汽车动力性和经济性计算.docx
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汽车动力性和经济性计算
摘要
汽车运用工程课程是交通运输本科专业的一门主干课程，而对于汽车来说，动力性与经济性是两个非常重要的指标，它们能综合反映出某一款车的性能高低。
本文正是通过计算一款车（新瑞虎1.6SMT舒适型）的动力性能以及燃油经济性来确定该款车的性能是否得到充分发挥，同时利用计算机VB高级语言编程，以此为基础，对其传动系参数进行了优化，通过对优化前后整车性能的对比分析，判断是否达到在动力性能与燃油经济性之间达到一个较优平衡。
相信通过这次的汽车运用工程课程设计，我将会更深层次地理解汽车各性能。
Abstract
AutomobileApplicationEngineeringundergraduatecurriculumisatransportmaincourse,andforthecar,powerandeconomyaretwoveryimportantindicators,whichcancomprehensivelyreflecttheperformanceofaparticularlevelofacar.Thisarticleisbycalculatingacar（newTiggo1.6SMTcomfortofthedynamicperformanceandfueleconomytodeterminewhethertheperformanceofthecarisbroughtintofullplay,whiletakingadvantageofhigh-levelcomputerprogramminglanguageVBasabasis,itstransmissionparameterswereoptimizedbycomparingbeforeandafteroptimizationofvehicleperformance,todeterminewhetherthedynamicperformanceandfueleconomytoachieveanoptimalbalancebetween.Ibelievethatthroughtheuseoftheautomobileengineeringcoursedesign,Iwillbeadeeperunderstandingoftheperformancecar.
第一章新瑞虎基本技术参数...................................................................1
1.1各项汽车参数......................................................11.2变速器各档的速比..................................................21.3新瑞虎发动机外特性曲线............................................21.4转矩与转速的关系曲线以及公式......................................31.5油耗与转矩的关系曲线以及公式......................................31.6新瑞虎外形以及发动机外形图........................................5第二章汽车动力性、经济性的设计计算.........................................................................5
2.1汽车动力性的计算................................................6
2.1.1驱动力、各种阻力数学模型的建立..............................62.1.2最高车速和最大爬坡度的计算..................................72.1.3加速度倒数曲线的绘制........................................82.1.4绘制动力因素特性曲线........................................8
2.2汽车经济性的计算................................................9
第三章计算机动力性、经济性计算流程图...................................................................103.1计算机动力性的计算流程...........................................................................103.2计算机动力性的计算流程....................................................................................................11第三章计算机编程关于动力性和经济性的程序...........................................................124.1驱动力-行驶阻力平衡.............................................1224.2最大速度和最大爬坡度.............................................134.3加速度倒数曲线..................................................1554.4动力因数曲线....................................................1774.5二挡起步加速速度-时间图.........................................1994.6二挡起步加速距离-时间图..........................................214.7优化换挡的计算和分析.............................................234.8等速百公里油耗计算...............................................25第五章程序运行结果.......................................................................................................275.1程序界面.........................................................27
