115S动力性计算报告-200900618

1、编号编号: 115S-PD-PK-030动力性计算报告项目名称： 115S编制: 日期: 校对: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 重庆迪科汽车研究有限公司2009 年 3 月目目 录录一、概述一、概述-1二、计算输入参数二、计算输入参数-12.1 计算用基本参数列表 -12.2 参数取值说明 -22.3 发动机外特性曲线 -32.4 后桥主传动比的确定 -5三、动力性能分析计算基本方法三、动力性能分析计算基本方法-53.1 驱动力、行驶阻力及其平衡图 -63.2 动力特性图 -83.3 功率平衡图 -83.4 爬坡度曲线图 -83.5 加速度曲线及加速时间 -9四、四、115S 动力性

2、能分析计算动力性能分析计算-94.1 搭载 CK14 型发动机动力性计算-94.2 搭载 EQ474 型发动机动力性计算 -124.3 搭载 EQ465 型发动机动力性计算 -15五、五、115S 型车动力性指标计算结果及分析型车动力性指标计算结果及分析 -19参参 考考 文文 献献-22动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 1 页 共 21 页一、概述一、概述汽车作为一种高效率的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。动力性的好坏，直接影响到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性计算，以指导

3、设计方案是否满足设计指标和使用要求。动力性计算的主要内容包括以下几项：a)汽车的最高车速 Uamax；b)加速时间 t； c)最大爬坡度 imax。下面根据汽车理论对 115S 动力性相关指标进行计算分析。二、计算输入参数二、计算输入参数2.1 计算用基本参数列表计算用基本参数列表发动机计算用参数列表见表 1表 1 计算用参数列表参数名称参 数 值发动机型号CK14EQ474i-30EQ465i-30变速器型式5 档手动5 档手动5 档手动一挡4.1014.4253.652二挡2.3042.7221.947三挡1.6751.7921.423四挡1.2261.2261五挡110.795变速器速比

4、倒挡4.7224.7223.466后桥主减速比41/1143/1143/9满载质量（kg）1585动力传动系统机械效率90空气阻力系数0.5动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 2 页 共 21 页迎风面积（m2）2.65滚动阻力系数经验公式（2-1）车轮滚动半径（m）0.3092.2 参数取值说明参数取值说明1）空气阻力系数根据同类车型的比较，初步确定空气阻力系数为 0.5。2）迎风面积根据车身外表面及各种附件的数模投影计算出迎风面积 A 为：A=2.65m23）动力传动系统机械效率根据 115S 的动力传动系统具体结构，传动系统的机械效率主要由变速器传动效率T、传动轴万向节传动效率、

5、主减速器传动效率等部分组成：123 （1）321T 其中：=98；=97%；=95%123 可得： =9897%95%=90%T4）滚动阻力系数f滚动阻力系数采用推荐的轿车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行计算： （2）f4410100100aaufuffc其中：对于 HR 级轮胎（允许最高车速为 210km/h 的子午线轮胎） ，推荐范围如下：0f0.00810.0098，取 0.009；1f0.00120.0025，取 0.002；4f0.00020.0004，取 0.0003；c对于良好沥青路面，=1.2；c动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 3 页 共 21 页au汽车

6、行驶速度，单位为 km/h。图 1 滚动阻力系数速度曲线图2.3 发动机外特性曲线发动机外特性曲线将发动机功率 Pe、转矩 Ttq 以及燃油消耗率 b 与发动机曲轴转速 n 之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开，则此曲线称为发动机外特性曲线。在进行动力性能计算时，主要用到发动机的功率、转矩随转速的变化情况。115S 将采用 CK14/EQ474i-30/EQ465i-30 三种发动机，其中，发动机主要性能指标如表 2 所示。表 2 发动机主要性能参数参数名称CK14EQ474i-30EQ465i-30排量（L）1.3731.31.05压缩比9.5:19.5

7、:18.8：1缸径冲程（mmmm）738274766674最大功率（kW / r/min）70/600060.5 / 600039/5500最大转矩（Nm / 115/3200102 /300078/(30003500)动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 4 页 共 21 页r/min）供油方式电控多点顺序发动机的功率、转矩随发动机曲轴转速变化的关系曲线通过拟合方式确定，已知条件为功率曲线通过原点，最大功率点，最大转矩点，且最大功率点在功率曲线上的导数为零，最大转矩点在转矩曲线上的导数为零。此外，对发动机在使用过程中还要为汽车附件等提供动力，其使用外特性的最大功率要比外特性的最大功率小

