汽车理论大作业.

1、汽车理论实习实习报告别克凯越1.6LE-AT 2011款综合性能分析学 院: 专业班级: 指导老师: 实习时间:姓名:学号:成绩:姓名:学号:成绩:组员任务分配:动力性，燃油经济性制动性，操纵稳定性目录一、别克凯越 1.6LE-AT 2011 款动力性分析 2.1. 发动机主要参数 22. 参数计算 33. 驱动力和行驶阻力平衡图 64. 动力特性图 75. 功率平衡图 8二、别克凯越 1.6LE-AT 2011 款燃油经济性分析 9.1. 百公里油耗估算 92. 等速行驶百公里燃油消耗量计算 123. 等加速行驶工况燃油消耗量的计算 134. 等减速行驶工况燃油消耗量的计算 155. 数据分

2、析 16三、别克凯越 1.6LE-AT 2011 款制动性分析 181. 结构参数 182. 参数分析 18四、别克凯越 1.6LE-AT 2011 款操纵稳定性分析 221.结构参数 232.参数分析 23'别克凯越1.6LE-AT 2011款动力性分析1.发动机主要参数整车技术参数项目别克凯越1.6LE-AT 2011整车尺寸长x宽x( mm4515X1725X1445轴距(mm2600轮距前轮(mm1475后轮(mm1476最小离地间隙(mm125空气阻力系数cD0.338整备质量整车(kg)1260迎风面积(m2)2.277轮胎195/55 R15动力参数发动机项目别克凯越1.

3、6LE-AT 2011发动机型号汽缸数和排列形式直列4缸每汽缸气门数4总排量1600最大输出/对应转速(kw/rmp)81/6000最大扭矩/对应转速(nm/rmp)146/4000最咼车速172km/h(km/h)最咼转速 (r/min )最大扭矩3600最大功率6000变速器项目传动比I挡2.989U挡1.568川挡1.000W挡0.701主减速器3.4632.参数计算(1)转矩和功率计算巳-Femax根据发动机的最大功率Pemax和最大功率时的发动机转速np，则 发动机的外特性的功率Pe _n曲线可用下式估算：n '1312丿 / 2 Ci +C nplnp J汽油机中C1=C2

4、=1 n为发动机转速(r /min), Pe max =81kw,np=6000r/min ;发动机功率Pe和转矩Ttq之间有如下关系：Ttq二9549 Pe可得发动机外特性中的功率与转矩曲线：n( r/min )Pe(kw)Ttq ( N m)5007.27138.76最低稳定转速点100015.38146.82150024.05153.08200033.00157.56250041.95160.24300050.63161.14取咼转矩点350058.73160.24400066.00157.56450072.14153.08500076.88146.82550079.92138.7660

5、0081.00128.91最咼功率点(最咼转速点)分析：该车实际的发动机外特性图上的转矩曲线有两个峰值，与一般外特性图相比，出现这种情况的原因应该是因为在求这两个图的功率 和转矩所用的拟合公式不一样，思路也不一样引起的误差。(2)驱动力计算尺寸参数4515*1725*1445最小离地间隙125 (mm)整车装备质量1260( kg)轮胎195/55 R15一挡传动比2.989二挡传动比1.568三挡传动比1.000四挡传动比0.701主减速比3.463空气阻力系数0.338根据别克凯越1.6的轮胎规格195/55 R15计算半径r= (195 55% 2+15 25.4 ) /2 298mm=

6、0.30mFfGf2Cd AUa21.15取传动系机械效率为T =0.9十9549昵5) nrrn虫二 0.377 kmhIglo计算出在一至五挡各挡位中在不同转速下的汽车行驶速度和驱动力:挡位n(r/min )4（创人）Ft(N)挡位Ua(km5)R(N)第一挡5005.424341.40第二挡10.342277.46100010.844593.4820.672409.70150016.274789.5531.012512.55200021.694929.5941.352586.02250027.115013.6251.682630.10300032.535041.6362.022644.7

7、9350037.965013.6272.352630.10400043.384929.5982.692586.02450048.804789.5593.032512.55500054.224593.48103.362409.70550059.654341.40113.702277.466000 165.074033.30124.042115.83挡位n( r/min )Ua(kHh )Ft(N )挡位Ua(km"h)Ft(N)50016.211452.4623.121018.17100032.411536.8046.241077.29第三挡150048.621602.39第四挡69.

