汽車運(yùn)用工程課程設(shè)計報告報告

1、-. z. - -可修編- -學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號： 201330302035課程設(shè)計說明書題 目：長城M4 1.5L 2015款舒適型汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計計算學(xué)生：王俁喧學(xué) 院：能源與動力工程學(xué)院班 級：交通運(yùn)輸13-2班指導(dǎo)教師： 丹 平2017 年 1月 9 日-PAGE . z.工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱： 汽車運(yùn)用工程 學(xué)院： 能源與動力工程學(xué)院 班級： 交通運(yùn)輸13-2 班 學(xué)生： 王俁喧 *：5 指導(dǎo)教師： 丹平 一、題目長城M4 1.5L 2015款舒適型汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計計算二、目的和意義 汽車運(yùn)用工程課程是交通運(yùn)輸本科專業(yè)的一門主干課程。而汽車動力性、經(jīng)濟(jì)

2、性又是汽車運(yùn)用工程課程最基本、最重要的容之一。通過應(yīng)用計算機(jī)輔助計算，使學(xué)生全面掌握汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計計算。從而培養(yǎng)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料，獨(dú)立分析、獨(dú)立思考，熟練使用計算機(jī)高級語言完成設(shè)計、計算的能力，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)：通過查閱汽車工程手冊及其他文獻(xiàn)自選參數(shù)：發(fā)動機(jī)外特性、裝載質(zhì)量、整備質(zhì)量、總質(zhì)量、車輪半徑、傳動系效率、滾動阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)迎風(fēng)面積、主減速器速比、飛輪轉(zhuǎn)動慣量、兩個前輪轉(zhuǎn)動慣量、四個后輪轉(zhuǎn)動慣量、變速器速比、軸距、質(zhì)心至前軸距離、質(zhì)心高度等。2設(shè)計要求、工作量要求： 汽車動

3、力性設(shè)計計算繪制汽車驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖； 求汽車的最高車速、最大爬坡度；繪制加速度倒數(shù)曲線；繪制汽車動力因數(shù)特性曲線； 繪制檔起步，由低速加速至高速的車速時間曲線。 汽車使用經(jīng)濟(jì)性設(shè)計計算完成等速百公里油耗的計算和分析。撰寫課程設(shè)計說明書一份，主要說明該課程設(shè)計計算的思想、方法、解決問題步驟、結(jié)果分析等。 提出對該課程建議和意見。四、工作容、進(jìn)度安排第18周：明確本課程設(shè)計的目的和要求，查閱參考資料；確定設(shè)計方案及計算方法。第19,20周：在熟悉計算過程的基礎(chǔ)上，通過手算完成動力性、經(jīng)濟(jì)性計算工作，并撰寫課程設(shè)計說明書。注意：每條曲線至少8個點(diǎn)。五、主要參考文獻(xiàn)1高延齡.汽車運(yùn)用工程.人民

4、交通.第三版.2家瑞.汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造及原理. .機(jī)械工業(yè).第三版. 3余志生.汽車?yán)碚? 機(jī)械工業(yè). 第三版. 4余志生.汽車工程手冊.人民交通審核意見系（教研室）主任（簽字） 明智 指導(dǎo)教師下達(dá)時間 2016 年 12 月 23 日指導(dǎo)教師簽字：_-. z.摘 要隨著中國汽車產(chǎn)能的不斷壯大，各國車企越來越看重中國市場，紛紛加大在華投入新車型的力度，因此，消費(fèi)者可選擇的車型也越來越多了。動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性作為衡量一輛汽車性能的兩個很重要的指標(biāo)，對其的設(shè)計計算是進(jìn)行汽車設(shè)計和性能研究的一種有效手段。它可以代替大量的整車道路試驗，在產(chǎn)品的設(shè)計階段就能對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測具有速度快、精