8、，用于汽车行驶的有效扭矩和有效功率均在原来基础上有所减少，一般汽油发动机使用外特性比外特性约小 10%，取有效扭矩扭矩90，有效功率功率90。在此次的动力性计算中，功率和扭矩均用客户提供的发动机的使用外特性参数进行计算。动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 5 页 共 21 页图 2 CK14、EQ474、EQ465 发动机外特性曲线2.4 后桥主传动比的确定后桥主传动比的确定整车动力性和燃油经济性受传动系传动比影响，汽车传动系传动比过小，发动机在重负荷下工作，动力性差，加速性不好，出现噪声与震动；传动比过大，燃油经济性差，发动机高速运转噪声大。由于该车型主要参数与 B07 相比，只是其

9、总长、轴距、后悬尺寸变化以及设计总质量减少了 230kg,所以该车型的后桥主减速比的选取参考 B07 确定，取 4.777。三、动力性能分析计算基本方法三、动力性能分析计算基本方法汽车动力性能计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力行驶阻力平衡方程为：jiwftFFFFF （3）其中：tFv驱动力，单位为 N；fF滚动阻力，单位为 N；wF空气阻力，单位为 N；iF坡道阻力，单位为 N；jF加速阻力，单位为 N。对上述驱动力和行驶阻力的计算方法以及各个曲线的计算方法简要说明如下。3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡图驱动力、行驶阻力及其平衡图在发动机转速特性、传动系统传动

10、比及效率、车轮半径、空气阻力系数、迎风面积以及汽车的质量等确定后，便可确定汽车的驱动力行驶阻力平衡关系。驱动力 （4）maxtFdTgtqriiT0其中：tqT发动机的输出转矩，单位为 Nm；gi变速器某前进挡速比；动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 6 页 共 21 页0i主减速器速比；T动力传动系统机械效率；dr车轮滚动半径，单位为 m。滚动阻力 （5）fFcosmgf其中：m 汽车计算载荷工况下的质量，单位为 kg；g重力加速度，单位为 m/s2；f滚动阻力系数； 道路坡角，单位为 rad。空气阻力15.212aDwuACF （6）其中：DC空气阻力系数；A迎风面积，单位为 m2

11、；au汽车行驶速度，单位为 km/h。坡道阻力 （7）iFsinmg其中：m 计算载荷工况下汽车的质量，单位为 kg；g重力加速度，单位为 m/s2； 道路坡角，单位为 rad。加速阻力 （8）dtdumFaj其中：旋转质量换算系数；m 计算载荷工况下汽车的质量，单位为 kg；动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 7 页 共 21 页dtdua汽车行驶加速度，单位为 m/s2。在进行动力性初步计算时，由于不知道汽车飞轮、轮胎等旋转部件准确的转动惯量数值，对于旋转质量换算系数，通常根据下述经验公式进行计算确定： （9）2211gi其中：10.030.05，取 0.04；20.030.05，

12、取 0.04；gi变速器某前进挡速比。在进行不同挡位的驱动力和阻力计算时，还需要知道汽车速度与发动机转速之间的关系： （10）ogdiinr337. 0u其中：au汽车行驶速度，单位为 km/h；n发动机转速，单位为 r/min；0i主减速器传动比；gi变速器某前进挡速比；dr车轮的滚动半径，单位为 m。根据上述公式，我们还可以方便地计算出汽车在任意发动机转速、挡位下的驱动力、行驶阻力，进而可以绘制出汽车的驱动力行驶阻力平衡图。汽车的驱动力行驶阻力平衡图形象地表明了汽车行驶时的受力情况和平衡关系。由此可以确定汽车的动力性。在驱动力行驶阻力平衡图中，求出最高挡下驱动力和行驶阻力曲线的交点，曲线交

13、点处对应的速度值即为汽车的最高车速。3.2 动力特性图动力特性图动力因数为动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 8 页 共 21 页mgFFDwt （11）其中：D 各前进挡动力因数。其它各个参数的意义和单位同上述说明。利用公式（11）结合前面公式就可以计算出汽车各个前进挡位下的动力因数值，进而可以绘制出动力特性图。3.3 功率平衡图功率平衡图在汽车的行驶方程式的基础上，在公式两端同时乘以车辆速度，经过单位换算、au整理就可以得到汽车的功率平衡方程式 )3600761403600)sin(3600)cos(13dtdumuAuCumgumgfPaaaDaage（12）其中：eP发动机功率

