动力性能分析计算报告外审

1、密级：编号：SC00 动力性能分析计算报告项目名称：SC00 系列乘用车设计开发编制：日期：校对：日期：核： 审日期：批准： 日期：2011 年4 月目录概述112SC00 动力性分析计算基本方法1驱动力、行驶阻力及其平衡图12.12.2功率平衡图22.3爬坡度曲线图22.4度曲线及时间23动力性计算输入参数及说明3计算用基本参数列表33.13.2发参数及特性曲线3空气阻力系数CD 及迎风面积 A5动力传动系统机械效率hT53.33.43.5滚动阻力系数f. 54SC00 动力性能曲线图54.1SC00 驱动力行驶阻力平衡图5时间图84.2SC004.3SC00 爬坡度曲线图10SC00 功率

2、平衡图124.44.5SC00 动力特性图145SC00 动力性指标计算结果及对比分析表16SC00 动力性能分析计算报告SC00 动力性能分析计算报告1概述汽车作为一种工具，效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、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，以设计方案是否满足设计目标和使用要求。下面根据汽车理论相关内容对SC00 项目配置474(1.5L)发的动力性相关指标进行计算分析。2SC00 动力性分析计算基本方法汽车动力性计算主要从三个方面指标来评定，即：汽车的最高速度 u a max 、

3、汽车时间 t 和汽车的最大爬坡度 i max 。2.1 驱动力、行驶阻力及其平衡图汽车驱动力和行驶阻力的汽车行驶方程为F t =F f +F w +F i +F j 或Ttq ig iohTCD A u2 + Gi + dm du= Gf +ar21.15dtF t 表示驱动力，F f 表示滚动阻力，F w 表示空气阻力，F j 表示阻力；转矩，ig 表示变速箱传动比，io 表示主器的传动比，hT 表示Ttq 表示发传动系的机械效率，r 为车轮半径，G 为作用于汽车上的重力，G=mg，m 为汽车质量，g 为重力度,f 为滚动阻力系数， CD 为空气阻力系数，A 为迎风面积， ua为汽车行驶速度

4、，i 为道路坡度，d 为汽车旋转质量换算系数，d 1， du 为行驶加dt速度。为了清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系，一般将汽车行驶方程式用图解法来进行分析，在汽车的驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻1SC00 动力性能分析计算报告力和空气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，并以它来确定汽车的动力性。2.2 功率平衡图汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率 P f 、空气阻力功率 P w 、坡度阻力功率 P i 及阻力功率 P j 。将汽车行驶方程式两边乘以行驶车速ua ，并经换算整理出汽车功率平衡方程式（式率为 kW）如下æ GfuGiuC Aud

5、mudu ö31ça +a + Da +a÷P =h ç 36003600761403600 dt ÷eèøT与力的平衡处理方式相同，功率平衡方程式可用图解法表示。若以纵坐标表示1功率，横坐标表示车速，将发功率 P 、汽车经常遇到的阻力功率（P + P ）ehfwT对车速的关系曲线绘在坐标图上，即得汽车功率平衡图。2.3 爬坡度曲线图一般所谓汽车的爬坡能力，是指汽车在良好的路面上克服 F f +F w 后的余力全部用来（即等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，所以 du =0，因此 F = F -( F +F ),itfwdt一

6、般汽车最大爬坡度达 30%左右，因此利用汽车行驶方程式确定档及低档爬坡能力时，应采用 Gsina 作为坡度阻力，即- (Ff + Fw )a = arcsin Ft利用 tana = i 可以求出坡度值，即GFt - (Ff+ Fw ) öæi =tançarcsinè÷øG2.4度曲线及时间由汽车的行驶方程得F - (F + F ) = du (设F = 0)1dmtfwidt2SC00 动力性能分析计算报告t=t dt =u2 1 du = Aòò因此0ua1即时间可用计算机进行计算或用图解法求出。3动力性计算

