太原科技大學(xué)交通運輸專業(yè)---課程設(shè)計任務(wù)書

1、太原科技大學(xué)Taiyuan University of Science and Technology課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱 汽車?yán)碚?設(shè)計題目 汽車動力性 設(shè) 計 人 時間：2011年 12月 19日 至 2012 年01月06 日目錄1.設(shè)計任務(wù)及要求12.車 輛 參 數(shù) 22.1車型三22.2車型五33. 車型三動力性能計算. . . 43.1驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖. 3.2最高車速amax. 3.3加速時間t. 3.4汽車加速度倒數(shù)圖.3.5汽車爬坡度圖.3.6汽車動力特性圖.3.7汽車百公里耗油曲線圖.3.8 綜合分析.4. 車型五動力性能計算. . .4.1驅(qū)動力-行駛阻

2、力平衡圖. 4.2最高車速amax. 4.3加速時間t. 4.4汽車加速度倒數(shù)圖.4.5汽車爬坡度圖.4.6汽車動力特性圖.4.7汽車百公里油耗曲線圖.4.8綜合分析.5.心得體會.6.參考文獻.一、交通運輸專業(yè)課程設(shè)計任務(wù)書要求：本次計算設(shè)計以小組為單位進行，每組計算兩種車型(大型車、小型車)。先通過手工計算并繪圖（選取5-8個特征點），然后計算機編程實現(xiàn)并繪圖，并打印計算說明書和程序。答辯時應(yīng)交上查閱資料，計算草稿，設(shè)計說明書。具體設(shè)計要求如下：1.汽車動力性經(jīng)濟性分析計算通過查閱收集有關(guān)資料，計算分析給定型號汽車的動力性能及燃油經(jīng)濟性，并繪出該車型的發(fā)動機外特性曲線，驅(qū)動力行駛阻力平衡圖

3、，動力特性圖，百公里油耗曲線等。根據(jù)計算結(jié)果和實際情況，分析該車型發(fā)動機參數(shù)和底盤性能參數(shù)匹配是否合理，并提出修改意見。2.汽車平均技術(shù)速度的分析計算通過計算給定型號汽車在假設(shè)給定路面上行駛的平均技術(shù)速度來分析該車型在實際運行中的應(yīng)用。3.參數(shù)有的車型參數(shù)不完整，請查閱相關(guān)資料或用經(jīng)驗公式計算選取，并經(jīng)手動計算分析后修正獲得。4.說明書全班統(tǒng)一設(shè)計格式（封面、目錄、版式。具體參照畢業(yè)設(shè)計說明書格式見校園網(wǎng)）；說明書內(nèi)容包括：任務(wù)書、目錄、各車型參數(shù)分析、計算、圖表、結(jié)論、設(shè)計體會等。車型三：東風(fēng)EQ1090E載貨汽車一、發(fā)動機EQ6100-1（附表一）Nmax=99kw(相應(yīng)轉(zhuǎn)速3000r/m

4、in)Mmax=353N.m(相應(yīng)轉(zhuǎn)速1400r/min)二、整車參數(shù)：1.尺寸參數(shù)：全長L=6910mm，全寬B=2470mm，全高H=2455mm，軸距L1=3950mm,前輪距B1=1810mm，后輪距B2=1800mm.2.重量參數(shù)（附表二）3.性能參數(shù)： 變速箱傳動比i1=7.31,i2=4.31,i3=2.45,i4=1.54,i5=1,i倒=7.66。主減速器比io=6.33。車輪：9.00-20。 三、使用數(shù)據(jù)： 滾動阻力系數(shù)f=0.03； 道路阻力系數(shù)：強度計算用=1 性能計算用=0.8 空氣阻力系數(shù)：Cd=0.8； 迎風(fēng)面積：A=0.78X寬X高； 傳動系效率：=0.9表一

5、：發(fā)動機參數(shù) 轉(zhuǎn)速n（r/min）1000120013001400160018002000240028003000耗油率b（g/(kw.h)）315.50312.79309.12307.90307.51306306.34310.65320.34328.53表二：重量參數(shù)空載滿載車重（kg）42509445前橋（kg）19302360后橋（kg）21506930 車型五：BJ122輕型載貨汽車一、發(fā)動機475Q（附表一）Nmax=66馬力(相應(yīng)轉(zhuǎn)速4500r/min)Mmax=11Kg.m(相應(yīng)轉(zhuǎn)速3000r/min)二、整車參數(shù)：1.尺寸參數(shù)：全長L=4425mm，全寬B=1695mm，全高H

