汽车设计 经济性 课程设计说明书.docx
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汽车设计经济性课程设计说明书
汽车理论课程设计说明书
题目：
汽车经济性计算
班级：
姓名：
学号：
序号：
指导教师：
目录
一.题目要求1
二．计算步骤4
1由发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；4
2功率平衡图；5
3汽车等速行驶时发动机的负荷率图；6
4汽车最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率曲线；6
5最高挡和次高档等速百公里油耗曲线；8
6求解六工况（GB/T12545.2-2001）行驶的百公里油耗；8
7最高挡和次高挡等速行驶，10整数倍车速的参数值表；10
三．结论11
1汽车等速百公里油耗
：
11
2循环六工况油耗Q：
12
3同类车型比较：
12
四.心得体会12
五.参考资料12
一.题目要求
图1，是某轻型货车货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的Ttq—n曲线的拟合公式为：
式中，Ttq为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r／min）。
发动机的最低转速nmin=600r/min，最高转速nmax=4000r/min；
装载质量：
2000kg；
整车整备质量：
1880kg；
总质量G/g：
3880kg；
车轮半径r：
0.367m；
传动系机械效率：
ηT=0.85；
滚动阻力系数：
f=0.015；
空气阻力系数×迎风面积：
CDA=2.77m2
主减速器传动比：
i0=5.23
飞轮转功惯量：
If=0.218kg.m2
二前轮转动惯量：
Iw1=1.798kg.m2
四后轮转动惯量：
Iw2=3.598kg.m2
变速器传动比（ig）见表1
表1变速器各挡传动比
负荷特性曲线的拟合公式为：
[式中，b为燃油消耗率[g／（kW.h）]；Pe为发动机净功率（kW）,B0、B1、B2、B3、B4为拟合系数，见表2]
表2负荷特性曲线的拟合系数
n/（r/min）
B0
B1
B2
B3
B4
815
1326.8
-416.46
72.379
-5.8629
0.17768
1207
1354.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.043072
1614
1284.4
-189.75
14.524
-0.51184
0.0068164
2012
1122.9
-121.59
7.0035
-0.18517
0.0018555
2063
1141
-98.893
4.4763
-0.091077
0.00068906
3006
1051.2
-73.714
2.8593
-0.05138
0.00035032
3403
1233.9
-84.478
2.9788
-0.047449
0.00028230
3804
1129.7
-45.291
0.71113
-0.00075215
-0.000038568
表3六工况（GB/T12545.2-2001）循环参数表
汽车尽量用高挡进行试验，当高挡位达不到工况要求，超出规定偏差时，应降低一挡进行，当车辆进入可使用高挡行驶的等速行驶段和减速行驶段时，再换人高挡进行试验。
换挡应迅速、平稳。
经济性计算时，取汽油密度0.742g/mL，柴油密度0.830g/mL
要求：
1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；
2）绘制功率平衡图；
3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图；
4）绘制汽车最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率b；
5）绘制最高挡和次高档等速百公里油耗曲线；
6）求解六工况（GB/T12545.2-2001）行驶的百公里油耗；
7）列表表示最高挡和次高挡等速行驶时，在10整数倍车速的参数值（将无意义的部分删除）；
8）对经济性进行总体评价；
二．计算步骤
1由发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；
由所给发动机使用外特性曲线拟合公式:
由maple软件作图，拟合在同一坐标系可得功率和转矩外特性曲线，如图所示：
图2发动机外特性功率和转矩特性曲线
2功率平衡图；
由车速与发动机转速可得车速：
求的各档位对应的车速范围，如表4所示：
表41-5档车速范围（km/h）
1档
2档
3档
4档
5档
2.855-19.032
5.732-38.216
9.655-64.367
15.873-105.819
20.016-133.442
进而可得汽车实际输出功率（阻力功率）；