7、输入参数及说明3.1计算用基本参数列表3.2发参数及特性曲线将发的功率 pe 、转矩 T tq 以及燃油消耗率 b 与发曲轴转速 n 之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发转速特性曲线或简称为发特性曲线。如果发节气门全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为发外特性曲线；如果节气门部启（或部分供油），则称为发部分负荷特性曲线。下图为输入的外特性参数表以及拟合的功率及扭矩的发外特性曲线图 1。3整车质量m（kg）1350整车半载质量m（kg）1575整车满载质量m（kg）1725车轮半径r（m）0.333汽车旋转质量换算系数dd =1+ d1 + d 2 * ig * igd1 d

8、2 =0.04主器传动比io4.333、4.05变速器一档速比i13.583变速器二档速比i21.947变速器三档速比i31.343变速器四档速比i40.976变速器五档速比i50.804SC00 动力性能分析计算报告图 14P(KW)T(N.m)发外特性图901608014070120601005080406030204010200001000200030004000500060007000n(r/min)转 速（n）发功率（Kw）发扭矩(N.m)100210.7101.9159819.3115199826.7127.4280036.9125.8319842.9128360351135.14

9、00559.1141440164.5139.9520074.1136.1559275.9129.6599376.8122.4SC00 动力性能分析计算报告3.3 空气阻力系数CD 及迎风面积 AC D 为空气阻力系数，一般讲雷诺数Re 的函数，在车速较高，动较高而相应气体的粘性摩擦较小时，C D 将不随Re 而变化；A 为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积（m 2 ）3.4 动力传动系统机械效率hThT 表示传动系的机械效率，传动效率因受到多种因素的影响而有所变化，但对汽车进行初步的动力性分析时，可把它看作一个常数。3.5 滚动阻力系数ff 称为滚动阻力系数，是车轮在一定条件下滚动时所需之推力

10、与车轮负荷之比，即汽车重力所需之推力。ö 4æ u öæ uf = f 0 + f1 ç a ÷ + f 4 ç a ÷f 0 取值 0.0072, f1 取 0.0028， f 4 取 0.002è 100 øè 100 ø注：上式滚动阻力系数 f 的计算参考（.汽车理论.第五版.机械工业.2009）一书中，关于估算轿车轮胎在良好路面上滚动阻力系数公式及其推荐的 f 0 、 f1 、 f 4 系数。4SC00 动力性能曲线图4.1 SC00 驱动力行驶阻力平衡图4.1.1分

11、析条件 a：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.333，分析得出的驱动力-行驶阻力平衡图如图 2。5机械效率hT0.9空气阻力系数C D0.34迎风面积（m 2 ）A2.246SC00 动力性能分析计算报告汽车驱动力-行驶阻力平衡图600055005000450040003500300025002000F1 F2 F3 F4 F5Ff+Fw1500100050000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）图 24.1.2分析条件 b：整车半载质量 m=1

12、575kg，同时变速器的主比为 4.333，分析得出的驱动力-行驶阻力平衡图如图 3。汽车驱动力-行驶阻力平衡图600055005000450040003500300025002000F1 F2 F3 F4 F5Ff+Fw1500100050000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）图 36F/NF/NSC00 动力性能分析计算报告4.1.3分析条件 c：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.05，分析得出的驱动力-行驶阻力平衡图如图 4。汽车驱动力-

13、行驶阻力平衡图600055005000450040003500300025002000F1 F2 F3 F4 F5Ff+Fw1500100050000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）图 44.1.4分析条件 d：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.05，分析得出的驱动力-行驶阻力平衡图如图 5。汽车驱动力-行驶阻力平衡图600055005000450040003500300025002000F1 F2 F3 F4 F5Ff+Fw150010005

14、0000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）图 57F/NF/NSC00 动力性能分析计算报告4.2 SC00时间图4.2.1分析条件 a：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.333，分析得出度倒数曲线图如图 6，经过计算 0-100km/h 的时间为 19.2s。图 64.2.2分析条件 b：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.333，分析得出度倒数曲线图如图 7，经过计算 0-100km/h 的时间为 17.5s。图 781/

