汽车理论大作业.docx
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汽车理论大作业
汽车理论大作业
计算任务书
题目：
第一题汽车动力性能的计算
确定一轻型货车的动力性能（货车装用5档变速器）
1.绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2.求汽车最高时速，最大爬坡度及克服该爬坡度时对应的附着率。
3.绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速至70km/h的车速-时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速至70km/h的加速时间。
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式位：
Tq=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）2+40.874（n/1000）3-3.8455（n/1000）4
式中，Tq为发动机的转矩（N*m）;n位发动机的转速（r/min）。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min
装备质量2000kg
整车装备质量1800kg
总质量3880kg
车轮半径0.367m
传动系机械效率nT=0.85
滚动阻力系数f=0.013
空气阻力系数*迎风面积CDA=2.77m2
主减速器传动比i0=5.83
飞轮转动惯量If=0.218kg*m2
2前轮转动惯量Iw1=1.798kg*m2
4后轮转动惯量Iw2=3.598kg*m2
变速器传动比Ig（数据如下表）
1档
2档
3档
4档
5档
4档变速器
6.03
3.03
1.67
1
----
轴距L=3.2m
质心至前轴距离（满载）a=1.947m
质心高（满载）hg=0.9m
第二题：
第三题：
计算
1.确定一轻型货车的动力性能
1.1绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图
1.1.1发动机转矩
1.汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式为：
Tq=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）2+40.874（n/1000）3-3.8455（n/1000）4
2.式中，Tq为发动机的转矩（N*m）;n位发动机的转速（r/min）。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min
2.发动机的转矩：
将转速带入汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式，取转速间隔为100r/min，得发动机转矩表如下：
表1.1
发动机转矩表
n（r/min）
Tq（N*m）
n（r/min）
Tq（N*m）
n（r/min）
Tq（N*m）
600
106.6211
1800
174.1665
3000
169.7305
700
119.4071
1900
174.7145
3100
168.7753
800
130.3742
2000
174.947
3200
167.6796
900
139.6984
2100
174.9295
3300
166.398
1000
147.5465
2200
174.718
3400
164.8759
1100
154.0762
2300
174.3595
3500
163.0495
1200
159.4357
2400
173.8915
3600
160.8456
1300
163.7643
2500
173.3425
3700
158.1819
1400
167.1918
2600
172.7316
3800
154.967
1500
169.839
2700
172.0688
3900
151.1
1600
171.8172
2800
171.3549
4000
146.471
1700
173.2287
2900
170.5814
表1.1.1发动机转矩表
1.1.2发动机在各档位下的驱动力
驱动力计算公式：
式中i0=5.83,r=0.367,4档变速箱传动比ig（数据如下）
1档
2档
3档
4档
4档变速器
6.03
3.03
1.67
1
表1.1.2各档位传动比
将个转速下发动机转矩带入驱动力计算公式可得各档位不同转速下的发动机驱动力
发动机驱动力表
转速
驱动力F（N）
转速（r/min）
1档
2档
3档
4档
600
8681.245
4362.218
2404.259
1439.676
700
9722.296
4885.333
2692.576
1612.321
800
10615.254
5334.033
2939.880
1760.407
900
11374.443
5715.516
3150.136
1886.309
1000
12013.449
6036.608
3327.108
1992.28
1100
12545.101
6303.757
3474.348
2080.448
1200
12981.486
6523.035
3595.204
2152.817
1300
13333.921
6700.130
3692.811
2211.264
1400
13612.996
6840.361
3770.100
2257.545
1500
13828.533
6948.666
3829.793
2293.289
1600
13989.6
7029.6
3874.4
2320
1700
14104.532
7087.352
3906.230
2339.06
1800
14180.889
7125.720
3927.377
2351.723
1900
14225.500
7148.137
3939.743
2359.121
2000
14244.434
7157.651
3944.976
2362.261
2100
14243.010
7156.935
3944.582
2362.025
2200
14225.795
7148.285
3939.814
2359.17
2300
14196.597
7133.613
3931.728
2354.328
2400
14158.494
7114.467
3921.175
2348.009
2500
14113.794
7092.006
3908.795
2340.596
2600
14064.052
7067.011
3895.019
2332.347
2700
14010.090
7039.896
3880.075
2323.398
2800
13951.967
7010.690
3863.978
2313.759
2900
13888.983
6979.041
3846.534
2303.314
3000
13819.699
6944.227
3827.346
2291.824
3100
13741.924
6905.146