14、，单位为 kW。其它各个参数的意义和单位同上述说明。利用公式（12）就可以计算出汽车行驶功率平衡关系，并可进一步绘制出功率平衡图。3.4 爬坡度曲线图爬坡度曲线图根据汽车的行驶方程式和驱动力行驶阻力平衡图，可以计算汽车的爬坡能力。在计算爬坡度时，认为汽车的驱动力除了用来克服空气阻力、滚动阻力外，剩余驱动力都用来克服坡道阻力，即加速阻力为零。jF根据公式（3）可以得到如下公式wtifFFFF将公式（5） 、 （7）代入上式，就可以得到如下公式：wtFFmgmgfsincos代入公式2sin1cos以及公式（11） ，经过整理那么就可得动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 9 页 共 21

15、页22211arcsinffDfD （13）然后根据公式 =tg进行转换，这样就可以计算出爬坡度，并进一步绘制出爬坡度i曲线图。3.5 加速度曲线及加速时间加速度曲线及加速时间汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。汽车加速时，驱动力除了用来克服空气阻力、滚动阻力以外，主要用来克服加速阻力，此时不考虑坡道阻力（=0） 。iFiF根据公式（3） 、 （8） ，可以得到如下公式： （14）aFFFmdtduwfta1所以，加速时间=ttdt0211uuajdua根据以上公式，通过数值积分方法对上式进行积分求解，就可以得到所需要的加速时间。四、四、115S 动力性能分析计算动

16、力性能分析计算根据上述已知条件以及相关的计算理论，通过编程计算，可以得到 115S 的动力性能曲线图及相关的动力性能指标的计算结果，计算时汽车为满载工况。4.1 搭载搭载 CK14 型发动机动力性计算型发动机动力性计算4.1.1 驱动力行驶阻力平衡图动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 10 页 共 21 页图 4.1.1 驱动力行驶阻力平衡图（搭载 CK14 发动机）在驱动力行驶阻力平衡图中，可以求出最高挡下驱动力和行驶阻力曲线的交点，曲线交点处对应的速度值即为汽车的最高车速 Uamax。从图中可以求出搭载 CK14 发动机时，Uamax =141.67km/h。 4.1.2 动力特性

17、图图 4.1.2 动力特性图（搭载 CK14 发动机）动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 11 页 共 21 页由动力特性图知，搭载 CK14 发动机时，最大动力因数 Dmax=0.43；最高档(直接挡)最大动力因数 D=0.065。4.1.3 功率平衡图图 4.1.3 功率平衡图（搭载 CK14 发动机）由图可知，搭载 CK14 发动机时，最大功率为 Pmax=66.69kw。4.1.4 爬坡度曲线图图 4.1.4 爬坡度曲线图（装载 CK14 发动机）由爬坡度曲线可以得出，搭载 CK14 发动机时，最大爬坡度 imax=38.138%,该车具有最动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限

18、公司第 12 页 共 21 页大爬坡能力时，处在一挡位置，对应车速为 14.63km/h。4.1.5 加速度曲线图图 4.1.5 加速度曲线图（装载 CK14 发动机）由图加速度曲线图可知，该车最大加速度出现在一挡，搭载 CK14 发动机时，amax=4.123m/s2； 4.1.6 加速时间-速度曲线图图 4.1.6 原地换挡加速时间速度曲线图（装载 CK14 发动机）由图 4.1.6 可知，搭载 CK14 发动机时，原地换挡加速至 100km/h 时间为 18.81s。 动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 13 页 共 21 页4.2 搭载搭载 EQ474 型发动机动力性计算型发动

19、机动力性计算4.2.1 驱动力行驶阻力平衡图图 4.2.1 驱动力行驶阻力平衡图（搭载 EQ474 发动机）在驱动力行驶阻力平衡图中，可以求出最高挡下驱动力和行驶阻力曲线的交点，曲线交点处对应的速度值即为汽车的最高车速 Uamax。从图中可以求出搭载 EQ474 发动机时，Uamax =131.6km/h。 4.2.2 动力特性图图 4.2.2 动力特性图（搭载 EQ474 发动机）由动力特性图知，搭载 EQ474 发动机时，最大动力因数 Dmax=0.385；最高档(直接挡)动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 14 页 共 21 页最大动力因数 D=0.072。4.2.3 功率平衡图

