汽車(chē)運(yùn)用工程課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號(hào)： 201330302035 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：長(zhǎng)城M4 1.5L 2015款舒適型汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)計(jì)算學(xué)生姓名：王俁喧 學(xué) 院：能源與動(dòng)力工程學(xué)院班 級(jí)：交通運(yùn)輸13-2班指導(dǎo)教師：趙 丹 平 2017 年 1月 9 日內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱(chēng)： 汽車(chē)運(yùn)用工程 學(xué)院： 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 班級(jí)： 交通運(yùn)輸13-2 班 學(xué)生姓名： 王俁喧 學(xué)號(hào)： 201330302035 指導(dǎo)教師： 趙丹平 一、題目長(zhǎng)城M4 1.5L 2015款舒適型汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)計(jì)算二、目的和意義 汽車(chē)運(yùn)用工程課程是交通運(yùn)輸本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程。而汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)

2、性又是汽車(chē)運(yùn)用工程課程最基本、最重要的內(nèi)容之一。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，使學(xué)生全面掌握汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)計(jì)算。從而培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，獨(dú)立分析、獨(dú)立思考，熟練使用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言完成設(shè)計(jì)、計(jì)算的能力，從而達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。 三、要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、圖紙量、工作量要求等） 1原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)：通過(guò)查閱汽車(chē)工程手冊(cè)及其他文獻(xiàn)自選參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)外特性、裝載質(zhì)量、整備質(zhì)量、總質(zhì)量、車(chē)輪半徑、傳動(dòng)系效率、滾動(dòng)阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)×迎風(fēng)面積、主減速器速比、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、兩個(gè)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、四個(gè)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、變速器速比、軸距、質(zhì)心至前軸距離、質(zhì)心高度等。2設(shè)計(jì)要求、工

3、作量要求： 汽車(chē)動(dòng)力性設(shè)計(jì)計(jì)算繪制汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖； 求汽車(chē)的最高車(chē)速、最大爬坡度；繪制加速度倒數(shù)曲線；繪制汽車(chē)動(dòng)力因數(shù)特性曲線； 繪制檔起步，由低速加速至高速的車(chē)速時(shí)間曲線。 汽車(chē)使用經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)計(jì)算完成等速百公里油耗的計(jì)算和分析。撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，主要說(shuō)明該課程設(shè)計(jì)計(jì)算的思想、方法、解決問(wèn)題步驟、結(jié)果分析等。 提出對(duì)該課程建議和意見(jiàn)。四、工作內(nèi)容、進(jìn)度安排 第18周：明確本課程設(shè)計(jì)的目的和要求，查閱參考資料；確定設(shè)計(jì)方案及計(jì)算方法。第19,20周：在熟悉計(jì)算過(guò)程的基礎(chǔ)上，通過(guò)手算完成動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性計(jì)算工作，并撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。注意：每條曲線至少8個(gè)點(diǎn)。五、主要參考文獻(xiàn)1高延

4、齡.汽車(chē)運(yùn)用工程.北京.人民交通出版社.第三版.2陳家瑞.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及原理. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.第三版. 3余志生.汽車(chē)?yán)碚?北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 第三版. 4余志生.汽車(chē)工程手冊(cè).人民交通出版社審核意見(jiàn)系（教研室）主任（簽字） 趙明智 指導(dǎo)教師下達(dá)時(shí)間 2016 年 12 月 23 日指導(dǎo)教師簽字：_摘 要隨著中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)能的不斷壯大，各國(guó)車(chē)企越來(lái)越看重中國(guó)市場(chǎng)，紛紛加大在華投入新車(chē)型的力度，因此，消費(fèi)者可選擇的車(chē)型也越來(lái)越多了。動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性作為衡量一輛汽車(chē)性能的兩個(gè)很重要的指標(biāo)，對(duì)其的設(shè)計(jì)計(jì)算是進(jìn)行汽車(chē)設(shè)計(jì)和性能研究的一種有效手段。它可以代替大量的整車(chē)道路試驗(yàn)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

5、階段就能對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測(cè)具有速度快、精度高、時(shí)間省等優(yōu)點(diǎn)可以大大縮短研制過(guò)程和費(fèi)用。此外運(yùn)用模擬技術(shù)可以比較深入地研究汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的各參數(shù)對(duì)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響并可針對(duì)不同的使用條件運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理尋求汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的最合理分配方案。汽車(chē)運(yùn)用工程課程是交通運(yùn)輸本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干課程，而對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性是兩個(gè)非常重要的指標(biāo)汽車(chē)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)計(jì)算是進(jìn)行汽車(chē)設(shè)計(jì)和性能研究的一種有效手段。它可以代替大量的整車(chē)道路試驗(yàn)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就能對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，具有速度快、精度高、時(shí)間省等優(yōu)點(diǎn)，可以大大縮短研制過(guò)程和費(fèi)用。本文主要闡述了汽車(chē)內(nèi)各參數(shù)

