汽车动力性与经济性研究

《汽车理论》课程设计题目：汽车动力性与经济性研究姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录1、任务书..........................................................................................31.1参数表...................................................................................31.2任务列表..............................................................................42、汽车动力性能计算......................................................................52.1汽车发动机外特性计算......................................................52.2汽车驱动力计算..................................................................62.3汽车驱动力-行驶阻力计算................................................72.4汽车行驶加速度计算...........................................................82.5汽车最大爬坡度计算.........................................................102.6汽车动力特性.....................................................................132.7汽车动力平衡计算.............................................................142.8汽车等速百公里油耗计算................................................152.9小结.......................................................................................161、任务书姓名：学号：班级：姓名：学号：班级：荣威750汽车参数如下：1.1参数表表1汽车动力性参数表名称参数名称参数发动机的最低转速minn600r/min最高转速maxn6500r/min装载质量418kg整车装备质量1567kg总质量1985kg车轮半径0.32145m传动系机械效率0.85滚动阻力系数0.013空气阻力系数×迎风面积0.484m2主减速器传动比5.5飞轮传动惯量0.218kgm2二前轮转动惯量1.75kgm2二后轮转动惯量1.75kgm2轴距2849mm质心至前轴距离（满载）1.35m质心高（满载）0.6m变速器传动比giⅠ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档五档变速器3.5831.9471.3791.030.82表2汽车燃油经济性拟合系数表N/（r.min-1）B0B1B2B3B48151326.8-416.4672.379-5.86290.1776812071354.7-303.9836.657-2.05530.04307216141284.4-189.7514.524-0.511840.006816420121122.9-121.597.0035-0.185170.001855526031141.0-98.8934.4763-0.0910770.0006890630061051.2-73.7142.8593-0.051380.0003503234031233.9-84.4782.9788-0.0474490.0002823038041129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568表3六工况循环参数表工况累积行程/m时间/s累积时间/s车速（km.h-1）说明Ⅰ507.27.225等速Ⅱ20016.723.925～40匀加速度为0.25m/s2Ⅲ45022.546.440等速Ⅳ62514.060.440～50匀加速度为0.25m/s2Ⅴ87518.078.450匀速Ⅵ107519.397.750～25匀加速度为0.36m/s21.2任务列表根据上述参数确定：1、发动机的外特性并画出相应的外特性图；2、推导汽车的驱动力，并画出汽车的驱动力图；3、计算汽车每档的阻力及驱动力，画出各档汽车驱动力—行驶阻力平衡图，求出每档的最高车速，最大爬坡度，通过分析确定汽车的动力性评价指标数值，并计算出最大爬坡度时的相应的附着率；4、计算汽车行使的加速度，并画出加速度曲线；5、计算汽车动力特性，画出动力特性图，求出每档的最高车速，最大爬坡度，利用动力特性分析确定汽车动力性评价指标数值；6、自学汽车的功率平衡图，画出汽车功率平衡图，分析确定汽车的动力性评价指标数值7、画出最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。2、汽车动力性能计算2.1汽车发动机外特性计算由于荣威750汽车发动机由试验台架测得的扭矩接近与抛物线，因此用式2-1近似的拟合发动机的外特性曲线。