整车动力性、经济性计算说明书

3 计算公式

3.1 动力性计算公式

3.1.1 变速器各档的速度特性：

uai0.377rkneigii0 （ km/h） ......(1)

其中：rk为车轮滚动半径，m;

drk0.0254b(1)2 (m) 由经验公式：

d----轮辋直径，in

b----轮胎断面宽度，in

---轮胎变形系数

ne为发动机转速，r/min；i0为后桥主减速速比；

igi为变速箱各档速比，i(i1,2...p)，p为档位数，（以下同）。

3.1.2 各档牵引力

汽车的牵引力：

1

Fti(ua)Ttq(ua)igii0rkt （ N ） ......(2)

其中：

Ttq(ua)为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N•m；t为传动效率。（这

点我理解了，不同车速对应的输出转矩是不一样的，）

汽车的空气阻力：

FCAu2daw21.15 （ N ） ......(3) 其中：Cd为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。

汽车的滚动阻力：

FfGaf （ N ） ......(4)

其中：Ga＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，f为滚动阻尼系数

汽车的行驶阻力之和Fr：

FrFfFw （ N ） ......(5)

注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图

3.1.3 各档功率计算

汽车的发动机功率：

2

Pei(ua)Ttq(ua)ne9549 （kw） ......(6)

其中： Pei(ua) 为第i(i1,2...p)档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。

汽车的阻力功率：

(FfFw)ua3600t

Pr （kw） ......(7)

3.1.4 各档动力因子计算

Di(ua)Fti(ua)FwGa ......(8)

各档额定车速按下式计算

rknecigii0uac.i0.377 （km/h） ......(9)

其中：

nec

为发动机的最高转速；

Di(ua)为第i(i1,2...p)档对应不同转速（或车速）下的动力因子。

对各档在[0，

uac.i]内寻找ua使得Di(ua)达到最大，即为各档的最大动力因子Di.max

注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线

3.1.5 最高车速计算

3

当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。

3.1.5.1 根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程

Ft.highest(ua)Fr(ua)，

求解ua。舍去

ua中的负值或非实数值和超过额定车速的值；若还有剩余的值，则选择它们中最

uac大的一个为最高车速，否则以最高档额定车速

作为最高车速ua.max。

额定车速按下式计算

rknecighi0uac0.377 （km/h） ......(10)

其中：

nec

为发动机的最高转速

igh为最高档传动比

3.1.5.2 附着条件校验

根据驱动形式计算驱动轮的法向反力Fn 驱动形式 4*4全驱 ：FnGa 4*2前驱 ：

FnGa(La)L

4*2后驱：

FnGaaL

其中： L为轴距，a为满载或空载质心距前轴的距离

4

若满足下式

Ft.highest

Fn

其中：——道路附着系数

则表示“超出路面附着能力，达不到计算得出的最高车速值！” 3.1.6 爬坡能力计算

iarcsinFti(ua)(FfFw)Ga ......(11)

其中：i为第i(i1,2...p)档对应不同转速（或车速）下的爬坡度 3.1.6.1 各档爬坡度在[0，uac.i]中对i(uai)寻优，找到最大值i.m1 3.1.6.2 附着条件校验

计算道路附着系数提供的极限爬坡能力i.m2 驱动形式 4*4： i.m2arctan ，计算i.m2

b)Lhg 4*2 前驱：

i.m2arctan(，计算i.m2

4*2后驱：

i.m2arctan(a)Lhg，计算i.m2

其中： b——满载或空载质心到后轴的距离 ——道路附着系数

5

L——轴距

取i.m1、i.m2之小者作为一档或直接档的最大爬坡度

3.1.7 最大起步坡度

3.1.7.1 按下式计算最大起步驱动力

Teqmaxigqi0rkFtq

Fdqt （N） ......(12)

其中：

Teqmax为发动机的最大输出扭矩

igq为起步档位的传动比，这里分别取一档传动比和二档传动比

i0为主减速器的传动比

t为 起步档（一档或二档）的传动效率

q3.1.7.2 按下式计算最大起步坡度

Ftq2

qarcsin(Ga1f)arctanf （rad） ......(13)

3.1.7.3 附着条件校验

q按3.1.6.2 校验附着条件，得到极限爬坡度m2，取

6

和m2之较小者作为最大起步坡度。

3.1.8 加速性能计算

3.1.8.1 计算第i(i1,2...p)档的旋转质量换算系数i  如果已知经验值1，2，则按下式计算 其中：

2i112igi ......(14)

igi——第i档传动比

If 如果已知车轮的转动惯量Iw和飞轮的转动惯量

，则按下式计算

221IwIfigii0i1(2t)2mrkrk ......(15)

其中：m——满载或空载质量 3.1.8.2 按下式计算第i(i1,2...p)档加速度

aiFti(ua)Frg(Dif)qmi ......(16)