8、361123.28200064.831649.2492.481156.122500：81.041677.36115.601175.83300097.241686.73138.721182.403500113.451677.36161.841175.834000：129.661649.24184.961156.124500145.871602.39208.081123.285000162.071536.80231.201077.295500：178.281452.46254.321018.176000194.491349.38277.44945.92在水平路面上，滚动阻力 Ff = Gf7#取

9、f 0 = 0.014已知质量 m 二 1260kg，故重力 G = mg =1260*9.8 =12348N2 2空气阻力：2F_C D Au aw 21.152所以 Ff=Gf=12348X 0.014 X (1 + 山/19400) =172.87 X (1 + 山 /19400)已知 C D =0.338，计算 A 1725X (1445-125) X 10八-6二 2.28 m2 2所以得到：Fw=CX AX 切21.15=0.036 %2 2有此得：Ff+Fw=172.87(1+ ua /19400) +0.036 ua3. 驱动力和行驶阻力平衡图根据以上不同挡位下速度与驱动力之间

10、的关系及Ff+Fw函数关系曲线绘制驱动力一一行驶阻力平衡图：驱动力行驶阻力平衡圏2-分析：由平衡图可以看出，汽车的最高车速为170km/h,与理论最高车速172km/h很相近，比较符合，还可以看出，这辆车的最高 速出现的次高挡上，与一般的车最高的车速出现在最高挡存在区别。 还可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样， 汽车就可以利用剩余下来的驱动力加速或爬坡。4. 动力特性图汽车动力因素D :Ft - FwG计算滚动阻力系数f ： f = f°(u"2/194°°)由此可得汽车动力特性图:9动力特性图D.45 -i捋«描挡#分析

11、：汽车达到最高车速，加速度为 0,爬坡度为0,当D=f,这是，曲线交点就是最高车速，最高车速出现在三挡，与驱动力-行驶阻力平衡图出现的最高车速一样，最高车速一样是170km/h，与理论比较接近。由动力特性图还可以看出，一档的动力因素最大，可以 粗略的代表汽车的最大爬坡能力。5. 功率平衡图Pf+Pw GfUa 1 CDAUa3 =汽车的阻力功率：T 3600 76140代入相应的数据绘制得同一坐标系下汽车功率平衡图:#功率平衡图50505050 5 05088776655 4 4 3 35 O 5 o s O2 2 1 tPe m ax阻力功率11分析：在不同挡位上，发动机功率大小的变化范围不

12、变，只是 各挡发动机功率曲线所对应的车速位置不同。 且抵挡时车速低，对应 的速度变化区域窄；高挡时车速高，对应的速度变化区域宽。阻力功 率曲线是一条斜率越来越大的曲线。它与挡位无关，只与车速有关， 所以高速时，汽车主要克服阻力而消耗功率。由平衡图可以看出最大 的功率大概在81kw阻力功率曲线与3挡曲线交于一点，这点为最高 车速，但是这时的最高车速为178km/h，与之前做出的数据有偏差。二、别克凯越1.6LE-AT 2011款燃油经济性分析1.百公里油耗估算说明：货车一般采用“六工况循环”，轿车采用“十五工况循环” 燃油经济性试验，由于“十五工况循环”复杂，所以本数据采用“六 工况燃料测试循环

13、”(货车用)实验方法进行估算，再折合成算数平 均百公里耗油量测定值。计算中重力加速度取9.8m/s2 ;汽油密度p g取7.0N/L ；实验过程：工况仃程(m时间(s)累计行程(m车速(km/h)加速度(m/s2)I12511.312540等速II17514.030040500.2皿25018.055050等速IV25016.380050600.17V25015.0105060等速30021.613506040-0.26查看所有汽车的万用特性曲线图:#L：K：1257Y-5-b效压力 M池 新-W换O50too15of < !k.rT> ! 汽浊 生动机巧 羽坤寺哇由一般的万有特性

