汽車加速度解析總結(jié)計(jì)劃

1、汽車的加速度分析各種汽車加速度性能的對(duì)比研究武漢一中，高一 (1)班研究性學(xué)習(xí)物理組成員：舒曠盧寅璽牛心妍桂靖恒湯菁薈程果 胡峻國(guó)顧欣 徐鵬飛一、課題背景在街道上，我們可以看到：許多車輛在等紅燈，可在信號(hào)燈變綠后，為什么在同一條線上等待的車，有的首先沖到了前面，而有些車卻被落在后面，除了司機(jī)精力是否集中外，主要是因?yàn)椴煌能嚰铀傩阅苡兴煌?。衡量一輛汽車的好壞標(biāo)準(zhǔn)中，加速性能是其中一個(gè)重要因素，更是跑車好壞的最重要因素。如何評(píng)價(jià)汽車的加速性能，每一位車主、準(zhǔn)車主都很關(guān)心。實(shí)際上，汽車技術(shù)性能指標(biāo)上的加速性能只是一個(gè)參考值。很多人都知道力、質(zhì)量與加速度加速之間的關(guān)系，但汽車的加速性能與很多因素有

2、關(guān)。汽車性能參數(shù)中有許多和性能有關(guān)的數(shù)據(jù)，如功率，扭矩， 100km/h 加速時(shí)間等等。可是加速度是如何計(jì)算出來的呢？這不禁使我產(chǎn)生疑惑。二、課題目的了解影響汽車加速性能的主要因素有哪些，在得到相關(guān)知識(shí)的同時(shí)，能夠開發(fā)我們的創(chuàng)新思維，提高觀察能力和動(dòng)手能力。三、課題研究方法1.查找資料：上網(wǎng)查找，翻閱書報(bào)，收集資料。2.實(shí)地調(diào)查：對(duì)行人、司機(jī)的采訪。3.總結(jié)整理：整理資料，分析內(nèi)容。四、課題研究過程(一 )資料收集據(jù)網(wǎng)上資料，影響加速度性能的因素有如下幾個(gè)：1、汽車的重量2、發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩3、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速4、空氣阻力與地面的摩擦力等阻力. 扭矩扭矩是使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就是指發(fā)動(dòng)機(jī)從

3、曲軸端輸出的力矩。在功率固定的條件下它與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定范圍內(nèi)的負(fù)載能力。啟動(dòng)時(shí)或在山區(qū)行駛時(shí)，扭矩越高汽車運(yùn)行的反應(yīng)便越好。以同類型發(fā)動(dòng)機(jī)轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡力愈強(qiáng)，換擋次數(shù)愈少，對(duì)汽車的磨損也會(huì)相對(duì)減少。尤其在轎車零速啟動(dòng)時(shí)，更顯示出扭矩高者提升速度快的優(yōu)越性。在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，他們之間由連桿相連。在做工沖程我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)可以把連桿和曲軸的連接軸中心到曲軸旋轉(zhuǎn)中心的距離看做是力臂，氣缸做工向下運(yùn)動(dòng)就是力，力經(jīng)過連桿施加到曲軸上，驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，也就成了我們所說的扭矩。. 功

4、率功率是指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。功率越大轉(zhuǎn)速越高，汽車的最高速度也越高 ,常用最大功率來描述汽車的動(dòng)力性能。最大功率一般用公制馬力 (ps)或千瓦 (kw) 來表示， 1ps 等于 0.735kw。功率密度即比功率 ( 比功率是衡量汽車動(dòng)力性能的一個(gè)綜合指標(biāo)，具體是指汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與汽車總質(zhì)量比) 。（二）相關(guān)數(shù)據(jù)0-100km/h加速時(shí)間表1210.910865.4時(shí)間43.42.82.520bmw r 1200benze slamborghinigallardort500l車型車重發(fā)動(dòng)機(jī)排變速箱最大車量速lamborgh5.2l 中置 v10 自然吸ini1380氣發(fā)動(dòng)機(jī)5.26

5、檔 自 325km/gallardokg功率 419kw8000r/minl動(dòng)h扭矩 540nm6500r/minsmart1l 后置 l4 渦輪增壓fortwo770k發(fā)動(dòng)機(jī)1.05 檔半自155km/g功率 62kw 5250r/minl動(dòng)h扭矩120nm2000-4750r/min1.2l水平對(duì)置雙缸發(fā)bmwr 229k動(dòng)機(jī)1.26 速螺旋250km/1200 rtg功 率80.3kw 7500 l齒輪hr/min扭矩115.26nm6000r/minbuggetti8.0t中置 w164 渦輪增veyron1888壓發(fā)動(dòng)機(jī)8l7 檔雙離430km/kg功率 736kw 6000r/mi