其中：ai为第i(i1,2...p)档对应不同转速（或车速）下的加速度

注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线 3.1.8.3 连续起步换档加速时间和加速距离的计算

 确定最佳换档点：设从第i档换到i1档（i1,2...p1）的最佳换档点对应的车速为

uabi

 计算加速时间

7

Tu211u13.6aduai(ua) (s) ......(17)

 计算加速距离

St2tudtia (s) ......(18)

3.1.8.4 最高档或直接档加速时间和加速距离的计算

tuae11pu3.6auduasap(a) ......(19)

其中：

ap(ua)为最高档（或直接档）加速度

uae——用户指定的加速终了速度

uas——用户指定的加速起始速度

3.1.9 比功率计算

按下式计算比功率

Pp

P

Ppm（kw/kg） 其中：P为发动机的最大功率

m为汽车满载总质量

8

......(20)

3.1.10 载质量利用系数计算

按下式计算载质量利用系数m

mmem0 ......(21)

其中： me为装载质量

m0为整车整备质量

3.2 经济性计算公式

3.2.1 直接档（或超速档）等速百公里油耗计算

3.2.1.1 计算燃油消耗率ge  按下式计算行驶阻尼功率 Pr：

1CDA

Pr(Gt76140106u3aaf3600ua) （kw）  按下式计算对应的发动机转速ne：

nigdi0

e0.377ruak （r/min） 其中：

igd——直接档（或超速档）传动比

9

......(22)

......(23)

 根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果Pr、ne的有效燃油消耗率ge（g/kw·h）

3.2.1.2 计算直接档等速百公里油耗

Q100Pege1.02ua （L/100km） ......(24)

其中： 为燃料的重度

注：可画出百公里燃油消耗率随车速或转速的曲线 3.2.2 最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m）

3.2.2.1 取计算的时间步长为t。

3.2.2.2 初速度 ：

vs130 km/h（GB/T12545-1990）

在第n个时间段内

vsnven1 （n2,3...） ......(25)

3.2.2.3 末速度：

venvsn3.6ap(vsn)t（n1,2...）

3.2.2.4 累积行驶距离

10

StnStn1venvsn23.6t（n1,2...） ......(26)

St00

3.2.2.5 燃油消耗率：gen

 起点燃油消耗率

gsn

以初速度

vsn对应的发动机转速

nsn和

Pen(vsn)插值得到起点

gsn

nsnighighesti00.377rkvsn ......(27)

其中：

igh为最高档传动比

 终点燃油消耗率

gen

以末速度

ven对应的发动机转速

nen和

Pen(ven)插值得到gen

nenighi00.377rkven ......(28)

3.2.2.6 累积燃油消耗量

Qtn

Qt00

11

Qtn11(Pen(vsn)gsnPen(ven)gen)t2367.11000

......(29)

如果

Stn500，则nn1再次 计算，否则停止，并以

Qtn作为Q500。

3.2.3 循环工况百公里燃油消耗量

按照GB/T12545-1990，根据载货车总重量选择的标准试验循环工况号，并按要求工况计算燃油消耗量及行驶距离。

3.2.3.1 怠速工况的计算 

燃油消耗量：

Qigeit （ml） ......(30)

其中：

gei为怠速燃油消耗率

t为怠速工况时间（由标准工况决定）

 行驶距离

Si0 （m） ......(31)

3.2.3.2 匀速工况的计算  燃油消耗量

12

➢ 发动机功率

➢

Pc1t(GafCDA3uua)a360076140106

发动机转速

ncigi00.377rkua

其中：rk——车轮滚动半径

➢

由Pc、nc根据万有特性插值得到燃油消耗率

gec

➢ 按下式计算燃油消耗量

QcPcgec367.1t ......(32)

其中：t为匀速工况时间

 行驶距离

Scuat3.6 ......(33)

其中：ua为匀速工况的行驶速度

t为匀速工况时间

13

3.2.3.3 加速工况的计算  燃油消耗量：

➢ 在加速初速度

vs和末速度

ve中均匀取50个点，记为vi

➢ 按3.2.3.2中同样方法计算燃油消耗率，并按下式计算各速度下单位时间的燃油消耗：

gti1Pe(vi)gei367.11000 ......(34)

➢ 加速时间

tv3.6a ......(35)

其中：a——加速度

➢ 燃油消耗量按下式计算

Qagtt ......(36)

i 行驶距离

ve2vs2Sa25.92a ......(37)

其中：a为加速度

14

3.2.3.4 减速工况计算  燃油消耗量

Qdgeit ......(38)

其中：

gei为怠速燃油消耗率

t为减速工况时间

 行驶距离

vveSds25.92a' ......(39)

22 其中：vs为减速运动的初速度

ve为减速运动的末速度

a'为减速度。

3.2.3.5 各工况之总油耗记为Qt，总的行驶路程记为St

Qt＝QiQcQaQd ......(40)

循环工况百公里油耗：

Q

Qt*100St ......(41)

15