输出扭矩关于车速的函数和发动机各档位的外特性功率表达式为：
以上各式：
表示发动机的外特性功率，单位kw，
表示汽车实际发出功率，单位Kw，G表示汽车满载整车重量，单位N，
表示车速，单位km/h。
利用maple组合图形显示功能,由各档位车速范围限定图形区域，画出功率平衡图的六个图形，如图3：
图3汽车功率平衡图
3汽车等速行驶时发动机的负荷率图；
等速行驶时，汽车主要克服空气阻力和道路滚动阻力，负荷率的值为发出功率与汽车在对应车速下的外特性功率之比。
由
（2）得汽车发出功率为：
可得负荷率：
由maple可得在各档位对应转速范围下，负荷率，去点不实际的点可得如图4，图中由下到上依次为1、2、3、4、5档；
图4发动机负荷率曲线
4汽车最高挡和次高档等速行驶时发动机的燃油消耗率曲线；
首先，求发动机实际输出的功率；
取表2中八组转速，对应最高档和次高档得相应16组车速，如表5所示：
表5次高档、最高档八组转速对应车速表
发动机转速
815
1207
1624
2012
2603
3006
3403
3804
四档车速
21.561
31.931
462.698
53.227
68.862
79.523
90.026
100.634
五档车速
27.189
40.266
53.844
67.121
86.837
100.282
113.526
126.903
再由汽车实际发出的功率：
可得对应于每个档位每个转速的共十六组功率，如表6所示：
表6次高档、最高档，八组车速对应功率表
发动机转速
815
1207
1624
2012
2603
3006
3403
3804
四档功率
4.448
7.345
11.290
16.375
26.811
36.3469
48.008
62.377
五档功率
5.928
10.299
16.717
25.4537
44.212
61.8548
83.7829
111.125
可得对应于每组转速和功率油腻和公式由maple辅助计算可得十六组b值：
燃油消耗率拟合公式：
舍掉端点某些不符合实际的点，利用maple绘图功能，可得燃油消耗率图，如图5所示：
图5最高档和次高档燃油消耗率曲线
图中，速度超过100km/h过大点处不符合实际的部分舍掉。
5最高挡和次高档等速百公里油耗曲线；
等速百公里油耗公式：
与燃油消耗率你和公式：
利用题目要求（4）中的十六组功率，利用maple作函数
的两条线图，如图6所示：
图6次高档、最高档等速百公里油耗
图中，车速超过90km/h后等速百公里油耗呈现较大幅度的增长不符合使用实际舍掉。
6求解六工况（GB/T12545.2-2001）行驶的百公里油耗；
由相关标准可得GB/T12545.2-2001标准实验的车速-路程坐标图，如图7所示；
1）工况1，工况3，工况5，匀速行驶；
可得等速驶过s（m）行程的燃油消耗量（mL）为：
由燃油消耗消耗率曲线和汽车的速度用插值法，可得工况1，工况3，工况5速度Ua=40km/h、50km/h、60km/h时，燃油消耗率b=350.35g/（kw/h），325g/（kw/h）,304g/（kw/h）。
可得一个循环内燃油消耗量分别为：
Q1=15.049，Q3=32.14，Q5=34.8887。
2）工况2和工况4，匀加速阶段；
匀加速行驶工况可采用单位时间内的燃油消耗量公式：
公式中：
M表示货车整车满载质量，a表示加速度，1.0161为旋转质量转换系数；
对于工况2，发动机转速由1199r/min加速到1498r/min，由
（1）-（5）题解题过程的发动机转速范围为1207—1614时，b对应值为351.551-312.373g/（kwh）；在这两转速间进行线性近似拟合得：
。
对于工况4，发动机转速由1498.7785r/min加速到1798.534r/min，由燃油消耗率图插值法得b：
330g/（kw/h）—292g/（kw/h）；在两转速间进行线性近似拟合得：
;
则一个循环加速阶段燃油消耗量：
由maple辅助得：
=95.237ml
3）工况6，减速工况；
减速时，汽车节气门关闭，发动机处于怠速状态，油耗按怠速油耗计算：
怠速油耗：
b=0.299ml/s；可得怠速阶段油耗量：
可得GB/T12545.2-2001六工况循环百公里油耗量：
7最高挡和次高挡等速行驶，10整数倍车速的参数值表；
表7最高挡
车速（km/h）
参数
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
发动机实际发出转矩（Nm）
139.636
159.388
169.811
174.156
174.932
173.901
172.084
Ft（N）
1341.293
1531.034
1631.148
1672.884
1680.335
1670.441
1652.982
Ff（N）
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
Fw（N）
117.872
209.551
327.4231