14、曲线图看出，已知汽车的车速=150km/h,发动机功率=43kW可在万有特性图上确定燃油消耗率 b=270g/(kWh)。ii2.等速行驶百公里燃油消耗量计算测试中的等速工况为I、山、V工况，计算方法相同，归为一类计算在良好的路面上等速行驶100km的燃油消耗量为：QsPbe1.02uag(ml)其中:c 1,Pe=R Pwn T( kw )=GfUa3600对于轿车来说,2Ua19400#在良好的沥青水泥路面上，取 f° =0.014，则:耳=空冷。1 + -3600 I 19400 丿(kw)，其中 Ua%( km/h)另外PwCDAUa376140另外已知T =0.9不同的车速

15、对应不同的转速：0.377p c对于汽油车来说： g =7N/L工况车速(km/h)滚动系数f行驶阻力(N)行驶风阻(N):输出功率(kw)I400.0152M87.1358.223.03III500.0158195.1590.974.42V600.0166；204.95131.00:6.22n=( r/ min)对应于不同车速Ua(km/h)，发动机的转速为0.377rb=1120-120Pe+7 Pe* Pe-0.2 Pe* Pe *Pe+0.002 Pe* Pe* Pe* Pe结合上述功率，对发动机万有特性曲线图进行插值估算， 得车辆等速行驶事的相应燃油消耗率 b,列表如下：#工况车速(

16、km/h)发动机转速(r/mi n)输出功率(kw)燃油消耗率(g/kW - h)I401933.313.03281.43III502416.63:4.42281.68IV602899.96.22279.07Peb367.19(mL / s)P贝打三个等速工况的单位时间燃油消耗量工况时间燃油消耗率(g/kW - h)单位时间燃料消耗量(mL/s)燃油消耗量(ml)I11.3281.430.333.73III18281.680.488.64V15279.070.6810.2燃油消耗量Q=Qtt (ml),列表如下:3.等加速行驶工况燃油消耗量的计算测试中的工况同属这一工况，归一类计算。将整个等加

17、速过程分割成10个区间，以速度每增加1km/h为一区间，则每个区间长度(即车辆行驶速度每增加1km/h所需时间)为da ，对于H、W工况，分别为t“1.389s，.十=1.634s，每个区间的其实终了车速所对应时刻的单位时间燃油消耗量为小Pb1QtP= (Pf Pw Pa) (kw)367.讥(ml);此时附()，其中Pf Pw计算方法与等速工况相同，Pa为车辆克服加速阻力所消耗功率，计算如下:、mua duPa -(kw)23600 dt ，其中：胡"g，对于轿车取 =0.06，-:2 =0.04 ,mua du丄2Pa ： (1.06 0.04ig )则 3600 dt；结合车型

18、数据，对应车速及对应加速度,取T=0.9，列表计算相应功率如下:13工况车速（km/h）加速度（m/ s2）输出功率（kw）n400.206.64416.85427.07437.29:447.51457.74467.97478.20488.44498.68508.93IV500.178.25518.49528.73538.97549.22559.48569.735710.005810.275910.546010.82根据不同车速，发动机转速，结合上述功率，对发动机万有特性图进行插值估算。得车辆等加速行驶时的相应燃油消耗率b列表如下:工况车速（km/h）转速(r/mi n)输出功率（kw）燃油消

19、耗率（g/kW h）n401933.316.64577.27411981.646.85566.56422029.977.07556.00432078.317.29545.59442126.647.51535.32452174.977.74525.21462223.307.97515.26472271.648.20505.4648:2319.978.44495.82492368.308.68486.35工况车速（km/h）转速(r/mi n)输出功率（kw）燃油消耗率（g/kW h）50:2416.638.25503.40512464.978.49493.88IV522513.308.73484

20、.51532561.638.97475.29542609.979.22466.22552658.309.481457.30562706.639.73448.54572754.9610.00439.9458丁2803.3010.27431.50592851.6310.54423.221Qa = （ Qto+Qt9）Z Qti 则两个等加速阶段的燃油消耗量2览+ 7,列表计算如下:工况车速（km/h）单位时间燃油 消耗量（mL/s）区间时间（s）燃油消耗量（ml）n401.491.38926.27411.5142p.53431.55441.5645M.58461.60471.6148p.63491