6、=1795mm，軸距L1=2400mm,前輪距B1=1440mm，后輪距B2=1260mm.2.重量參數(shù)（附表二）3.性能參數(shù)： 變速箱傳動比i1=5.03,i2=2.73,i3=1.60,i4=1,i倒=5.46。主減速器比io=4.625。車輪：175R12子午線輕卡輪胎，滾動半徑261mm。 三、使用數(shù)據(jù)： 滾動阻力系數(shù)f=0.0165（v50km/h)； 道路阻力系數(shù)：強度計算用=1；性能計算用=0.8； 空氣阻力系數(shù)：Cd=0.05公斤.秒/(米)；迎風(fēng)面積：A=0.77X寬X高； 最大速度：Vmax=90km/h； 最大爬坡度：28%； 傳動系效率：=0.9表一：發(fā)動機參數(shù)轉(zhuǎn)速n（

7、r/min）10001500200025003000350040004500耗油率b（g/(kw.h)）272268258252256266270275表二：重量參數(shù)空載滿載車重（kg）12502445前橋（kg）7631091.5后橋（kg）4871353.5三、車型三動力性能計算 3.1驅(qū)動力行駛阻力平衡圖1) 取發(fā)動機參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速n（r/min）100012001400160018002000240028003000耗油率b（g/(kw.h)）315.5312.79307.9307.51306306.34310.65320.34328.532) 汽車的驅(qū)動力（單位為N）為： Ft=t

8、(3.1)其中車速（km/h）與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n (r/min)之間的關(guān)系為=0.377 (3.3)代入數(shù)據(jù)解得：序號一檔二檔三檔FtFtFt14.2628754.936.9616954.012.249637.4324.9329002.828.3517100.1614.699720.5135.7429168.079.7417197.5917.149775.8946.5628928.4511.1317056.3119.589695.5857.3828771.4612.5216963.7422.039642.9668.2128531.8313.9216822.4624.489562.6579.8462

9、7788.1716.716384.0029.389313.41811.4926730.5219.4815857.8434.278958.93912.3126040.5620.8715353.6036.728727.69序號四檔五檔FtFt119.476057.8129.993933.64223.376110.0335.993967.55327.266144.8541.983990.16431.166094.3747.983957.38535.056061.2953.983935.90638.956010.8159.993903.12746.745854.1471.973801.39854.53

10、5631.3383.973656.71958.425485.9789.973562.323) 汽車在良好路面上行駛時經(jīng)常遇到的滾動阻力和空氣阻力為 +=Gf+ （3.4）其中G=92900，f=0.03，Cd=0.8，A=4.72981030507090+281029943362391446504) 代入以上數(shù)據(jù)用計算機繪制驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖如圖3.1.a所示。 ig=7.31 4.31 2.45 1.54 1; for i=1:5n=600:10:3000;t=314.7799+55.6405.*n./1000-23.4432.*(n./1000).2+1.6852.*(n./1000)

11、.3;ua=0.377*0.504.*n./ig(i)./6.33;ft=t.*ig(i).*6.33*0.9./0.504;str=r,m,b,c,y;plot(ua,ft,str(i);grid onhold on;end ua=0:1:100;f=2787+0.23.*ua.2;plot(ua,f,g-) xlabel(速度（Km/h）),ylabel(驅(qū)動力（N/m）)title(驅(qū)動力行駛阻力平衡圖)3.2確定最高車速上圖是車型一驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖。由上圖可以清晰的看出不同車速的時候驅(qū)動力和行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高檔行駛時的最高車速，可以直接由Ft5與F的交點取得。因為此時

12、驅(qū)動力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。由圖中和計算可知，最大車速為68km/h3.3加速時間t3.3.1數(shù)學(xué)表達式dt= du (3.3.1.1 )a=du/dt=m/Ft-(Ff+Fw) (3.3.1.2) 其中=0.377 (3.3.1.3 )3.3.2換檔點的確定加速過程中的換擋時刻可根據(jù)各擋的a-ua曲線來確定。若一擋與二檔加速度曲線有交點，顯然應(yīng)在交點對應(yīng)車速換擋。若兩曲線不相交，則應(yīng)在一擋加速行駛到發(fā)動機轉(zhuǎn)速最高時換入二擋。3.4汽車加速度倒數(shù)圖繪制加速度倒數(shù)曲線圖如圖下圖所示從圖中可見加速到50km/h,從一檔到四檔即可完成，且各檔加速度的倒數(shù)無交點。積分過程可從速度為零