3805.806
2278.926
3200
13652.711
6860.317
3781.099
2264.131
3300
13548.366
6807.886
3752.201
2246.827
3400
13424.432
6745.610
3717.877
2226.274
3500
13275.721
6670.885
3676.692
2201.612
3600
13096.280
6580.718
3626.996
2171.854
3700
12879.398
6471.737
3566.931
2135.887
3800
12617.637
6340.205
3494.437
2092.477
3900
12302.780
6181.994
3407.237
2040.262
4000
11925.881
5992.607
3302.856
1977.758
表1.1.3发动机驱动力表
1.1.3发动机在各档位下的车速
不同档位下的车速：
Ua=0.377*n*r/（ig*i0）
式中i0=5.83,r=0.367,4档变速箱传动比ig（数据如下）
1档
2档
3档
4档
4档变速器
6.03
3.03
1.67
1
表1.1.4发动机驱动力表
将各参数带入各档位不同转速对应的车速计算公式可得下表：
表1.1.5各档位不同转速对应车速
n（r/min）
1档车车速
2档车车速
3档车车速
4档车车速
Ua（km/h）
Ua（km/h）
Ua（km/h）
Ua（km/h）
600
2.361418
4.699455
8.526556
14.23935
700
2.754987
5.482697
9.947648
16.61257
800
3.148557
6.26594
11.36874
18.9858
900
3.542126
7.049182
12.78983
21.35902
1000
3.935696
7.832425
14.21093
23.73225
1100
4.329266
8.615667
15.63202
26.10547
1200
4.722835
9.39891
17.05311
28.4787
1300
5.116405
10.18215
18.4742
30.85192
1400
5.509974
10.96539
19.8953
33.22515
1500
5.903544
11.74864
21.31639
35.59837
1600
6.297114
12.53188
22.73748
37.9716
1700
6.690683
13.31512
24.15857
40.34482
1800
7.084253
14.09836
25.57967
42.71804
1900
7.477822
14.88161
27.00076
45.09127
2000
7.871392
15.66485
28.42185
47.46449
2100
8.264962
16.44809
29.84295
49.83772
2200
8.658531
17.23133
31.26404
52.21094
2300
9.052101
18.01458
32.68513
54.58417
2400
9.44567
18.79782
34.10622
56.95739
2500
9.83924
19.58106
35.52732
59.33062
2600
10.23281
20.3643
36.94841
61.70384
2700
10.62638
21.14755
38.3695
64.07707
2800
11.01995
21.93079
39.79059
66.45029
2900
11.41352
22.71403
41.21169
68.82352
3000
11.80709
23.49727
42.63278
71.19674
3100
12.20066
24.28052
44.05387
73.56997
3200
12.59423
25.06376
45.47496
75.94319
3300
12.9878
25.847
46.89606
78.31642
3400
13.38137
26.63024
48.31715
80.68964
3500
13.77494
27.41349
49.73824
83.06286
3600
14.16851
28.19673
51.15933
85.43609
3700
14.56208
28.97997
52.58043
87.80931
3800
14.95564
29.76321
54.00152
90.18254
3900
15.34921
30.54646
55.42261
92.55576
4000
15.74278
31.3297
56.84371
94.92899
表1.1.5各档位不同转速对应的车速
1.1.4行驶阻力Ff+Fw
汽车行驶方程式Ff=Ff+Fw+Fi+Fj
式中Ff-滚动阻力，Fw-空气阻力，Fi-坡度阻力，Fj-加速阻力
汽车驱动力-行驶阻力平衡图把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力Ff，空气阻力Fw叠加到行驶阻力
Ff+Fw=Gf+CD*A/21.15*ua2=mgf+CD*A/21.15*ua2=3880*10*0.013+2.77/21.15*ua2=504.4+2.77/21.15*ua2
式中，G-作用于汽车上的重力
m-汽车总质量
g-重力加速度
f-滚动阻力系数
CD-空气阻力系数
A-迎风面积（m2）
Ua-汽车行驶速度（km/h）
1档车速
1档驱动力
2档车速
2档驱动力
3档车速
3档驱动力
4档车速
4档驱动力
u（km/h）
F（N）
u（km/h）
F（N）
u（km/h）
F（N）
u（km/h）
F（N）
2.361418
8681.245
4.699455
4362.218
8.526556
2404.259
14.23935
1439.676
2.754987
9722.298
5.482697
4885.334
9.947648
2692.577
16.61257
1612.321
3.148557
10615.25
6.26594
5334.032
11.36874
2939.879
18.9858
1760.407
3.542126
11374.44
7.049182
5715.515
12.78983
3150.135
21.35902
1886.309
3.935696
12013.45
7.832425
6036.608
14.21093
3327.107
23.73225
1992.28
4.329266
12545.1
8.615667
6303.757
15.63202
3474.348
26.10547
2080.448
4.722835
12981.48
9.39891
6523.034
17.05311
3595.204
28.4787
2152.817
5.116405
13333.92
10.18215
6700.131
18.4742
3692.811
30.85192
2211.264
5.509974
13613