20、图 4.2.3 功率平衡图（搭载 EQ474 发动机）由图可知，搭载 EQ474 发动机时，最大功率为 Pmax=56.964kw。4.2.4 爬坡度曲线图图 4.2.4 爬坡度曲线图（搭载 EQ474 发动机）由爬坡度曲线可以得出，搭载 EQ474 发动机时，最大爬坡度 imax=37.651%,该车具有最大爬坡能力时，处在一挡位置，对应车速为 16.21km/h。4.2.5 加速度曲线图动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 15 页 共 21 页图 4.2.5 加速度曲线图（搭载 EQ474 发动机）由图加速度曲线图可知，该车最大加速度出现在一挡，搭载 EQ474 发动机时，amax

21、=3.693m/s2； 4.2.6 加速时间-速度曲线图 图 4.2.6 原地换挡加速时间速度曲线图（搭载 EQ474 发动机）由图 4.2.6 可知，搭载 EQ474 发动机时，原地换挡加速至 100km/h 时间为 20.88s。 4.3 搭载搭载 EQ465 型发动机动力性计算型发动机动力性计算动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 16 页 共 21 页4.3.1 驱动力行驶阻力平衡图图 4.3.1 驱动力行驶阻力平衡图（搭载 EQ465i2-30 发动机）在驱动力行驶阻力平衡图中，可以求出最高挡下驱动力和行驶阻力曲线的交点，曲线交点处对应的速度值即为汽车的最高车速 Uamax。从

22、图中可以求出搭载 EQ465i2-30 发动机时，Uamax =113.03km/h。 4.3.2 动力特性图图 4.3.2 动力特性图（搭载 EQ465i2-30 发动机）由动力特性图知，搭载 EQ465i2-30 发动机，最大动力因数 Dmax=0.246，直接挡最大动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 17 页 共 21 页动力因数 D=0.049,超速档最大动力因数 D=0.034.2.3 功率平衡图图 4.3.3 功率平衡图（搭载 EQ465i2-30 发动机）由图可知，搭载 EQ465i2-30 发动机时，最大功率为 Pmax=39.30kw。4.3.4 爬坡度曲线图图 4.

23、3.4 爬坡度曲线图（装载 EQ465i2-30 发动机）由爬坡度曲线可以得出，搭载 EQ465i2-30 发动机时，最大爬坡度 imax=23.70%,该车具有最大爬坡能力时，处在一挡位置，对应车速为 25.87km/h。4.3.5 加速度曲线图动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 18 页 共 21 页图 4.3.5 加速度曲线图（装载 EQ465i2-30 发动机）由图加速度曲线图可知，该车最大加速度出现在一挡，搭载 EQ465i2-30 发动机时，amax=2.325m/s2； 4.3.6 加速时间-速度曲线图 图 4.3.6 原地换挡加速时间速度曲线图（装载 EQ465i2-3

24、0 发动机）由图 4.1.6 可知，搭载 EQ465i2-30 发动机时，原地换挡加速至 100km/h 时间为动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 19 页 共 21 页28.64s。 五、五、115S 动力性指标计算结果及分析动力性指标计算结果及分析（1）动力性指标计算结果根据上述曲线图，我们还可以得到 115S 的动力性主要指标的计算结果，如表 3 所示。表 3 115S 动力性指标计算结果计算结果动力性指标合同设计要求CK14EQ474EQ465最高车速（km/h）141.67131.6113.00 到 100km/h 加速时间（s）18.8120.8828.65最高挡最大动力因

25、数0.0650.0750.030最大爬坡度（）38.13837.65123.70由表 3 数据可以看出，115S 的动力性能指标达到设计要求。 （2）I 挡附着条件校核1、搭载 CK14 发动机时，汽车发动机在 I 挡时可提供的最大驱动力在转矩值最大时取得，代入公式（4-2）可得： maxtFdTgtqriiT0其中： tqT=110.1Nm； gi=4.425；0i=4.777； =0.9； dr=0.309m。 T可得：6778.60NmaxtF同时，由于 115S 为后轮驱动，满载时后轴载荷力约为 FZ29089.88898.4N，考虑良好的混凝土或沥青路面，取路面附着系数为=0.8，这时路面可提供的最大附着力为FX2=FZ2 动力性计算报告 重庆迪科汽车研究有限公司第 20 页 共 21 页=0.88898.4=7118.72N可见，FX2maxtF即路面可以提供的附着力大于 I 挡最大驱动力，汽车在实际行驶