15、a1/a5度倒数曲线4.543.532.521.510.50Ua(km/h)0102030405060708090100 110 120 130 1405度倒数曲线4.543.532 521.510.50005060Ua(k7m0 /h)8090100 110 120 130 140SC00 动力性能分析计算报告4.2.3分析条件 c：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.05，分时间为 20s。析得出度倒数曲线图如图 8，经过计算 0-100km/h 的图 84.2.4分析条件 d：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.05，分析得出度倒数曲线图如图 9，

16、经过计算 0-100km/h 的时间为 17.9s。图 991/a1/a度倒数曲线54.543.532.521.510.500102030405060708090100 110120 130 140Ua(km/h)度倒数曲线54.543.532.521.510.500102030405060Ua(k7m0 /h)8090100110120130140SC00 动力性能分析计算报告4.3 SC00 爬坡度曲线图4.3.1分析条件 a：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.333，分析爬坡度曲线图如图 10，从图中可以看出 SC00 的爬坡度为 36%。爬坡度曲线0.4一档二档0

17、.35三档0.3四档0.25五档0.2多项式(一档)0.15多项式(二档)0.1多项式(三档)0.05多项式(四档)0Ua(km/h)多项式020406080100120 140 160 1(五档)图 104.3.2分析条件 b：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.333，分析爬坡度曲线图如图 11，从图中可以看出 SC00 的爬坡度为 40%。爬坡度曲线0.45一档0.4二档0.35三档0.3四档0.25五档0.2多项式(一档)0.15多项式(二档)0.1多项式(三档)0.05多项式(四档)0Ua(km/h)多项式020406080100120140160(五档)图 11

18、10iiSC00 动力性能分析计算报告4.3.3分析条件 c：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.05，分析爬坡度曲线图如图 12，从图中可以看出 SC00 的爬坡度为 33%。图 124.3.4分析条件 d：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.05，分析爬坡度曲线图如图 13，从图中可以看出 SC00 的爬坡度为 37%。爬坡度曲线一档0.4二档0.35三档0.3四档0.25五档0.2多项式0.15(一档)多项式0.1(二档)多项式0.05(三档)多项式(四档)0多项式020406080100 120 140 160 18Ua(km/h)(五档)图 1

19、311ii爬坡度曲线0.40.350.30.250.20.150.10.050020406080 100 120 140 160 180Ua(km/h)一档二档三档四档五档多项式(一档)多项式(二档)多项式(三档)多项式(四档)多项式(五档)SC00 动力性能分析计算报告4.4 SC00 功率平衡图4.4.1分析条件 a：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.333，分析 SC00 的功率平衡图如图 14，其最高车速为 167km/h。图 144.4.2分析条件 b：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.333，分析 SC00 的功率平衡图如图 15，其最高

20、车速为 168km/h。图 154.4.3分析条件 c：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.05，分12功率P（kw）功率P（kw）功率平衡图8075706560555045403530252015105001020 3040 5060 7080 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）一档二档三档四档五档阻力功率功率平衡图80757065605550454035302520151050010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

21、 180 190 200车速Ua（km/h）一档二档三档四档五档阻力功率SC00 动力性能分析计算报告析 SC00 的功率平衡图如图 16，其最高车速为 166km/h。图 164.4.4分析条件 d：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.05，分析 SC00 的功率平衡图如图 17，其最高车速为 168km/h。图 1713功率P（kw）功率P（kw）功率平衡图8075706560555045403530252015105001020 3040 5060 7080 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h

22、）一档二档三档四档五档阻力功率功率平衡图8075706560555045403530252015105001020 3040 5060 7080 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200车速Ua（km/h）一档二档三档四档五档阻力功率SC00 动力性能分析计算报告4.5 SC00 动力特性图4.5.1分析条件 a：整车满载质量 m=1725kg，同时变速器的主比为 4.333，分析 SC00 动力特性图如图 18。动力特性图0.40.350.3一档二档三档四档五档f0.250.20.150.10.0500 10 20 30 40 50 6070 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200Ua(km/h)图 184.5.2分析条件 b：整车半载质量 m=1575kg，同时变速器的主比为 4.333，分析 SC00 动力特性图如图 19。动力特