13、，用一檔的加速度倒數(shù)積分到一檔的最高車速，再用二檔的加速度倒數(shù)從速度一檔的最高車速積分到二檔的最高車速，以此類推。由上圖可得加速時間t=t1+t2+t3+t4=6.1535+6.8528+23.7705+75395=112.727s3.5汽車爬坡度圖3.5.1汽車爬坡度的定義汽車的爬坡能力是指汽車在良好路面上克服Ft+Fw后的余力全部用來克服坡度阻力時能爬上的坡度。3.6.2數(shù)學(xué)表達式 Fi=Ft - (Ff+Fw) (3.5.2.1 ) ） (3.5.2.2 ) (3.5.2.3 )爬坡度曲線圖ig=7.31 4.31 2.45 1.54 1; for i=1:5n=600:10:3000;

14、t=314.7799+55.6405.*n./1000-23.4432.*(n./1000).2+1.6852.*(n./1000).3;ua=0.377*0.504.*n./ig(i)./6.33;ft=t.*ig(i).*6.33*0.9./0.504;f=2787+0.23*ua.*ua;m=ft-f;z=m/92900;a=asin(z);b=tan(a);str=r,m,b,c,g-;plot(ua,b,str(i);grid onhold onend3.6動力特性圖3.6.1動力特性圖定義汽車在各檔下的動力因數(shù)與車速的關(guān)系稱為動力特性圖，在圖上，滾動阻力系數(shù)f-ua與直接擋D-ua

15、曲線的交點即為汽車的最高車速。3.6.2數(shù)學(xué)公式動力因數(shù)： D= (3.7.2.1 ) 其中G=944450，F(xiàn)w=代入數(shù)據(jù)的：序號一檔二檔三檔DDD14.260.309496.960.182412.240.1034524.920.312158.350.1839414.690.1042235.740.313919.740.1849417.140.1046646.560.3113411.130.1833619.580.1036357.380.3096012.520.1823022.030.1028668.210.3070013.920.1807124.480.1017879.850.298931

16、6.70.1758229.380.09859811.490.2874819.480.1699634.270.09417912.310.2800220.870.1644336.720.09135序12號四檔五檔DD119.470.0644829.990.04061223.370.0647235.990.04021327.260.0647141.980.03956431.160.0637347.980.03817535.050.0628853.980.03676638.950.0617859.990.03508746.740.0588171.970.03094854.530.0548983.970

17、.02578958.420.0524889.970.022763.6.3 繪制動力性曲線如圖所示： ig=7.31 4.31 2.45 1.54 1; for i=1:5n=600:10:3000;t=314.7799+55.6405.*n./1000-23.4432.*(n./1000).2+1.6852.*(n./1000).3;ua=0.377*0.504.*n./ig(i)./6.33;ft=t.*ig(i).*6.33*0.9./0.504;a=ft/92900;b=0.8*2.47*2.455*ua.*ua/21.15/92900;d=a-b;str=r,m,b,c,y;plot(

18、ua,d,str(i)grid onholdon;end由圖可得，最高爬坡度為：imax=0.3153.7汽車百公里耗油曲線圖3.7.1汽車等速百公里油耗公式(L/100Km)：Qs= (3.8.1 )其中=0.377最高檔時：i6=1，取Pe=90KW, pg=8.0序號nbQs1100029.99315.5139.972120035.99312.79115.703140041.98307.997.594160047.98307.5185.285180053.9830675.426200059.99306.3467.947240071.97310.6557.438280083.97320.3

19、450.769300089.97328.5348.593.7.2燃油消耗率曲線如圖所示： pe=32.76 39.55 46.53 52.74 59.02 65.04 75.99 85.29 89.02; b=315.5 312.79 307.9 307.51 306 306.34 310.65 320.34 328.53; p=polyfit(pe,b,3)p = 0.0003 -0.0372 1.0059 311.3199 pe1=20:1:100; b1=polyval(p,pe1); plot(pe,b,*,pe1,b1) 3.7.3 百公里油耗曲線如圖所示： ua=29.99 35.