6、對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的影響，以及汽車(chē)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了其各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了技術(shù)分析，它們能綜合反映出某一款車(chē)的性能高低。本文正是通過(guò)計(jì)算一款車(chē): 長(zhǎng)城M4 1.5L 2015款舒適型的動(dòng)力性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定該款車(chē)的性能是否得到充分發(fā)揮，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)其傳動(dòng)系參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)對(duì)優(yōu)化前后整車(chē)性能的對(duì)比分析，判斷是否達(dá)到在動(dòng)力性能與燃油經(jīng)濟(jì)性之間達(dá)到一個(gè)較優(yōu)平衡。關(guān)鍵詞：動(dòng)力性；燃油經(jīng)濟(jì)性；設(shè)計(jì)計(jì)算目 錄第一章 汽車(chē)原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)11.1汽車(chē)技術(shù)參數(shù)表11.2發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖1第二章 轎車(chē)動(dòng)力性的分析計(jì)算22.

7、1汽車(chē)動(dòng)力性的計(jì)算22.1.1繪制驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖22.1.2 最高車(chē)速與最大爬坡度的計(jì)算52.1.3繪制汽車(chē)動(dòng)力因數(shù)特性曲線圖72.1.4 繪制加速度倒數(shù)曲線各檔82.1.5繪制二檔起步加速的車(chē)速-時(shí)間曲線10第三章 汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算11參考文獻(xiàn).12計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果第一章 汽車(chē)原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)1.1長(zhǎng)城M4 1.5L 2015款舒適型汽車(chē)技術(shù)參數(shù)表發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)整備質(zhì)量裝載質(zhì)量總質(zhì)量（M）最大功率（P）最大扭矩前后輪規(guī)格GW4G151106kg375 kg1481 kg78kw138N*m205/60 R16質(zhì)心至前軸距離(a)軸距(L)車(chē)輪滾動(dòng)半徑(r)傳動(dòng)系效率(t)滾動(dòng)阻力系數(shù)(f

8、)空氣阻力系數(shù)(Cd)迎風(fēng)面積(A)1.067 m2.383 m0.326m0.900.0140.32.794m2質(zhì)心高度(hg)主減速器速比(i0)一檔速比（ig1）二檔速比（ig2）三檔速比（ig3）四檔速比（ig4）五檔速比（ig5）0.64 m4.31335451.9051.310.970.816壓縮比后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw2前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw1飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量If10.51.6 kgm21.6 kgm20.16kgm21.2發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖 圖1-1 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線圖圖1-2 發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線 原 始 數(shù) 據(jù)第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果第二章 轎車(chē)動(dòng)力性的分析計(jì)算2.1汽車(chē)動(dòng)力性的計(jì)算2.1.1繪制

9、驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖（1）變速器下各檔的速度轉(zhuǎn)換 （1）其中：為車(chē)輪滾動(dòng)半徑，m; 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；為主減速速比；為變速箱各檔速比，為檔位數(shù)；在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速）曲線上選取9個(gè)點(diǎn)，在根據(jù)公式算出各檔驅(qū)動(dòng)輪的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。見(jiàn)表2-1 第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（2）各檔轉(zhuǎn)矩與牽引力的轉(zhuǎn)換 汽車(chē)的牽引力： （2）其中：為對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)輸出使用扭矩，Nm； 為傳動(dòng)效率。在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速）曲線上選取9個(gè)點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值代入公式算出各檔驅(qū)動(dòng)輪的對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力。見(jiàn)表2-1,（3）汽車(chē)的空氣阻力與滾動(dòng)阻力之和 （3）其中：FW為空氣阻力；為空氣阻力系數(shù)；A為汽車(chē)迎風(fēng)面積（m2）。

10、 其中：mg 為滿載汽車(chē)總重(N)； 為滾動(dòng)阻力系數(shù)；汽車(chē)的行駛阻力之和Fr為： 各擋行駛阻力與車(chē)速的關(guān)系，見(jiàn)表2-2 第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（4）基本數(shù)據(jù)表 2-1 各檔驅(qū)動(dòng)力速度的計(jì)算Ttqne1擋Ft1擋ua2擋Ft2擋ua3擋Ft3擋ua4擋Ft4擋ua5擋Ft5擋ua121 20005107.516.12744.629.91887.443.51397.658.81175.669.81262500 5318.520.12858.137.41965.354.41455.373.41224.287.3128 3000 5403.124.12903.444.91996.565.31478.48