5、度高、時間省等優(yōu)點(diǎn)可以大大縮短研制過程和費(fèi)用。此外運(yùn)用模擬技術(shù)可以比較深入地研究汽車動力系統(tǒng)的各參數(shù)對動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的影響并可針對不同的使用條件運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計的原理尋求汽車動力系統(tǒng)的最合理分配方案。汽車運(yùn)用工程課程是交通運(yùn)輸本科專業(yè)的一門主干課程，而對于汽車來說，動力性與經(jīng)濟(jì)性是兩個非常重要的指標(biāo)汽車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性設(shè)計計算是進(jìn)行汽車設(shè)計和性能研究的一種有效手段。它可以代替大量的整車道路試驗，在產(chǎn)品的設(shè)計階段就能對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行預(yù)測，具有速度快、精度高、時間省等優(yōu)點(diǎn)，可以大大縮短研制過程和費(fèi)用。本文主要闡述了汽車各參數(shù)對汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的影響，以及汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性

6、的評價指標(biāo)，提出了其各項指標(biāo)的數(shù)值計算方法，并在此基礎(chǔ)上對汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了技術(shù)分析，它們能綜合反映出*一款車的性能高低。本文正是通過計算一款車: 長城M4 1.5L 2015款舒適型的動力性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性來確定該款車的性能是否得到充分發(fā)揮，并以此為基礎(chǔ)，對其傳動系參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過對優(yōu)化前后整車性能的對比分析，判斷是否達(dá)到在動力性能與燃油經(jīng)濟(jì)性之間達(dá)到一個較優(yōu)平衡。關(guān)鍵詞：動力性；燃油經(jīng)濟(jì)性；設(shè)計計算-. z.目 錄 HYPERLINK l _Toc313462361 第一章汽車原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc313462361 h 1 HYPERLINK l _

7、Toc3134623621.1汽車技術(shù)參數(shù)表 PAGEREF _Toc313462362 h 1 HYPERLINK l _Toc313462404 1.2發(fā)動機(jī)外特性曲線圖 PAGEREF _Toc313462404 h 1 HYPERLINK l _Toc313462415 第二章轎車動力性的分析計算 PAGEREF _Toc313462415 h 2 HYPERLINK l _Toc313462416 2.1汽車動力性的計算 PAGEREF _Toc313462416 h 2 HYPERLINK l _Toc313462417 繪制驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖 PAGEREF _Toc3134

8、62417 h 2 HYPERLINK l _Toc313462436 2.1.2 最高車速與最大爬坡度的計算5 HYPERLINK l _Toc313462458 繪制汽車動力因數(shù)特性曲線圖7 HYPERLINK l _Toc313462602 2.1.4 繪制加速度倒數(shù)曲線各檔8 HYPERLINK l _Toc313462748 繪制二檔起步加速的車速-時間曲線10 HYPERLINK l _Toc313462787 第三章 汽車經(jīng)濟(jì)性的計算11 HYPERLINK l _Toc313462859 參考文獻(xiàn). PAGEREF _Toc313462859 h 12-. z.計算及說明結(jié)果第

9、一章 汽車原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)1.1長城M4 1.5L 2015款舒適型汽車技術(shù)參數(shù)表發(fā)動機(jī)型號整備質(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)車輪滾動半徑(r)傳動系效率(t)滾動阻力系數(shù)(f)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 m4.31335451.9

10、051.310.970.816壓縮比后輪轉(zhuǎn)動慣量Iw2前輪轉(zhuǎn)動慣量Iw1飛輪轉(zhuǎn)動慣量If10.51.6 kgm21.6 kgm20.16kgm21.2發(fā)動機(jī)外特性曲線圖圖1-1 發(fā)動機(jī)外特性曲線圖圖1-2 發(fā)動機(jī)外特性曲線原始數(shù)據(jù)-. z.計算及說明結(jié)果第二章 轎車動力性的分析計算2.1汽車動力性的計算繪制驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖（1）變速器下各檔的速度轉(zhuǎn)換（1）其中：為車輪滾動半徑，m;為發(fā)動機(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)動機(jī)外特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速）曲線上選取9個點(diǎn)，在根據(jù)公式算出各檔驅(qū)動輪的對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。見表2-1-. z.計算及說明結(jié)果（2）各檔轉(zhuǎn)矩與牽引力的