20、99 41.98 47.98 53.98 59.99 71.97 83.97 89.97;b=315.5 312.79 307.9 307.51 306 306.34 310.65 320.34 328.53;qs=13.305.*b./ua;p=polyfit(ua,qs,2)p = 0.0303 -5.0397 259.5970 ua1=0:1:100;qs1=polyval(p,ua1);plot(ua,qs,*,ua1,qs1)3.8綜合分析（1）汽車動力性能汽車動力性能指標(biāo)包括三個方面：1 汽車最高車速Umax2 汽車的加速時間t3 汽車最大爬坡度 imax1. 汽車最高車速，uma

21、x有驅(qū)動力行駛阻力平衡圖可得 Umax=68km/h又3.1計算可知理論最高車速為89.97km/h，考慮該車的實際情況，汽車最高車速滿足要求2汽車最大爬坡度，imax汽車一檔時爬坡能力最強對汽車進行受力分析：此時由于車速很低因此可忽略空氣阻力，由受力平衡可得 Ft-Ff-Fi=0又由于正常道路坡度角不大sintan Gi=Ftmax-Gf i=Ftmax/G-f imax=29168.07/92900-0.03 i=0.284 克服該坡度時相應(yīng)的附著率附著率=Fx/Fz 忽略空氣阻力和滾動阻力得附著率=Fi/Fz=i*l/a=0.62（2） 燃油經(jīng)濟性汽車燃油經(jīng)濟形勢在保證汽車動力型的基礎(chǔ)上

22、，已經(jīng)可能少的的燃料消耗完成單位運輸工作量的能力。東風(fēng)EQ1090E載貨汽車行駛時等速百公里燃油消耗量如圖3.7.3由圖可知最高檔時隨著車速的提高，等速百公里燃油消耗量明顯降低。因此，貨車在不換擋的情況下，若道路條件好盡量高速行駛，從而降低燃油消耗量 四、車型五動力性能計算：4.1驅(qū)動力行駛阻力平衡圖1) 取發(fā)動機參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速n（r/min）10001500200025003000350040004500耗油率b（g/(kw.h)） 2722682582522562662702732) 汽車的驅(qū)動力（單位為N）為： Ft=t (4.1)其中車速（km/h）與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n (r/min)之間的

23、關(guān)系為=0.377 (4.2)代入數(shù)據(jù)解得：序號一檔二檔三檔FtFtFt14.2384637.79459313.32692.0726.34855911.694645.5919.952722.6938.46868715.594715.2526.592763.52410.57878419.484767.5033.242794.14512.69882423.784789.2739.892806.9614.8862427.224680.4246.542743.1716.92842331.174571.5753.192679.31819.03826335.074484.559.842628.28序號四檔

24、Ft121.281682.54231.911701.68342.551727.20453.191746.34563.831754.31674.461714.44785.101674.57895.741642.673) 汽車在良好路面上行駛時經(jīng)常遇到的滾動阻力和空氣阻力為 +=Gf+ （4.3）其中G=24450，f=0.016，Cd=0.5，A=2.342720405060708090100+425.425491.425541.925643.205755.6879.01013.5251159.1254) 代入以上數(shù)據(jù)繪制驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖如圖4.1.a所示。 ig=5.03,2.73,1.

25、60,1; for i=1:4;n=600:10:4500;t=104.4167+3.3290*(n/1000)-6.1213*(n/1000).2+5.3775*(n/1000).3-1.6480*(n/1000).4+0.1590*(n/1000).5;ua=0.377*0.261*n./ig(i)./4.625;ft=t.*ig(i).*4.625*0.9./0.261;str=r,m,b,c;plot(ua,ft,str(i);grid onhold on;end ua=0:1:100;f=403.425+0.0554.*ua.2;plot(ua,f,g-) xlabel(速度（Km/

26、h）),ylabel(驅(qū)動力（N/m）)title(驅(qū)動力行駛阻力平衡圖)4.2確定最高車速上圖是車型四驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖。由上圖可以清晰的看出不同車速的時候驅(qū)動力和行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高檔行駛時的最高車速 4.3加速時間t4.3.1數(shù)學(xué)表達式dt= du (4.3.1.1 )其中=0.377 (4.3.1.2 )4.3.2換檔點的確定加速過程中的換擋時刻可根據(jù)各擋的a-ua曲線來確定。若一擋與二檔加速度曲線有交點，顯然應(yīng)在交點對應(yīng)車速換擋。若兩曲線不相交，則應(yīng)在一擋加速行駛到發(fā)動機轉(zhuǎn)速最高時換入二擋。4.4汽車加速度倒數(shù)圖、繪制加速度倒數(shù)曲線圖如圖下圖所示從圖中可見加速到70km

