s 18 dtuS t t a i 2 3 1 8 4 最高档或直接档加速时间和加速距离的计算 19 ae as u u a ap p du ua t 1 6 3 1 其中 为最高档 或直接档 加速度 ap ua 用户指定的加速终了速度 ae u 用户指定的加速起始速度 as u 3 1 93 1 9 比功率计算比功率计算 按下式计算比功率 p P kw kg 20 m P Pp 其中 为发动机的最大功率P 为汽车满载总质量m 3 1 103 1 10 载质量利用系数载质量利用系数计算计算 按下式计算载质量利用系数 m 5 21 0 m me m 其中 为装载质量 e m 为整车整备质量 0 m 3 23 2 经济性计算公式经济性计算公式 3 2 13 2 1 直接档 或超速档 等速百公里油耗计算直接档 或超速档 等速百公里油耗计算 3 2 1 1 计算燃油消耗率 e g 按下式计算行驶阻尼功率 r P kw 22 36001076140 1 3 6 a a a D t r u fG u AC P 按下式计算对应的发动机转速 e n r min 23 a k dg e u r ii n 377 0 0 其中 直接档 或超速档 传动比 dg i 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 r P e n g kw h e g 3 2 1 2 计算直接档等速百公里油耗 L 100km 24 a ee u gP Q 02 1 100 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 23 2 2 最高档全油门加速最高档全油门加速 500m500m 的加速油耗 的加速油耗 L 500mL 500m 3 2 2 1 取计算的时间步长为 t 3 2 2 2 初速度 km h GB T12545 1990 30 1 s v 在第个时间段内n 25 1n s n e vv 3 2 n 6 3 2 2 3 末速度 tvavv nnn spse 6 3 2 1 n 3 2 2 4 累积行驶距离 26 t vv SS nn nn se tt 6 32 1 2 1 n 0 0 t S 3 2 2 5 燃油消耗率 ne g 起点燃油消耗率 n s g 以初速度对应的发动机转速和插值得到起点 n s v n s n n sen vP n s g 27 nn s k highestg s v r ii n 377 0 0 其中 为最高档传动比 hg i 终点燃油消耗率 n e g 以末速度对应的发动机转速和插值得到 n e v n e n n een vP n ge 28 nn e k gh e v r ii n 377 0 0 3 2 2 6 累积燃油消耗量 n t Q 0 0 t Q tgvPgvPQ nnnnn eeenssent 1000 1 367 1 2 1 29 如果 则再次 计算 否则停止 并以作为 500 n t S1 nn n t Q 500 Q 3 2 33 2 3 循环工况百公里燃油消耗量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 tgQ i ei 其中 为怠速燃油消耗率 i e g 7 为怠速工况时间 由标准工况决定 t 行驶距离 m 31 0 i S 3 2 3 2 匀速工况的计算 燃油消耗量 发动机功率 36001076140 1 3 6 a a a D t c u fG u AC P 发动机转速 a k g c u r ii n 377 0 0 其中 车轮滚动半径 k r 由 根据万有特性插值得到燃油消耗率 c P c n c e g 按下式计算燃油消耗量 32 t gP Q c ec c 1 367 其中 t 为匀速工况时间 行驶距离 33 t u S a c 6 3 其中 为匀速工况的行驶速度 a u 为匀速工况时间t 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 s v e v i v 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 ii eiet gvPg 1000 1 367 1 加速时间 35 a v t 6 3 其中 加速度a 燃油消耗量按下式计算 tgQ it a 36 8 行驶距离 37 a vsve Sa