5.2驱动力—阻力平衡图...............................................285.3加速度倒数曲线图.................................................295.4动力因素特性曲线.................................................305.5二档起步加速速度—时间曲线图.....................................315.6二档起步加速距离—时间曲线图.....................................325.7优化连续换挡加速过程曲线图.......................................335.8最大速度和最大爬坡度和等速百公里油耗值以及经济性分析曲线.........34参考文献.............................................................................................................................35
1
第一章新瑞虎基本技术参数
1.1各项汽车参数
新瑞虎各项参数见表1-1。
表1-1新瑞虎汽车参数
1.2变速器各档的速比
变速器各档位的变速比见表1-2。
表1-2变速器速比
1.3瑞虎发动机外特性
奇瑞新瑞虎发动机的外特性图见图1-1。
图1-1新瑞虎发动机ACTECO-SQR481FG外特性曲线图
1.4转速和扭矩的图形以及公式
插值法所用的转速和扭矩数据见表1-3，以及最后绘出的关系曲线图和公式见图1-2。
表1-3转速与扭矩数据
图1-2扭矩与转速关系曲线图
1.5转速和燃油消耗率的图形以及公式
插值法所用的转速和燃油消耗率所用的数据见表1-4，得到的图形和公式见图1-3。
图1-3油耗与转速关系曲线
1.6新瑞虎外形以及ACTECO-SQR481FG发动机外形图
设计说明书中所用的汽车的外形图见图1-4。
图1-4奇瑞瑞虎外形图
设计说明书中所涉及的汽车发动机的外形图见图1-5。
图1-5新瑞虎ACTECO-SQR481FG发动机外形
第二章汽车动力性、经济性的设计计算
2.1汽车动力性的设计计算
2.1.1驱动力、各种阻力数学模型的建立
（1）汽车行驶时的驱动力表达为：
riiTFtge/0η=（N（2-1）
式中：
Ft——驱动力（N；Te——发动机转矩（N·m；ηT——传动系的传动效率；ig——变速器传动比；i0——主减速器传动比；r——车轮半径（m
（2）滚动阻力
汽车行驶时的滚动阻力表达公式为：
αcosfGfF=（N）（2-2）
式中：
G——汽车重力G=mg，（N；f——汽车的滚动阻力系数；α——道路坡度角（ο。
（3）空气阻力
汽车行驶时的空气阻力表达公式为：
15.21/2aDAuCF=（N（2-3
式中：
CD——空气阻力系数；
A——迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积（m2；ua——汽车行驶车速（km/h。
（4坡道阻力
汽车行驶时的坡度阻力表达公式为：
αsinGFi=（N）（2-4）式中：
G——汽车重力G=mg（N；
α——道路坡度角（ο。
（5）加速阻力
汽车加速时的阻力表达式为：
dt
duδmFj=（N）（2-5）
式中：
δ——汽车旋转质量换算系数，δ>1；m——汽车质量（kg；
du/dt——汽车行驶加速度（m/s2。
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关，其计算公式如下：
2
02
111r
ηiiIm
r
I
m
δTgfw
+
+
=∑（2-6
式中：
Iw——车轮的转动惯量（kg·m2；If——飞轮的转动惯量（kg·m2；
若无法准确确定的If和∑Iw的值，按经验公式估算δ值：
2211giδδδ++=
（2-7）
式中：
δ1≈δ2=0.03～0.05，则δ=1.04+igk2（2-8）
（7）根据以上的分析可得出汽车的行驶平衡方程式为:
jiwftFFFFF+++=（2-9）
即有：
dt
dum
GiAuCGfr
iiTaDT
geδη+++
=15
.212
2
0（2-10）
以上是具体的推导过程，下面是有关数值的计算以及各特征曲线的绘制：
2.1.2最高车速和最大爬坡度的计算
（1）最高车速maxu是最高档驱动力的曲线和行驶阻力曲线的交点，即
2
Da
CAu
（2-11）
对应的车速就是最高车速。
最大爬坡度为一档的驱动力减去行驶阻力与汽车车自重的比:
（2-12）（2-13）（2-14）
（2-15）
（2-16）
2.1.3加速度倒数曲线的绘制
（2-17）
（2-18）
2.1.4绘制动力因素特性曲线
（2-19）（2-20）
（2-21）
2.2汽车经济性的设计计算
η
δ2
20
22
1mr
iiI
mr
I
gf
w
++
=∑1
[（]
tfwduaFFFdtm
δ=
=-+⋅j
iwftFFFFF+++=gdt
du
G
FFw
tδ+
ψ=-gdt
du
Dδ+
ψ=ααsintan≈
==s
hiα
sinGFi=Gi
Fi=（i
tfwFFFF=-+
arcsin（
maxG
Fw
FFift--=
此次计算的是汽车以90km/h行驶百公里的油耗
kmLubPaees100/,02.1Qγ
=
（2-22
3600
15
.21（1
3600
（1
2
aaDajwfudt
dum
AuCmgfuffFPeδη
η
++
=
++=（2-23
对于汽油发动机，LN/15.7~96.6=γ。
第三章计算机动力性、经济性计算流程图
3.1计算机动力学计算流程
计算动力性程序中所涉及的程序流程图见3-1。
图3-1计算机动力性计算流程图
3.2计算机经济性的计算流程
计算燃油经济性时所涉及的程序的流程图见图3-2。
图3-2燃油经济性的流程图
12
第四章计算机编程对于动力性和经济性的程序
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第五章程序运行结果
5.1程序界面
图5-1程序界面图
5.2驱动力图—阻力平衡
图5-2驱动力—阻力平衡图
5.3加速度倒数曲线图
图5-3加速度倒数曲线图
5.4动力因素特性曲线
图5-4动力因素曲线图
5.5二档起步加速速度—时间曲线图
图5-5二档起步加速速度—时间曲线图
5.6二档起步加速距离—时间曲线图图5-6二档起步加速距离—时间曲线图32
5.7优化连续换挡加速过程曲线图图5-7优化连续换挡加速过程曲线图33
5.8最大速度和最大爬坡度和等速百公里油耗值以及经济性分析曲线图5-8最大速度，最大爬坡度，等速百公里油耗图5-9经济性分析曲线34
参考文献[1]高延龄.汽车运用工程[M].第三版.北京：
人民交通出版社，2004.4[2]陈家瑞.汽车发动机构造及原理[M].第三版.北京：
机械工业出版社，2001.1[3]王国权、龚国庆.汽车设计课程设计指导书[M].北京：
机械工业出版社，2009[4]余志生.汽车理论[M].第五版.北京：
机械工业出版社，2009[5]余志生.汽车工程手册[M].第一版.北京：
人民交通出版社，2001.5[6]许洪国.汽车运用工程[M].北京：
清华大学出版社，2004.10[M]35
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