27、/h,從一檔到四檔即可完成，且各檔加速度的倒數(shù)無交點。積分過程可從速度為零，用一檔的加速度倒數(shù)積分到一檔的最高車速，再用二檔的加速度倒數(shù)從速度一檔的最高車速積分到二檔的最高車速，以此類推。4.5汽車加速時間圖4.5.1數(shù)學(xué)表達式 可由以下公式計算加速時間 dt= du （4.5.1.1）a=du/dt=m/Ft-(Ff+Fw) （4.5.1.2） （3.5.1.3） 4.6汽車爬坡度圖4.6.1汽車爬坡度的定義汽車的爬坡能力是指汽車在良好路面上克服Ft+Fw后的余力全部用來克服坡度阻力時能爬上的坡度。3.6.2數(shù)學(xué)表達式 Fi=Ft - (Ff+Fw) （4.7.2.1 ） ） (4.7.2.

28、2 ) (4.7.2.3 )爬坡度曲線圖：4.6動力特性圖4.6.1數(shù)學(xué)公式動力因數(shù)： D= ( 4.6.2.1 ) 其中G=16230，F(xiàn)w=代入數(shù)據(jù)的：序號一檔二檔三檔DDD14.230.3467.790.187713.30.09726.340.3511.690.189719.950.110438.460.355115.590.192226.590.1113410.570.359019.480.194133.240.1116512.690.360523.780.194539.890.1109614.80.352227.220.189646.540.1069716.920.343831.17

29、0.184653.190.1026819.030.337135.070.180459.840.0987序號四檔D121.280.0677231.910.0671342.550.0662453.190.0644563.830.0617674.460.0564785.100.0506895.740.04464.6.3 繪制動力特性曲線如圖所示： ig=5.03,2.73,1.6,1; for i=1:4n=600:10:4500;t=104.4167+3.3290*(n/1000)-6.1213*(n/1000).2+5.3775*(n/1000).3-1.6480*(n/1000).4+0.15

30、90*(n/1000).5;ua=0.377*0.261*n/ig(i)/4.625;ft=t*ig(i)*4.625*0.9/0.261;a=ft/24450;b=0.5*0.77*1.695*1.795*ua.*ua/21.15/24450;d=a-b;str=r,m,b,c;plot(ua,d,str(i);grid onhold on;end 由圖可得，最高爬坡度為：imax= 0.32 %。4.7汽車百公里耗油曲線圖4.7.1汽車等速百公里油耗公式(L/100Km)：Qs= (4.7.1 )其中=0.377最高檔時：i4=1，取Pe=45, pg=7序號nbQs1100021.282

31、7280.552150031.9126852.933200042.5525838.224250053.1925229.865300063.8325625.286350074.4626622.487400085.1027020.008450095.7427518.104.7.2燃油消耗率曲線如圖所示： x=9.94 15.07 20.41 25.79 31.10 35.45 39.59 43.67;y=272 268 258 252 256 266 270 275;p=polyfit(x,y,2)p = -0.0003 0.0328 -1.1476 14.7524 209.7059 x1=5:1

32、:50;y1=polyval(p,x1);plot(x,y,*,x1,y1) 4.7.3 百公里油耗曲線如圖所示： b=272 268 258 252 256 266 270 275;ua=21.28 31.91 42.55 53.19 63.83 74.46 85.10 95.74;q=6.3025.*b./ua;p=polyfit(ua,q,2)p = 0.0161 -2.6131 124.2180 ua1=0:1:100; q1=polyval(p,ua1); plot(ua,q,*,ua1,q1) 3.8 綜合分析（1）汽車動力性汽車動力性能主要包括三個指標(biāo)1汽車最高車速Umax2汽車的加速時間t3汽車最大爬坡度 imax1汽車最高車速Umax最高車速在最高檔位達到 此時不考慮坡度阻力與加速阻力對此時汽車進行受力分析得 Ft=Ff+Fw Ft=t +=Gf+T= 104.4167+3.3290（）-