整車動力性計算校核報告(18AT-142-4703兩驅(qū))_V1_TJI_GJY_B35-1

1、 Professional密級: 編號： 整車動力性計算校核報告 本報告針對1.8T汽油機(jī)+4HP20自動變速器(4HP20主減速比：4.703，前輪驅(qū)動)項目名稱： B35-1車型整車設(shè)計開發(fā)項目代碼： 編制： 日期： _校對： 日期： _審核： 日期： _批準(zhǔn)： 日期： _上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司2009年04月 I Professional目 錄1概述12汽車動力性計算基本方法12.1 驅(qū)動力計算方法12.2 行駛阻力計算方法12.3 加速度曲線及加速時間計算方法231.8T+4HP20動力性計算用參數(shù)33.1 動力性計算用基本參數(shù)33.2 整車質(zhì)量狀態(tài)33.3 發(fā)動機(jī)參數(shù)及外特性曲

2、線33.4 液力變矩器參數(shù)53.5 迎風(fēng)面積53.6動力傳動系統(tǒng)效率53.7 滾動阻力系數(shù)641.8T+4HP20動力性計算64.1 1.8T與4HP20自動變速器聯(lián)合輸出特性計算64.2 最高車速計算84.3 動力特性圖94.4 功率平衡圖94.5 加速時間曲線圖104.6 爬坡性能分析105總結(jié)11參考文獻(xiàn)12版本日期作者更改記錄批準(zhǔn)V12009.04.02高俊陽起草1.8T+4HP20動力性計算校核報告1 概述汽車作為一種運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。動力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能。動力性的好壞，直接影響到汽車的使用性能。因此在新車開發(fā)階段，必須進(jìn)行

3、動力性計算，以預(yù)測設(shè)計方案是否滿足設(shè)計目標(biāo)和使用要求。下面根據(jù)汽車?yán)碚搶35-1車型匹配1.8T汽油機(jī)+4HP20自動變速器時的動力性相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行計算校核分析。2 汽車動力性計算基本方法汽車動力性能計算的主要依據(jù)是汽車的驅(qū)動力和行駛阻力之間的平衡關(guān)系，汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡方程為（2-1）其中,驅(qū)動力；滾動阻力；空氣阻力；坡道阻力；加速阻力。下面對上述驅(qū)動力和行駛阻力的計算方法以及各個曲線的計算繪制方法進(jìn)行簡要說明。2.1 驅(qū)動力計算方法在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速特性、傳動系統(tǒng)傳動比及效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積以及汽車的質(zhì)量等確定后，便可確定汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡關(guān)系。驅(qū)動力（2-2）其中

4、：MT液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩，單位為Nm；變速器各個擋位的傳動比；主減速器速比；動力傳動系統(tǒng)機(jī)械效率；車輪滾動半徑，單位為m。2.2 行駛阻力計算方法行駛阻力分為滾動阻力，空氣阻力，坡道阻力和加速阻力四種： 滾動阻力（2-3）其中,汽車計算載荷工況下的質(zhì)量，單位為kg；重力加速度，單位為m / s2；滾動阻力系數(shù)；道路坡角，單位為rad；車輪滾動半徑，單位為m?？諝庾枇Γ?-4）其中空氣阻力系數(shù)；迎風(fēng)面積，單位為m2；汽車行駛速度，單位為km/h。坡道阻力（2-5）其中計算載荷工況下汽車的質(zhì)量，單位為kg；重力加速度，單位為m/s2；道路坡角，單位為rad。加速阻力（2-6）其中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)

5、；計算載荷工況下汽車的質(zhì)量，單位為kg；汽車行駛加速度，單位為m/s2。在進(jìn)行不同擋位的驅(qū)動力和阻力計算時，還需要知道汽車速度ua與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系：（2-7）其中，汽車行駛速度，單位為km/h；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為rpm；主減速器傳動比；變速器各個擋位的傳動比；車輪的滾動半徑，單位為m。根據(jù)上述公式，我們還可以方便地計算出汽車在任意發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位下的驅(qū)動力、行駛阻力。2.3 加速度曲線及加速時間計算方法汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時能產(chǎn)生的加速度來評價。汽車加速時，驅(qū)動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力以外，主要用來克服加速阻力，此時不考慮坡道阻力（=0）。根據(jù)公式（2-1）

