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发动机在转速n下发出的转矩Te经汽车传动系传递到驱动轮上的驱动力Ft按下式计算:
Ft?Te?ig?i0??Trr (3-5)
式中 Ft——汽车驱动力,N;
Te——发动机转矩,N.m; i0——主减速器速比,io=5.0;
?T——传动系效率, 0.89
在驱动轮不打滑的情况下,发动机转速n所对应的汽车车速ua(km/h)为: ua?0.377nrr (3-6) igi0式中 n——发动机转速,r/min; ig,i0,rr——同式(1.3)说明。 滚动阻力Ff:
Ff?magcos?f (3-7) 式中 g——重力加速度,g=9.8m/s2; ?——坡道的坡度角,?;
f——滚动阻力系数,同式(1-1)说明;
空气阻力Fw:
1 Fw?CDA?ua2 (3-8)
2式中 CD——空气阻力系数,CD=0.9;
A——迎风面积,即汽车行驶方向的投影面积, A=2?3m;
2?——空气密度,一般??1.2258N.s2.m?4;
ua——汽车行驶速度,m/s。
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若ua以km/h计,则 Fw?坡度阻力Fi:
CDA2ua 21.15 Fi?magsin? (3-9) 坡道的坡度为i时 ??arctani 加速阻力Fj:
Fj??madu (3-10) dt式中 ?——汽车旋转质量换算系数,?按式??1??1??2ig2估算,取
?1??2?0.04,ig 为变速器速比;
ma——汽车总质量,ma=11000kg;
du——汽车行驶加速度,m/s2。 dt3.12汽车的行驶性能曲线
通过计算各档车速对应的发动机转速n,由发动机外特性曲线可得到相应的发动机转矩Te,由式(3-1)可求得汽车的驱动力Ft,由式(3-3)和(3-4)可求得Ff?Fw,再作出汽车的行驶性能曲线(图2)。计算数据见表3-1。
表3-1 汽车驱动力与行驶阻力计算列表
车速ua(km/h) 5 7.2 1360 830 52588.8 2169 12.5 1359 825 9.4 1775 735 46569.6 2179 16.3 1772 740 11.6 2191 670 42451.2 2190 20.1 2185 660 13.8 2600 610 38649.6 2205 23.7 2580 620 n(r/min) 944 一档传动比7.285 Te(N.m) Ft(N) 630 39916.8 Ff?Fw(N) 2162 车速(km/h) 8.7 二档传动比4.193 n(r/min) 940 Te(N.m) 610 16
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Ft(N) 22246.7 30087.8 2196 20.9 1346 830 17936.3 2268 33.8 1370 828 11252.5 2448 43.8 1357 830 8623.7 2646 52.6 1364 825 7175.9 2862 17
26987.8 2224 27.2 1752 745 16099.5 2345 44.0 1783 750 10192.5 2650 57.0 1766 745 7740.6 2985 68.4 1773 765 6654 3350 24070.2 2259 33.5 2158 635 13722.4 2443 54.2 2196 650 8833.5 2906 70.2 2175 675 7013.3 3414 84.2 2183 670 5827.7 3966 22611.4 2299 39.9 2570 615 13290.2 2562 64.2 2600 600 8154 3208 83.2 2580 625 6493.8 3927 100 2592 640 5566.7 4709 Ff?Fw(N) 2175 车速(km/h) 14.6 n(r/min) 930 三档传动比2.485 Te(N.m) Ft(N) 615 13290.2 Ff?Fw(N) 2210 车速(km/h) 23.6 n(r/min) 950 四档传动比1.563 Te(N.m) Ft(N) 620 8425 Ff?Fw(N) 2298 车速(km/h) 30.6 n(r/min) 940 五档传动比1.195 Te(N.m) Ft(N) 615 6389.9 Ff?Fw(N) 2395 车速(km/h) 36.8 n(r/min) 945 六档传动比1 Te(N.m) Ft(N) 630 5479.7 Ff?Fw(N) 2502 太原科技大学课程设计
坡度阻力Fi?magsin?随坡度角?的增加而增大,且与变速器档位和车速无关。坡度与爬坡阻力的关系见表3-2。
表3-2 不同坡度时的坡度阻力
坡度(%) 坡度阻力3 15899.7 21 108872.2 6 31755.7 24 123566.6 9 47524.8 27 137922.3 12 63163.6 30 151900 15 78629.2 33 165461.3 18 93879.4 36 178569.2 Fi(N) 坡度(%) 坡度阻力Fi(N) 3.13汽车的加速性能计算
汽车在水平路面上加速行驶时驱动力与行驶阻力平衡方程式
Ft?Ff?FW?Fj (3-8) 或Fj???ma?a?Ft?Ff?FW,由此可得
a?Ft?Ff?FW??ma (3-9)
式中 ?——汽车旋转质量换算系数,?按式??1??1??2ig2估算,取
?1??2?0.04,ig 为变速器速比;
Ft、Ff、FW、ma如前所述。 得,t??dt??0tu2u1du11dua a?a dt?dua (3-10) adta通过上式可求得汽车从初始车速u1全力加速到u2的加速时间t。
由式(3.8)、(3.9)和汽车的行驶性能曲线可以作出连续换档加速时间曲线(图3)、加速度曲线(图4)、加速度倒数曲线(图5)。计算数据见表3-3。
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表3-3 汽车连续换档加速时间曲线计算列表
车速ua(km/h) Ft(N) 5 39916.8 2162 7.2 52588.8 2169 9.4 46569.6 2179 3.16 11.6 42451.2 2190 13.8 38649.6 2205 Ff?Fw(N) 一档传动比7.285 ? a(m/s2) 12(s/m) a车速ua(km/h) Ft(N) 1.086 0.921 8.7 22246.7 2175 1.451 0.689 12.5 30087.8 2196 1.277 0.783 16.3 26987.8 2224 1.74 1.158 0.863 20.1 24070.2 2259 0.761 1.314 23.7 22611.4 2299 二档传动比4.193 Ff?Fw(N) ? a(m/s2) 12(s/m) a车速ua(km/h) Ft(N) 1.049 0.954 14.6 13290.2 2210 1.457 0.686 20.9 17936.3 2268 1.398 0.715 27.2 16099.5 2345 1.29 1.139 0.878 33.5 13722.4 2443 1.016 0.942 39.9 13290.2 2562 Ff?Fw(N) 三档传动比2.485 ? a(m/s2) 12(s/m) a车速ua(km/h) Ft(N) 0.781 1.281 23.6 8425 2298 1.104 0.906 33.8 11252.5 2448 0.969 1.032 44.0 10192.5 2650 1.14 0.795 1.258 54.2 8833.5 2906 0.756 1.323 64.2 8154 3208 四档传动比1.563 Ff?Fw(N) ? a(m/s2) 12(s/m) a0.489 2.047 30.6 6389.9 2395 0.702 1.424 43.8 8623.7 2646 0.601 1.663 57.0 7740.6 2985 1.10 0.473 2.116 70.2 7013.3 3414 0.394 2.535 83.3 6493.8 3927 五档传动比1.195 车速ua(km/h) Ft(N) Ff?Fw(N) ? 19