11、轉(zhuǎn)換汽車的牽引力：（2）其中：為對應(yīng)不同轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)輸出使用扭矩，Nm；為傳動效率。在發(fā)動機(jī)外特性（轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速）曲線上選取9個點(diǎn)，將對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩值代入公式算出各檔驅(qū)動輪的對應(yīng)的驅(qū)動力。見表2-1,（3）汽車的空氣阻力與滾動阻力之和（3）其中：FW為空氣阻力；為空氣阻力系數(shù)；A為汽車迎風(fēng)面積（m2）。其中：mg 為滿載汽車總重(N)；為滾動阻力系數(shù)；汽車的行駛阻力之和Fr為：各擋行駛阻力與車速的關(guān)系，見表2-2 -. z.計算及說明結(jié)果（4）基本數(shù)據(jù)表 2-1 各檔驅(qū)動力速度的計算Ttqne1擋Ft1擋ua2擋Ft2擋ua3擋Ft3擋ua4擋Ft4擋ua5擋Ft5擋ua121 20005107.5

12、16.12744.629.91887.443.51397.658.81175.669.81262500 5318.520.12858.137.41965.354.41455.373.41224.287.3128 3000 5403.124.12903.444.91996.565.31478.488.11243.6104.8131 3500 5529.628.12971.552.42043.376.11513.1102.81272.8122.2136 4000 5740.732.23084.959.82121.3 871570.8117.51321.4139.713845005825.136.2

13、3130.367.32152.597.91593.9132.21340.8157.11375000 5782.940.23107.674.82136.9108.81582.4146.91331.1174.613455005656.344.23039.582.32090.1119.61547.7161.61301.9192.112460005234.248.22812.789.81934.2130.51432.2176.31204.8209.5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 1

14、6.1252.9 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 88.1767.5 104.8131 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 36.24

15、38.3 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 82.3936.9 119.61539.2 161.62089.4 192.11246000325.8 48.2618.6 89.81075.9 130.51792.5 176.32445.7 209.5圖2-1汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖各檔驅(qū)動力、行駛阻力、速度的計算，結(jié)果見表2-1，表2-2-. z.計算及說明結(jié)果（5）汽車驅(qū)動力-行駛

16、阻力平衡圖圖2-1 汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖最高車速與最大爬坡度的計算（1）最高車速計算最高車速是指汽車在平直、良好道路上所能達(dá)到的平均最高行駛車速。a 理論最高車速計算只有當(dāng)汽車的驅(qū)動力與行駛阻力平衡時，車速才達(dá)到最高。根據(jù)最高檔驅(qū)動力與行駛阻力平衡方程可得=+ 圖2-1汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖-. z.計算及說明 結(jié)果=（4）帶入原始數(shù)據(jù)到公式（4）可求得=142.8km/h。這個即為理論最高車速。b 實(shí)際最高車速由汽車驅(qū)動力-阻力平衡圖可知，當(dāng)五檔的驅(qū)動力曲線與阻力曲線相交時對應(yīng)橫坐標(biāo)的車速即為汽車的實(shí)際最高車速為148km/h。（2）最大爬坡度汽車最大爬坡度是指汽車在良好路面克服（

17、Ff+FW）后剩余全部動力用來克服坡度阻力時所能爬上的最大坡度ima*。Fi=Gsinma*=Ft-(Ff+Fw)ma*= sin-1 （Ft-(Ff+FW)）/G （5）由驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖可得 , Ft-(Ff+Fw)=5604.5N，代入公式（5）可算得ma*=0.0618radima*=tanma*=41.8%uama*=142.8km/hma*=0.0618radima*=41.8%-. z.計算過程計算結(jié)果2.1.3 繪制汽車動力因數(shù)特性曲線圖（1）動力因素的計算（6） 在發(fā)動機(jī)外特性曲線上選取9個點(diǎn)，計算對應(yīng)的驅(qū)動力與空氣阻力，然后根據(jù)公式（6）算出各檔對應(yīng)的動力因素點(diǎn)。數(shù)據(jù)