10.96539
6840.362
19.8953
3770.1
33.22515
2257.545
5.903544
13828.53
11.74864
6948.665
21.31639
3829.792
35.59837
2293.289
6.297114
13989.6
12.53188
7029.601
22.73748
3874.4
37.9716
2320
6.690683
14104.53
13.31512
7087.351
24.15857
3906.23
40.34482
2339.06
7.084253
14180.89
14.09836
7125.72
25.57967
3927.377
42.71804
2351.723
7.477822
14225.5
14.88161
7148.137
27.00076
3939.732
45.09127
2359.121
7.871392
14244.44
15.66485
7157.651
28.42185
3944.976
47.46449
2362.261
8.264962
14243.01
16.44809
7156.935
29.84295
3944.581
49.83772
2362.025
8.658531
14225.79
17.23133
7148.284
31.26404
3939.813
52.21094
2359.17
9.052101
14196.6
18.01458
7133.614
32.68513
3931.728
54.58417
2354.328
9.44567
14158.49
18.79782
7114.467
34.10622
3921.175
56.95739
2348.009
9.83924
14113.79
19.58106
7092.005
35.52732
3908.795
59.33062
2340.596
10.23281
14064.05
20.3643
7067.012
36.94841
3895.02
61.70384
2332.347
10.62638
14010.09
21.14755
7039.897
38.3695
3880.075
64.07707
2323.398
11.01995
13951.97
21.93079
7010.689
39.79059
3863.977
66.45029
2313.759
11.41352
13888.98
22.71403
6979.041
41.21169
3846.534
68.82352
2303.314
11.80709
13819.7
23.49727
6944.227
42.63278
3827.346
71.19674
2291.824
12.20066
13741.93
24.28052
6905.146
44.05387
3805.807
73.56997
2278.926
12.59423
13652.71
25.06376
6860.318
45.47496
3781.099
75.94319
2264.131
12.9878
13548.36
25.847
6807.884
46.89606
3752.2
78.31642
2246.827
13.38137
13424.43
26.63024
6745.611
48.31715
3717.878
80.68964
2226.274
13.77494
13275.72
27.41349
6670.885
49.73824
3676.692
83.06286
2201.612
14.16851
13096.28
28.19673
6580.716
51.15933
3626.995
85.43609
2171.854
14.56208
12879.4
28.97997
6471.738
52.58043
3566.931
87.80931
2135.887
14.95564
12617.63
29.76321
6340.204
54.00152
3494.436
90.18254
2092.477
15.34921
12302.78
30.54646
6181.994
55.42261
3407.237
92.55576
2040.262
15.74278
11925.88
31.3297
5992.606
56.84371
3302.855
94.92899
1977.758
表1.1.6各档位不同车速对应的驱动力
车速u（km/h）
Ff+Fw
车速u（km/h）
Ff+Fw
车速u（km/h）
Ff+Fw
0
504.4
42
735.4298
84
1428.519
2
504.9239
44
757.9565
86
1473.049
4
506.4955
46
781.531
88
1518.626
6
509.1149
48
806.1532
90
1565.251
8
512.782
50
831.8232
92
1612.924
10
517.4969
52
858.5409
94
1661.644
12
523.2596
54
886.3064
96
1711.413
14
530.07
56
915.1196
98
1762.229
16
537.9281
58
944.9806
100
1814.093
18
546.834
60
975.8894
102
1867.004
20
556.7877
62
1007.846
104
1920.964
22
567.7891
64
1040.85
106
1975.971
24
579.8383
66
1074.902
108
2032.026
26
592.9352
68
1110.002
110
2089.128
28
607.0799
70
1146.149
112
2147.278
30
622.2723
72
1183.345
114
2206.477
32
638.5125
74
1221.588
116
2266.722
34
655.8005
76
1260.878
118
2328.016
36
674.1362
78
1301.217
120
2390.357
38
693.5196
80
1342.603
40
713.9508
82
1385.037
图1.2汽车驱动力与阻力平衡图
1.2求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率
1.2.1汽车最高车速的确定
Uamax=0.377*rn/igi0=94.93（km/h）
1.2.2汽车最大爬坡度的确定
所谓汽车的爬坡度，是指汽车在良好路面上克服Ff+Fw后的余力全部来（即等速）克服坡度阻力是能爬上的坡度，所以du/dt=0。
因此，Fi=Ft-（Ff+Fw）一般汽车的最大爬坡度达30%左右，因此利用汽车行驶方程来确定1档及抵挡爬坡能力时，应采用Gsina作为坡度阻力，即为
Gsina=Ttq*ig*i0*nT/r-（Gf+CDAu2/21.15）
a=arcsin*（Ft-（Ff+Fw）/G）
i=tga
得到下图表:
1档车
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