11、8.11243.6104.8131 3500 5529.628.12971.552.42043.376.11513.1102.81272.8122.2136 4000 5740.732.23084.959.82121.3 871570.8117.51321.4139.713845005825.136.23130.367.32152.597.91593.9132.21340.8157.11375000 5782.940.23107.674.82136.9108.81582.4146.91331.1174.613455005656.344.23039.582.32090.1119.61547.71

12、61.61301.9192.112460005234.248.22812.789.81934.2130.51432.2176.31204.8209.5表 2-2 各檔行駛阻力速度的計(jì)算Ttqne1擋Fr1擋ua2擋Fr2檔ua度3擋Fr3擋ua4擋Fr4擋ua5擋Fr5擋ua1212000220.6 16.1252.9 29.9303.8 43.5383.7 58.8455.8 69.81262500 227.9 20.1278.7 37.4358.3 54.4482.1 73.4596.0 87.3128 3000 237.0 24.1310.2 44.9424.8 65.3603.2 88

13、.1767.5 104.8131 3500 247.6 28.1347.4 52.4502.7 76.1746.3 102.8968.9 122.2136 4000 260.2 32.2389.7 59.8593.4 87911.5 117.51202.7 139.71384500274.2 36.2438.3 67.3696.1 97.91098.7 132.21466.0 157.11375000 289.8 40.2492.7 74.8811.0 108.81307.9 146.91762.1 174.61345500307.0 44.2552.8 82.3936.9 119.61539

14、.2 161.62089.4 192.11246000325.8 48.2618.6 89.81075.9 130.51792.5 176.32445.7 209.5圖2-1汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖各檔驅(qū)動(dòng)力、行駛阻力、速度的計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2-1，表2-2第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（5）汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖圖2-1 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖2.1.2 最高車(chē)速與最大爬坡度的計(jì)算（1）最高車(chē)速計(jì)算最高車(chē)速是指汽車(chē)在平直、良好道路上所能達(dá)到的平均最高行駛車(chē)速。a 理論最高車(chē)速計(jì)算只有當(dāng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡時(shí)，車(chē)速才達(dá)到最高。根據(jù)最高檔驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡方程可得= + 圖2-1汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力

15、-行駛阻力平衡圖第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果= （4）帶入原始數(shù)據(jù)到公式（4）可求得=142.8km/h。這個(gè)即為理論最高車(chē)速。b 實(shí)際最高車(chē)速由汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力-阻力平衡圖可知，當(dāng)五檔的驅(qū)動(dòng)力曲線與阻力曲線相交時(shí)對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)的車(chē)速即為汽車(chē)的實(shí)際最高車(chē)速為148km/h。（2）最大爬坡度汽車(chē)最大爬坡度是指汽車(chē)在良好路面克服（Ff+FW）后剩余全部動(dòng)力用來(lái)克服坡度阻力時(shí)所能爬上的最大坡度imax。Fi=Gsinmax=Ft-(Ff+Fw)max= sin-1 （Ft-(Ff+FW)）/G （5）由驅(qū)動(dòng)力-行駛阻力平衡圖可得 , Ft-(Ff+Fw)=5604.5N，代入公式（5）可算得max=0.0618ra

16、dimax=tanmax=41.8 %uamax=142.8km/hmax=0.0618radimax=41.8%第 頁(yè)計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果2.1.3 繪制汽車(chē)動(dòng)力因數(shù)特性曲線圖（1）動(dòng)力因素的計(jì)算 （6） 在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線上選取9個(gè)點(diǎn)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力與空氣阻力，然后根據(jù)公式（6）算出各檔對(duì)應(yīng)的動(dòng)力因素點(diǎn)。數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-3所示。（2）滾動(dòng)阻力系數(shù)的確定f=f0(1+uai/19440) （7）取f0=0.014據(jù)公式（7）算出對(duì)應(yīng)車(chē)速下的滾動(dòng)阻力系數(shù)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-3所示。（3）基本數(shù)據(jù)表ne200025003000350040004500500055006000G14810Fw1擋13

17、.2620.5629.6640.2652.8666.8682.4699.66118.462擋45.5671.36102.86140.06182.36230.96285.36345.46411.263擋96.46150.96217.46295.36386.06488.76603.66729.56868.564擋176.36274.76395.86538.96704.16891.361100.561331.861585.165擋248.46388.66560.16761.56995.361258.661554.761882.062238.36Ft1擋5107.55318.5503.15529.65

18、740.75825.15782.95656.35234.22擋2744.62858.12903.42971.53084.93130.33107.63039.52812.73擋1887.41965.31996.52043.32121.32152.52136.92090.11934.24擋1397.61455.31478.41513.11570.81593.91582.41547.71432.25擋1175.61224.21243.61272.81321.41340.81331.11301.91204.8D1擋0.344 0.3580.320.3710.3840.3890.3850.3750.34