21、.64501.65V50p.621.63433.04511.63521.6553p.66541.67551.69561.70571.71581.72591.74601.754. 等减速行驶工况燃油消耗量的计算测试中的W工况为等减速工况。等减速时，发动机属于强制怠速工况，其油耗量为正常怠速油耗, 查凯越的正常怠速油耗为0.26 ml/s 又减速工况持续时间为21.6 是，则减速过程的燃油消耗量 Qd=Qdt*t，所以Qd=5.62ml5. 百公里油耗计算整个实验过程油耗量Q总=Qa Qd Q，由实验数据得Q=3.73+26.27+8.64+33.04+10.2+5.62=87.5( ml)则整个

22、实验循环过程，行驶的距离是 s=1350m贝SQs 八 Q/s*100=87.5/1350*100=6.48(L/100km)5.数据分析(1) 误差分析：这次油耗采用“六工况循环试验”方法测试，得出的百公里燃 油消耗量为 6.9565 (L/100km)，与标准的工信部的百公里油耗量 6.1/100km数据存在误差。分析： 六工况循环试验方法是测试货车燃油消耗情况，在最后折算过程中 存在计算误差。 燃油密度取值偏小，计算时燃油消耗量偏大。 迎风面积计算时按照 A=B( H-h)计算，实际的车头是倾斜，迎风 面积相对较小，风阻较小。 轮胎胎压较小，与地面接触面较大，附着力较大，输出功率偏大。

23、燃油消耗率偏大，由于 b是通过推导方程计算，结果比较得出，b 比实际数据偏大，而且相差 20%-30%是误差影响的一大因素。 空气阻力系数偏大，Cd取值偏大，传动效率偏大。 发动机的燃油消耗率，一方面和发动机的种类，涉及制造水平有关； 另一方面又和汽车行驶时发动机的负荷率有关。负荷率低时，燃油消 耗率b增大。（2）提高燃油经济性： 最小传动比影响到最高车速以及发动机的负荷率，最小传动比的合理选择可以使得汽 车高速时的发动机负荷率高，提高燃油经济性。 档位数目越多，提高了发动机在最经济工况下工作的可能性， 有利 于提高燃油经济性。各档位之间的分布，采用等比分布的车辆，可以提高汽车的加速能 力。但

24、是目前大多利用非等比级数来分配传动比。 这主要是考虑到各 档利用率差别很大的缘故。在高档处的传动比间隔小写，可以提高汽 车的燃油经济性。17、别克凯越1.6LE-AT 2011款制动性分析1.结构参数载荷质量(m/kg)质心高(hg/mm)轴距(L/m)质心至前轴距离(a/mm)制动力分配系数3空载1260530260012200.707满载1650590260012500.7072.参数分析(1)理想的前、后轮制动器制动力分配曲线:前、后制动器制动力F 1、F 2的关系曲线，其前、后车轮同时抱死的条件：Fh + F 戌 NG厂Fm + F叮Fh£Fz1£匸一单匸F 藏 一

25、 F Z2F p _ F Z1FFZ2厂ff叮W将V代入得FZ2=L(a®hg)FR b%Ja®hg整理消去得:2 . 4hgLG上式即为前、后车轮同时抱死时前、后制动器制动力的关系曲线，简称I曲线将m hg、b、L代入上式得:空载:= 0.50530 V1260x9.81260x138x9.8 症厂）230+旳）'廿十卜满载：1650x9.80.5904x0.590x201650x9,8<1650135x9.8<0.590(2)实际前、后制动器制动力分配线，简称 线:=F 1由 J 其中I为总制动器制动力，F厂F即:F二_ 1 -F仔1-卩，得F&qu

26、ot; P "。将p =0.707代入得：F 2 = 0.414F jI曲线空载f厂I曲线满载Fti2 = 0.5（27406.7S7i-74 + 0.00038! -36999.1 5_2F；j作出卩线与I曲线图：I曲线与©线I曲线图由图可知：线与I曲线满载的交点对应值为：F2 =4.93KN Fl M1.9KN ,因为 F 1 F G ,cp®即 6440+14600二 *18179 可得： =0.89<p<p此时的称为同步附着系数0，其说明前、后制动器制动力为固定比值的汽车，只有在同步附着系数的路面上制动时才能使前、后车轮同时抱死。R申分析一线与