1953450n60000083298.02）（tqT---------------------------------------------（2-1）ogiirn377.0ua---------------------------------------------------------------------------（2-2）riiogtqtTTF-------------------------------------------------------------------------（2-3）通过计算及作图得：外特性图010203040506070809010002000400060008000n/(r/min)Pe/W050100150200250Ttq/（N·m）功率Pe转矩Ttq图2-1荣威750汽车用汽油机发动机外特性图根据图2-1可知，在n=5300r/min时，该发动机具有最大功率maxeP，最大功率为92.3982kW，当转速继续增加时，功率会下降；在n=3500r/min时，具有最大扭矩maxtqT，最大扭矩为194.98N·m，该发动机的最小稳定转速为600r/min，允许的最大转速为6500r/min2.2汽车驱动力计算1）轮胎半径32145.0100022%552154.2516rm①驱动力为：02tq0377.01953450n60000083298.0iirnuTriiTFgatgqt）（195)3450n(60000083298.020riiFgtt②行驶阻力为：2215.21484.0889.25215.21aaDwfuuACGfFF-------------------------（2-4）根据上两式，绘制汽车驱动力图如下驱动力图020004000600080001000012000050100150200ua/（km/h）Ft/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5图2-2荣威750汽车驱动力图根据图2-2可知，一档时，驱动力的极值为10160N。最高车速为40km/h。二档时，驱动力极值为5521N，最高车速为74km/h。三档时，驱动力的极值为3910N，最高车速为104km/h。四档时，驱动力的极值为2921N，最高车速为139km/h。五档时，驱动力的极值为2325N，最高车速为175km/h。2.3汽车驱动力-行驶阻力计算①驱动力为：020377.01953450n60000083298.0iirnuTriiTFgaqtgqt）（195)3450n(60000083298.020riiFgtt②行驶阻力为：2215.21484.0889.25215.21aaDwfuuACWfFF③五档时滚动阻力为：002.0f0027.0f01.0f100uf100uffff41o45a45a1of）（）（WF45a5af100u0.002100u0.00270.0119453）（）（F（2-5）根据上三式，绘制汽车驱动力图—行驶阻力平衡图如下汽车驱动力—行驶阻力平衡图020004000600080001000012000050100150200ua/(km/h)F/NFt1Ft2Ft3Ft4Ft5Ff+FwFf图2-3荣威750汽车驱动力—行驶阻力平衡图根据图2-3可知，Ft5曲线和Ff+Fw曲线的交点便是amaxu为175km/h。因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态。从图1-23中还可以看出，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的驱动力加速或爬坡。2.4汽车行驶加速度计算①汽车加速度为：wFFFftm1a----------------------------------------------------------------(2-6)2g21i104.021通过计算作图得：加速度曲线00.511.522.533.5050100150200ua/（km/h）a/（m/s2）ⅠⅡⅢⅣⅤ图2-4荣威750汽车加速度图加速度倒数曲线00.511.522.5050100150ua1/a1/a11/a21/a31/a4图2-5荣威750汽车加速度倒数图由图2-4可以看出，高档位时的加速度要小些，Ⅰ档的加速度最大。加速器时间可用计算器进行积分计算或用图解积分法求出。图2-4中曲线的交点即是换挡的最佳时刻。图2-5曲线下两个速度区间的面积就是通过此速度区间的加速时间。②原地起步加速时间表1：表二wFFFftm1adua1dua1dua1dua1t5ua4ua4ua3ua3ua2ua2ua1ua--------------------------------(2-7)1953450n60000083298.02）（tqT仅上述公式计算得11.54st通过上诉的计算，汽车百公里加速时间为11.54s，在进行一般动力性分析而计算原地起步加速时间时，可以忽略原地起步时的离合器打滑过程，即假设在最初时刻，汽车已具有起步档位的最低车速来计算。加速过程中换挡时刻根据各档的a-ua曲线来确定。若Ⅰ档与Ⅱ档的加速度曲线有交点，显然为了获取最短加速时间，应在交点对应车速由Ⅰ档换Ⅱ档。若Ⅰ档与Ⅱ档加速度曲线不相交，则在Ⅰ档位加速度行驶至发动机转速达到最高转时换入Ⅱ档。2.5汽车最大爬坡度计算爬坡时加速档驱tqotSTiiRgc——发动机最大转矩——变速器加速档传动比——主减速器传动比——传动系统传动效率——轮胎静力半径HFiSGNmNFRiiTFtsgottqt22387.1016032145.0583.35.585.09792.1941车速hkmrmiinRuogcsa/91.205.5583.3min/340032145.0377.0377.0cos19453cos/8.91985cosffmNkgGfFffF——滚动阻力，f—滚动阻力系数，查表得f=0.013cos889.252cos013.019453fF上坡时车速很小（20.91km/h）空气阻力Fw可忽略坡度阻力sin19453sin19453sinNGFi=0jF加速阻