6、n合h扭矩1250nm22005500r/min5.5l前置 v8 自然吸氣benzes 2199發(fā)動(dòng)機(jī)5.57 檔手自250km/500 lkg功率 285kw 6000r/minl一體h( 電子扭矩530nm限速 )28004800r/min對(duì)比發(fā)現(xiàn)，直接影響汽車加速性能的有汽車質(zhì)量，發(fā)動(dòng)機(jī)排量、布局、型式（決定功率和扭矩） ，變速箱的檔位（決定齒比的疏密，影響輸出功率）。( 三) 結(jié)果分析發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的。所以，汽車的最大扭矩往往與轉(zhuǎn)速同時(shí)標(biāo)記， 例如甲車最大扭矩150 牛頓米（4000 轉(zhuǎn)/ 分）、乙車最大扭矩 150 牛頓米（ 4500 轉(zhuǎn)/ 分），同樣是 150

7、 牛頓米的最大扭矩，兩車在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同的情況下，加速性能將有所區(qū)別。研究數(shù)據(jù)可知，一般發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間，區(qū)間越大，隨著加速轉(zhuǎn)速上升，最大扭矩保持輸出的時(shí)間更長(zhǎng)，因而百公里加速數(shù)據(jù)更優(yōu)秀。而 f1 賽車使用的均是 1.8t 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，除工藝精細(xì)外結(jié)構(gòu)與普通家用轎車無異， 但 f1 賽車之所以更迅猛的原因，是因?yàn)槠渥畲?18000 r/min 的最高轉(zhuǎn)速，有了更大的寬扭平臺(tái)，自然 f1 可以在大直道中加速到 323km/h 的極速。最大扭矩指標(biāo)對(duì)應(yīng)的是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而不是汽車的速度。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力要通過傳動(dòng)系統(tǒng)減速增扭，然后作用于驅(qū)動(dòng)輪，才會(huì)產(chǎn)生汽車加速所需要的力。不同車型的

8、傳動(dòng)系統(tǒng)不同，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭距相同的情況下，加速特性也不一定相同。多家汽車公司如 benze、bmw開發(fā)的 8 速自動(dòng)變速箱，通過更密的齒比來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的精巧輸送，確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在最佳轉(zhuǎn)速工作，實(shí)現(xiàn)充沛動(dòng)力與保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的雙贏。又如 vw開發(fā)的 6 速 7 速 dsg雙離合變速箱， 其擁有兩套相同的齒輪， ( 可以理解為 12 或 14 檔，但其中有七個(gè)檔位重復(fù) ) 當(dāng)?shù)谝惶X輪輸出動(dòng)力時(shí)，第二套齒輪在行車電腦的控制下處于待命狀態(tài)，換擋的實(shí)質(zhì)是兩套齒輪系統(tǒng)的互相切換，這樣有了更短的換擋時(shí)間，保證動(dòng)力的連續(xù)順滑輸出。汽車中還有許多其他的因素會(huì)影響汽車加速性能，如夏天開啟空調(diào)制冷系統(tǒng)后，車

9、輛會(huì)犧牲一部分的功率去驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)，在爬坡或超 程中，會(huì)明 的有汽 力不從心的感 ，而 代的b 以上中會(huì)有 多 子 ，部分也會(huì)影響加速性能。目前， 有通 在 上并 機(jī)的混合 力 型，由 機(jī)在最初即能 出95%以上的功率，汽 在加速 段通 機(jī) 機(jī)同 工作，會(huì)有更迅猛的加速表 。分析牛 第二定律f=maa= f ， 是加速度的定 式， m是 m的 量，所以整 廠商尤其是 生 廠家都會(huì) 行 的減重工作，例如使用 更 的碳 身，拆去無用的 子 如空 等等（ 是參加 wtcc，達(dá)喀 拉力 等才使用的） 。有效減小 m，加速度就會(huì)更大，而汽 界 有 似的如此描述，就是功率 量比。同上理 a 不只與 m有

10、關(guān)更與 f 有關(guān)，公式中的力 f 是合力，包括路面阻力、 阻 可能 有 增加汽 能而需要克服的引力。由于有 么多因素在起作用，那么想要求得汽 的百米加速度只能在理想條件下 行：假 汽 在平直路面上由靜止開始做勻加速運(yùn) ，阻力等于 重的 0.1 ， 汽 的 量 1 噸，如果要求在 10 秒內(nèi)速度從 0 加速到 100 公里 / 小 ， 由 v=atav2.778 m/ s2 ，t有牛 第二定律得f?=ma=2778 n考 阻力（ 1000 n）的影響， 力 f= f?+f=3778 n加速路段的長(zhǎng)度s=1 at2 =138.9 m2加速全程耗費(fèi)的功w=fs=524764.2 j功率為p=w = 52476.4 wt假設(shè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一直為4000 轉(zhuǎn)/ 分（實(shí)際上不可能），所需的扭矩為52476.4m= 40002 =125.3 n m60綜上，如果假設(shè)不變，由上述計(jì)算過程可知，所需的扭矩與車重成正比。即車重增加或減少，所需扭距成正比增減。五、課題研究結(jié)論要提高車輛加速性能，可著力于改善車輛質(zhì)量，采取輕量化手段；減少車輛的行進(jìn)阻力，可使用熱熔半熱熔的輪胎，采取流線型車身，使用空氣動(dòng)力學(xué)套件，改變后視鏡樣式；提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，優(yōu)化進(jìn)氣，提高壓縮比，采用燃油直噴技術(shù)等等。六. 收獲與體會(huì)雖然 0-1