6、、（2-6），可以得到如下公式：（2-8）所以，加速時間（2-9）根據(jù)以上公式，通過數(shù)值積分方法對上式進(jìn)行積分求解，就可以得到所需要的加速時間。3 1.8T+4HP20動力性計算用參數(shù)3.1 動力性計算用基本參數(shù)表1所示為B35-1車型動力性計算用參數(shù)列表。表 1 動力性計算用參數(shù)表項目參數(shù)值備注發(fā)動機(jī)型號1.8T汽油機(jī)變速箱形式4HP20B4HP20A四檔自動變速器傳動比變速器一擋2.724HP20A為四驅(qū)變速器，4HP20B為前驅(qū)變速器，兩者速比一致。二擋1.48三擋1.00四擋0.72主減速比4.703滿載質(zhì)量2255四驅(qū)形式2170前驅(qū)形式自動變速器傳動效率 1、4檔為89%；2、3檔

7、為91%空氣阻力系數(shù)0.4根據(jù)CAE初步計算迎風(fēng)面積（m2）2.505外表面投影滾動阻力系數(shù)經(jīng)驗公式車輪滾動半徑（m）0.351225/70R163.2 整車質(zhì)量狀態(tài)汽車進(jìn)行最高車速、啟動性能、爬坡、加速性能等試驗時，裝載質(zhì)量均為廠定最大裝載質(zhì)量或使試驗車處于廠定最大總質(zhì)量狀態(tài)。汽車滿載即為整備質(zhì)量加上所有乘員及其行李的總質(zhì)量，在進(jìn)行B35-1車型的動力性計算時，整車質(zhì)量確定為滿載狀態(tài)。3.3 發(fā)動機(jī)參數(shù)及外特性曲線B35-1車型采用的是1.8T汽油發(fā)動機(jī)，其主要性能指標(biāo)如表2所示。表 2 發(fā)動機(jī)主要性能參數(shù)性能指標(biāo)K4 1.8T排量（L）1.796壓縮比9.2：1缸徑行程（mmmm）8089

8、.3最大功率（kW / rpm）118/ 5500最大轉(zhuǎn)矩（Nm / rpm）215/2100-4600供油方式電控燃油噴射發(fā)動機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩以及燃油消耗率與發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系以曲線表示，稱為發(fā)動機(jī)特性曲線，當(dāng)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門全開時，稱為發(fā)動機(jī)外特性曲線。在進(jìn)行動力性能計算時，主要用到發(fā)動機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化情況。發(fā)動機(jī)在使用過程中還要為水泵、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)向油泵等設(shè)備提供動力，其使用外特性要比外特性小，用于汽車行駛的有效轉(zhuǎn)矩和有效功率均在原來基礎(chǔ)上有所減少，一般汽車使用外特性比外特性約小10%，取有效轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩90，有效功率功率90。由于K4的外特性數(shù)據(jù)在試驗時帶有部分附件，這里乘以系數(shù)0

9、.985作為使用外特性數(shù)據(jù)。圖 1所示為1.8T發(fā)動機(jī)使用外特性曲線圖。圖 1 1.8T發(fā)動機(jī)使用外特性曲線3.4 液力變矩器參數(shù)廠家提供了三組不同的Mp數(shù)據(jù)，分別為Mpa2000=142Nm，Mpa2000=172Nm 和Mpa2000=184Nm的Mp-曲線。本次計算取Mpa2000=142Nm的Mp-曲線做評價。圖2 Mp-曲線3.5 迎風(fēng)面積根據(jù)車身外表面及各種附件的數(shù)模，投影計算出B35-1車型迎風(fēng)面積A為： A=2.505m23.6動力傳動系統(tǒng)效率根據(jù)華泰B35-1車型動力傳動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，傳動系統(tǒng)的效率主要由變速器傳動效率、傳動軸萬向節(jié)傳動效率、主減速器傳動效率等部分組成。具體

10、計算時，按照華泰的自動變速器動力計算規(guī)范，對于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車，變速器機(jī)械部分傳動效率一檔、四檔為94，二檔、三檔為96%；傳動軸萬向節(jié)傳動效率為98，自動變速器的液力傳動輔助裝置其傳動損失在發(fā)動機(jī)最大功率時約占3%。因此：1、4檔時：94979889.36 2、3檔時：96979891.26對上述計算結(jié)果進(jìn)行圓整，對傳動系統(tǒng)效率分別為89和91%。3.7 滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù)采用推薦的汽車輪胎在良好路面上的滾動阻力系數(shù)經(jīng)驗公式進(jìn)行估算：（3-1）其中對于允許最高車速210km/h的輪胎，取0.00810.0098；允許最高車速180km/h的，取0.00720.0120以上，這里