27、I曲线在不同值路面上的制动过程：® ® BI当 <0时，一线位于I曲线下方，制动时总是前轮先抱死，这是一种稳定工况，但失去转向能力。护®R一当 > °时，一线位于I曲线上方，制动时总是后轮先抱死，因 而容易发生后轴侧滑使汽车失去方向稳定性。<p 9当 二°时，汽车在制动时，前、后轮将同时抱死，此时的制动9减速度为°g,即0.803g,也是一种稳定工况，但失去转向能力（3）利用附着系数与制动效率利用附着系数的定义为：©- FXbiiFZi式中，Fxbi对应于制动强度z，汽车第i轴产生的地面制动力；Fzi为制动

28、强度z时，地面对第i轴的法向反力； i为第i轴对应于制动强度z的利用附着系数。设汽车前轮刚要抱死或前、后轮同时刚要抱死时产生的减速度dt ，则:fFzi前轴的利用附着系数1L（bzhg）巾-FXb2 （1）zr Fz2-（a - zhg）后轴的利用附着系数Lg把,La hg等数值带入，可得：,0.707Z氛二A -0.29 呢F Xb10+53 + 0.20z0.47-0,20z空载:'z_0,707z满载：门“ 丄二一，"1广0.293z制动效率的定义为车轮不锁死的最大制动减速度与车轮和地面间 摩擦因数的比值，即车轮将要抱死时的制动强度与被利用的附着系数之比，即车轮将要抱死

29、时的制动强度与被利用的附着系数之比。因此 由利用附着系数公式可得:- z b/ L Ef前轴的制动效率hg/La/LE =后轴的制动效率r （仁y沁/L23#空载时，总是后轮先抱死，即空载时只需作出后轮的制动效率曲线。代入一、L、a、hg等数值，可得:0.530jF 满载： ' 札 0.707 + 0.226004690.469E,=-空载.；满载时的同步附着系数为0.803，即无任何车轮抱死所要求的路<p <p面附着系数为0.803。在 <0的路面上，前轮先抱死；在路面上，后轮先抱死。四、别克凯越1.6LE-AT 2011款操纵稳定性分析1.结构参数载荷质量m/kg

30、质心高hg/m轴距L/m质心至前轴距离a/m制动力分配系数3空载12600.5302.601.220.707满载16500.5902.601.250.707绕Oz轴转动惯量：I Z =3900您川;前轮总测偏刚度：k=50137.5N/rad ;后轮总侧偏刚度：k2 =-45840N/rad ;2.参数分析1）稳定性系数:1650 ( 1.222.601-4584025#由此可得，特征车速uch= 1/K 3.6=76.8km/h2）稳态横摆角速度增益:U/3.6LU9.648+0.00105討满载:当稳定性因数K=0.0022S2/m2>0,汽车产生不足转向，单车速达 到特征车速76.

31、8km/h时，稳态横摆角速度增益s达到最大值。画横摆角速度增益图:#1X: 76 59:Y: 4.179555稳态横摆角速度增益图43607080图益増2"度速角2摆横仁10 20304050u/(km/h)90-ot27-ot#程:*» » 2 、 'r 2 '0，m o i = BB0；0为固有圆频率,m ；>c =mu ak -bk2L2&k2m 二 mulZ ；3) 前轮角阶跃输入下的瞬态响应线性二自由度汽车的微分方程：1 、(kj +k2 卩 +(akj bk2 ®r 佥6 =m v + u% |ui 丿14*ak

32、1 -bk:a2k1 b2k2 Xr ak =lz ru将上面汽车运动微分方程整理为单自由度一半强迫振动的微分方Z为阻尼比;b| = muak,；h2aomTh = _m(a2k| +b2k2 )+I Z(ki + k2 )】.Bi=m前轮角阶跃输入的数学表达式为:t £ 0, 6 =0 i>0=b0，t A 0, , = 0当t > 0时，进一步简化为-ot29-ot#这是二阶常系数非齐次微分方程，其通解等于它的一个特解与对应的齐次微分方程的通解之和。其特解为_ B。- 0= '0u/L1 Ku20即为稳态横摆角速度r0 =)s60对应的齐次方程为 2 r 2 0 > -0' > =00其通解可由如下特征方程求得s220s = 0根据Z的数值，特征方程的根为:-<