19、52擋0.1820.1880.1890.1910.1960.1960.1910.1820.1623擋0.1210.1230.1200.1180.1170.1120.1040.0920.0724擋0.0820.0800.0730.0660.0590.0470.0330.0155擋0.0630.0560.0460.0350.0220.006計(jì)算動(dòng)力因素基本數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2-3第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（4）汽車(chē)動(dòng)力因素特性曲線圖2-2 汽車(chē)動(dòng)力因素特性曲線2.1.4 繪制加速度倒數(shù)曲線各檔（1）各檔汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的確定 其中:Iw為車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（IW=1.6+1.6=3.2）；If飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（If

20、=0.16）將數(shù)據(jù)代入公式可得1=1.497；2=1.148；3=1.085；4=1.061；5=1.052（2）各檔加速度的確定其中Di-f汽車(chē)動(dòng)力因素特性曲線中選取9個(gè)點(diǎn)讀出，在將各檔的代入求得對(duì)應(yīng)的加速度。見(jiàn)表2-4所示（3）各檔加速度倒數(shù)的確定將上面求得的各個(gè)檔位的加速度求倒數(shù)，就能得到相應(yīng)的數(shù)值。見(jiàn)表2-4所示1=1.4972=1.1483=1.0854=1.0615=1.052第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（4）基本數(shù)據(jù)表ne200025003000350040004500500055006000a1擋2.2042.2982.0442.3782.4652.4982.4722.4052.198

21、2擋1.4551.5071.5161.5241.5591.5591.5071.4201.2373擋0.9770.9860.9490.9220.9030.8390.7470.6270.4244擋0.6220.5840.50.4150.330.1890.0285擋0.4280.3520.2280.0950.0211/a1擋0.4540.4350.4890.4210.4060.40.4050.4160.4552擋0.6870.6640.660.6560.6410.6410.6640.7040.8083擋1.0241.0141.0531.0851.1071.1921.3391.5962.3594擋1.

22、6081.7112.0022.4113.0315.30535.3675擋2.3382.8434.38310.52D1擋0.344 0.3580.0320.3710.3840.3890.3850.3750.3452擋0.1820.1880.1890.1910.1960.1960.1910.1820.1623擋0.1210.1230.1200.1180.1170.1120.1040.0920.0724擋0.0820.0800.0730.0660.0590.0470.0330.0155擋0.0630.0560.0460.0350.0220.006（5）繪制加速度倒數(shù)曲線圖圖2-3 加速度倒數(shù)曲線圖計(jì)

23、算加速度倒數(shù)基本數(shù)據(jù)。第 頁(yè)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果2.1.5 繪制二檔起步加速的車(chē)速-時(shí)間曲線（1）加速時(shí)間計(jì)算公式 由加速度曲線可知，二檔時(shí)加速度變化不大，故可認(rèn)為是常數(shù)，即1/a為常數(shù)，則（2）基本數(shù)據(jù)表2-5 加速時(shí)間數(shù)據(jù)表速度變化30-3535-4242-5151-6161-7373-89Km加速時(shí)間ti3.324.625.9046.417.69210.256s累加時(shí)間3.327.9413.84420.25427.94638.202s（3）二檔起步加速度-速度曲線圖圖2-4 二檔起步加速的車(chē)速-時(shí)間曲線t1=3.32st2=4.62st3=5.904st4=6.41st5=7.692st6=1

24、0.256s第 頁(yè)計(jì)算過(guò)程計(jì)算結(jié)果第三章 汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算(1)基本數(shù)據(jù)表3-1 汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性基本數(shù)據(jù)表ner/min2500300035004000450050005500ua5km/h62.173.985.297.3109.9121.7133.9beg/(kw/h)265255260260270281308Pekw33404858657177QsiL/100km19.7219.3320.5221.7122.3722.9624.79（2）最高檔等速百公里油耗計(jì)算 其中： 為燃料的密度（kg/L） g為重力加速度(m/s2)，對(duì)于汽油來(lái)說(shuō)，g可取7.0N/L代入Pe和be數(shù)值可算出對(duì)應(yīng)的油耗值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-5（3）最高檔等速百公里油耗曲線圖圖3-1 等速百公里油耗曲線圖 Qs1=19.72L/100kmQs2=19.33L/100kmQs3=20.52L/100kmQs4=21.71 L/100kmQs5=22.37 L/100kmQs6=22.96 L/100kmQs7=24.79 L/100km第 頁(yè)參考文獻(xiàn)1高延齡.汽車(chē)運(yùn)用工程.北京.人民交通出版社.第三版.2陳家瑞.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造及原理. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.第三版.3余志生.汽車(chē)?yán)碚?北京. 機(jī)