11、取0.0081；對于允許最高車速210km/h的輪胎，取0.00120.0025；允許最高車速180km/h的，取0.000250.00280，這里取0.0025；對于允許最高車速210km/h的輪胎，取0.00020.0004；允許最高車速180km/h的，取0.000650.002以上，這里取0.0004；汽車行駛速度，單位為km/h；對于良好瀝青路面，=1.2。 圖3滾動阻力系數(shù)與車速關(guān)系圖4 1.8T+4HP20動力性計算根據(jù)上述已知條件以及相關(guān)的計算理論，通過編程計算，可以得到 B35-1車型的動力性能曲線圖及相關(guān)的動力性能指標(biāo)的計算結(jié)果，計算用汽車載荷狀態(tài)為滿載。4.1 1.8T與

12、4HP20自動變速器聯(lián)合輸出特性計算發(fā)動機(jī)與液力變矩器轉(zhuǎn)速不同的工況下，其輸出轉(zhuǎn)矩為變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩。在不同的傳動比下，其輸出轉(zhuǎn)矩也不同。通常情況下，液力變矩器對轉(zhuǎn)矩有放大作用，輸出轉(zhuǎn)矩為發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的12倍。因此自動變速箱的動力性要好于手動變速箱。由Mp=gnp2D5可求得a=gD5的值。廠家提供了三組不同的Mp數(shù)據(jù)，分別為Mpa2000=142Nm，Mpa2000=172Nm 和Mpa2000=184Nm的Mp-曲線。本次計算取Mpa2000=142Nm的Mp-曲線做評價。此液力變矩器高效范圍為:i0.7渦輪鎖止前最高效率點(diǎn):i*=0.82由以上分析計算可以得出發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作

13、的特性曲線圖4 發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作的特性曲線由發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作輸入特性，通過公式：MT=Me（4-1）nT=npi（4-2）其中：MT變矩器輸出轉(zhuǎn)矩Me發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變矩比nT變矩器輸出轉(zhuǎn)速np發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速i轉(zhuǎn)速比得到發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作輸出特性，輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為:圖 5 1.8T發(fā)動機(jī)與液力變矩器聯(lián)合輸出特性曲線4.2 最高車速計算由廠家提供數(shù)據(jù)，主減速器傳動比為4.703。各檔變速比為：一檔：ib1=2.72二檔：ib2=1.48三檔：ib3=1.00四檔：ib4=0.72通過計算可得驅(qū)動力和行駛阻力曲線，如圖6所示最高車速出現(xiàn)在三檔為168.8Km/h

14、。最高檔最高車速為168Km/h，此時驅(qū)動力為1734N。圖6 驅(qū)動力曲線與行駛阻力曲線4.3 動力特性圖圖7 動力特性圖在整車動力特性圖中可以看出，最高檔最大動力因數(shù)為0.184，一檔最大動力因數(shù)為0.697。4.4 功率平衡圖圖8 功率平衡圖利用功率平衡圖可以得出最高車速出現(xiàn)在三檔為168.8Km/h。最高檔最高車速為168Km/h。4.5 加速時間曲線圖圖9 加速時間曲線圖由圖9可得B35-1車型（1.8T汽油機(jī)+4HP20自動變速器）0到100km/h的加速時間為12.5s。4.6 爬坡性能分析在計算爬坡度時，認(rèn)為汽車的驅(qū)動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力外，剩余驅(qū)動力都用來克服坡道阻

15、力，即加速阻力為零。圖10爬坡受力簡圖圖10為前驅(qū)車型爬坡時的受力簡圖，根據(jù)圖示分析可得：其中，前驅(qū)車型汽車前軸軸荷1110kg；路面附著系數(shù)，良好干燥路面0.75；前驅(qū)車型汽車質(zhì)心距后軸線的水平距離，1340mm；（滿載）汽車軸距，2620mm；滿載汽車質(zhì)心高度672mm；滾動阻力系數(shù)0.015；根據(jù)上式，可得B35-1車型前驅(qū)形式時爬坡度簡圖，如圖11。圖11 爬坡度簡圖得出=17.1度。則tg30.8，即實際一擋可達(dá)到的最大爬坡度為30.8。由以上計算分析，可以看出B35-1車型的爬坡度滿足設(shè)計要求。5 總結(jié)根據(jù)以上計算，可以得到B35-1車型的動力性主要指標(biāo)的計算結(jié)果，如表3所示。表 3 動力性指標(biāo)計算結(jié)果動力性指標(biāo)前輪驅(qū)動最高車速（km/h）168.80到100km/h加速時間（s）12.5最大爬坡度（%）30.8上述是B35-1車型的動力性能計算結(jié)果。通過對計算結(jié)果的分析認(rèn)為B35-1車型匹配1.8T+4HP20動力性基本滿足設(shè)計要求。 整車動力性計算校核報告 (1.8AT-142-4.703)-