18、見表2-3所示。（2）滾動阻力系數(shù)的確定f=f0(1+uai/19440) （7）取f0=0.014據(jù)公式（7）算出對應(yīng)車速下的滾動阻力系數(shù)，數(shù)據(jù)見表2-3所示。（3）基本數(shù)據(jù)表ne200025003000350040004500500055006000G14810Fw1擋13.2620.5629.6640.2652.8666.8682.4699.66118.462擋45.5671.36102.86140.06182.36230.96285.36345.46411.263擋96.46150.96217.46295.36386.06488.76603.66729.56868.564擋176.36

19、274.76395.86538.96704.16891.361100.561331.861585.165擋248.46388.66560.16761.56995.361258.661554.761882.062238.36Ft1擋5107.55318.5503.15529.65740.75825.15782.95656.35234.22擋2744.62858.12903.42971.53084.93130.33107.63039.52812.73擋1887.41965.31996.52043.32121.32152.52136.92090.11934.24擋1397.61455.31478.4

20、1513.11570.81593.91582.41547.71432.25擋1175.61224.21243.61272.81321.41340.81331.11301.91204.8D1擋0.344 0.3580.320.3710.3840.3890.3850.3750.3452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.

21、0220.006計算動力因素基本數(shù)據(jù)，見表2-3-. z.計算及說明結(jié)果（4）汽車動力因素特性曲線圖2-2 汽車動力因素特性曲線2.1.4 繪制加速度倒數(shù)曲線各檔（1）各檔汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的確定其中:Iw為車輪轉(zhuǎn)動慣量（IW=1.6+1.6=3.2）；If飛輪的轉(zhuǎn)動慣量（If=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汽車動力因素特性曲線中選取9個點(diǎn)讀出，在將各檔的代入求得對應(yīng)的加速度。見表2-4所示（3）各檔加速度倒數(shù)的確定將上面求得的各個檔位的加速度求倒數(shù)，就能得到相應(yīng)的數(shù)值。見表2-4所

22、示1=1.4972=1.1483=1.0854=1.0615=1.052-. z.計算及說明結(jié)果（4）基本數(shù)據(jù)表ne200025003000350040004500500055006000a1擋2.2042.2982.0442.3782.4652.4982.4722.4052.1982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/a

23、1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1.6081.7112.0022.4113.0315.30535.3675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0.12

24、10.1230.1200.1180.1170.1120.1040.0920.0724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)曲線圖計算加速度倒數(shù)基本數(shù)據(jù)。-. z.計算及說明結(jié)果2.1.5 繪制二檔起步加速的車速-時間曲線（1）加速時間計算公式由加速度曲線可知，二檔時加速度變化不大，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 加速時間數(shù)據(jù)表速度變化30-3535-4242-5151-6161-7373-89Km加速時間ti3.32

25、4.625.9046.417.69210.256s累加時間3.327.9413.84420.25427.94638.202s（3）二檔起步加速度-速度曲線圖圖2-4 二檔起步加速的車速-時間曲線t1=3.32st2=4.62st3=5.904st4=6.41st5=7.692st6=10.256s-. z.計算過程計算結(jié)果第三章 汽車經(jīng)濟(jì)性的計算(1)基本數(shù)據(jù)表3-1 汽車經(jīng)濟(jì)性基本數(shù)據(jù)表ner/min2500300035004000450050005500ua5km/h62.173.985.297.3109.9121.7133.9beg/(kw/h)265255260260270281308

26、Pekw33404858657177QsiL/100km19.7219.3320.5221.7122.3722.9624.79（2）最高檔等速百公里油耗計算 其中： 為燃料的密度（kg/L） g為重力加速度(m/s2)，對于汽油來說，g可取7.0N/L代入Pe和be數(shù)值可算出對應(yīng)的油耗值，計算結(jié)果見表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=21.71L/100kmQs5=22.37L/100kmQs6=22.96L/100kmQs7=24.79 L/100km-. z.參考文獻(xiàn)1高延齡.汽車