471.489
641.749
838.203
1060.851
Fw+Ff（N）
688.232
779.910
897.783
1041.849
1212.109
1408.563
1631.211
发动机负荷率（%）
51.3
50.9
55
62.3
72.1
84.3
98.7
燃油消耗率b（g/kW.h）
388
352
324
301
288
281
282
发动机实际发出功率（kW）
6.747
10.195
14.669
20.428
27.728
36.825
47.977
百公里燃油消耗量Qs（L/100km）
10.645
10.673
11.134
11.906
13.22
15.01
17.501
表8次高挡
车速（km/h）
参数
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
发动机实际发出转矩（Nm）
125.762
156.023
170.109
174.675
174.487
172.433
169.512
164.842
155.658
Ft（N）
1290.696
1691.417
1930.686
2056.933
2109.563
2118.96
2106.482
2084.466
2056.224
Ff（N）
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
570.36
Fw（N）
52.388
117.872
209.551
327.423
471.489
641.749
838.203
1060.85
1309.692
Fw+Ff（N）
622.748
688.232
779.910
897.783
1041.849
1212.109
1408.563
1631.211
1880.053
发动机负荷率（%）
40.9
36.4
37.8
42.4
49.3
58
68.6
81.7
99.7
燃油消耗率b（g/kW.h）
462
419
377
342
320.5
304
291
291
302
发动机实际发出功率（kW）
4.070
6.747
10.195
14.669
20.428
27.728
36.825
47.977
61.439
百公里燃油消耗量Qs（L/100km）
12.676
12.705
12.955
13.528
14.712
16.235
18.06
20.915
22.742
三．结论
1汽车等速百公里油耗
：
等速百公里油耗指汽车一定载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。
由等速百公里油耗曲线大体可的，档位不变情况下，随着车速的增加，等速百公里油耗量增加，且档位越高，等速百公里油耗量越低。
在中低车速时，油耗量随车速变化不大，高速时，随车速增大等速百公里油耗量急剧增大。
此轻型货车，在最高档，中低速时，等速百公里油耗量在12-15L之间变化，具有较好的燃油经济型；满足经济性要求。
车速大于100km/h时，百公里油耗量增大加多不利于燃油的经济型。
2循环六工况油耗Q：
循环工况，能较好的反映汽车在频繁停车、启动、加速时百公里油耗量，能够较好的反映汽车实际运行的燃油经济型。
此货车循环六工况（GB/T12545.2-2001）耗油量为13.6L。
满足国内同种车型经济性要求标准。
3同类车型比较：
在国内，1~3吨货车等速百公里油耗量一般在13-15L/100km，此轻型货车在同类车型中经济性较好，中低速时能够较好满足经济性要求。
且循环六工况油耗在等速百公里油耗范围内，反映出实际运行具有较好的燃油经济性。
四.心得体会
课程设计让我体会到实践与理论知识学习的不同：
理论知识重在知识点的掌握，而实践更注重综合能力，包括数据处理、处理方法的合理应用、辅助手段的实施、数据的有话选择等，实践是比理论学习更加艰巨和艰难的一项任务，但正是此次课程设计，让我体会到：
只有学好理论知识才能在完成设计任务的的同时，对设计进行优化，不断练习，最终才能游刃有余，将理论知识融会贯通。
另外，随着技术的不断进步，设计手段的不断完善，能够充分的利用各种设计辅助工具，能够使设计过程简化提高效率，留出更多的时间来进行设计的优化处理。
正如此次课程设计全部过程均在计算机上完成，利用应用软件Maple对复杂的数据进行处理使设计过程大为简化，提高了设计效率，节省了时间。
但同时也让我感受到，作为设计人员，不仅要有过硬的专业知识而且还要有坐得住的耐心，和时刻保持清醒的头脑，降低设计重做的几率。
同时，通过大家的分工合作让我体会到了，团队合作的重要性，只有一个充满活力，团结协作的团队才能创作出最好的设计，只是逞个人的才能只会使团队懒散而没有创新力。
五.参考资料
［1］余志生.汽车理论[M].北京：
机械工业出版社，1989.
［2］方锡邦.汽车检测技术与设备.人民交通出版社，2005.
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