汽车运用工程课程设计

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1、学校代码：10128学 号：201330302035题 目：长城M4 1。5L 2015款舒适型汽车动力性、经济性设计计算学生姓名:王俣喧学院：能源与动力工程学院班级:交通运输一2班指导教师：赵丹平2017年1月9日内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：汽车运用工程学院： 能源与动力工程学院班级： 交通运输13-2班学生姓名： 王俣喧 学号： 201330302035 指导教师：赵丹平一、题目长城M4 1。5L 2015款舒适型汽车动力性、经济性设计计算二、目的和意义汽车运用工程课程是交通运输本科专业的一门主干课程。而汽车动力性、经济性又是 汽车运用工程课程最基本、最重要的内容之一.通过应用计

2、算机辅助计算，使学生全面掌 握汽车动力性、经济性设计计算。从而培养学生通过查阅文献资料，独立分析、独立思考， 熟练使用计算机高级语言完成设计、计算的能力，从而达到综合训练的目的。三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）1. 原始数据、技术参数：通过查阅汽车工程手册及其他文献自选参数：发动机外特性、装载质量、整备质量、 总质量、车轮半径、传动系效率、滚动阻力系数、空气阻力系数X迎风面积、主减速器速 比、飞轮转动惯量、两个前轮转动惯量、四个后轮转动惯量、变速器速比、轴距、质心至 前轴距离、质心高度等。2. 设计要求、工作量要求：（1）汽车动力性设计计算绘制汽车驱动力与行驶

3、阻力平衡图；求汽车的最高车速、最大爬坡度;绘制加 速度倒数曲线；绘制汽车动力因数特性曲线；绘制II档起步，由低速加速至高速的车 速一时间曲线。（2）汽车使用经济性设计计算完成等速百公里油耗的计算和分析。撰写课程设计说明书一份，主要说明该课程设计计算的思想、方法、解决问题步骤、 结果分析等。提出对该课程建议和意见。四、工作内容、进度安排第18周：明确本课程设计的目的和要求，查阅参考资料；确定设计方案及计算方法.第19,2 0周：在熟悉计算过程的基础上,通过手算完成动力性、经济性计算工作，并撰写课 程设计说明书.注意：每条曲线至少8个点。五、主要参考文献1 高延龄.汽车运用工程。北京.人民交通出版

4、社。第三版.2 陈家瑞。汽车发动机构造及原理。北京。机械工业出版社。第三版.3 余志生.汽车理论。北京。机械工业出版社。第三版.4 余志生.汽车工程手册.人民交通出版社审核意见系（教研室）主任（签字）_赵明智指导教师下达时间2016年12月指导教师签字:23日摘要随着中国汽车产能的不断壮大，各国车企越来越看重中国市场，纷纷加大在华投入 新车型的力度，因此，消费者可选择的车型也越来越多了.动力性和燃油经济性作为衡 量一辆汽车性能的两个很重要的指标,对其的设计计算是进行汽车设计和性能研究的 一种有效手段。它可以代替大量的整车道路试验，在产品的设计阶段就能对汽车的动力 性、燃油经济性进行预测具有速度

5、快、精度高、时间省等优点可以大大缩短研制过程 和费用。此外运用模拟技术可以比较深入地研究汽车动力系统的各参数对动力性和燃 油经济性的影响并可针对不同的使用条件运用优化设计的原理寻求汽车动力系统的 最合理分配方案。汽车运用工程课程是交通运输本科专业的一门主干课程，而对于汽车来说，动力 性与经济性是两个非常重要的指标汽车动力性、燃油经济性设计计算是进行汽车设计 和性能研究的一种有效手段。它可以代替大量的整车道路试验，在产品的设计阶段就 能对汽车的动力性、燃油经济性进行预测，具有速度快、精度高、时间省等优点，可 以大大缩短研制过程和费用。本文主要阐述了汽车内各参数对汽车动力性和燃料经济 性的影响,以

6、及汽车动力性和燃料经济性的评价指标，提出了其各项指标的数值计算方 法，并在此基础上对汽车的动力性和燃料经济性进行了技术分析，它们能综合反映出 某一款车的性能高低。本文正是通过计算一款车：长城M4 1。5L 2015款舒适型的动力 性能以及燃油经济性来确定该款车的性能是否得到充分发挥，并以此为基础，对其传 动系参数进行了优化，通过对优化前后整车性能的对比分析，判断是否达到在动力性能 与燃油经济性之间达到一个较优平衡。关键词：动力性；燃油经济性；设计计算目 录第一章汽车原始数据、技术参数01.1汽车技术参数表01。2发动机外特性曲线图0第二章轿车动力性的分析计算12。1汽车动力性的计算12。1。1

7、绘制驱动力一行驶阻力平衡图12.1.2最高车速与最大爬坡度的计算52.1。3绘制汽车动力因数特性曲线图72.1.4绘制加速度倒数曲线各档82.1.5绘制二档起步加速的车速-时间曲线10第三章汽车经济性的计算11参考文献。错误!未定义书签。第一章汽车原始数据、技术参数1。1长城M4 1。5L 2015款舒适型汽车技术参数表发动机型号整备质量装载质量总质量(M)最大功率(P)最大扭矩前后轮 规格GW4G151106kg375 kg1481 kg78kw138N*m205/60R16质心至前轴距离(a)轴距(L)车轮滚动 半径(r)传动系效率(叫滚动阻力系数(f)空气阻力 系数(CQ迎风面 积(A)

8、1。 067 m2。 383 m0。 326m0.900.0140.32。794m2质心高度(hg)主减速器速比(i0)一档速比(ig1)二档速比(ig2)三档速比(ig3)四档速比(igQ五档速比(ig5)0。64 m4.3133. 5451.9051。310.970。816压缩比后轮转动惯量Iw2前轮转动惯量Iw1飞轮转动 惯量If10。51。6 kgm21。6 kgm20。16kgm2原始数据1.2发动机外特性曲线图计算及说明结果第二章轿车动力性的分析计算2。1汽车动力性的计算2.1.1绘制驱动力一行驶阻力平衡图(1)变速器下各档的速度转换u = 0.377*lgiX 0(1)其中：r为

9、车轮滚动半径，m；e为发动机转速,r/min；o为主减速速比；lgi为变速箱各档速比，l(l = LZ.P)，P为档位数；在发动机外特性(转矩-转速)曲线上选取9个点，在根据公式算出各档驱动轮的对应的转速.见表2-1计算及说明结果（2）各档转矩与牵引力的转换汽车的牵引力：F =g一0 x门tirt（2）其中:tq为对应不同转速下发动机输出使用扭矩,N m；气为传动效率。在发动机外特性（转矩-转速）曲线上选取9个点，将对应的转矩值代入公式算出各档驱动轮的对应的驱动力。见表21，（3）汽车的空气阻力与滚动阻力之和F _ 气 x A x u：w21.15（3）其中：FW为空气阻力；Cd为空气阻力系数

10、;A为汽车迎风面积（m2）。F= G其中:G =mg为满载汽车总重（N） ; f为滚动阻力系数； 汽车的行驶阻力之和Fr为：F _ q + F各挡行驶阻力与车速的关系，见表22(4)基本数据表21各档驱动力速度的计算T tqn e1挡Ft1挡ua2挡Ft2挡ua3挡Ft3挡ua4挡Ft4挡ua5挡Ft5挡ua各档驱 动力、行 驶阻力、 速度的 计算， 结果见 表2 1，表2 212120005107.516.12744.629.91887.443。51397.658。81175.669。812625005318。 520。12858.137。41965.354.41455.373.41224.

11、287.312830005403。 124.12903。 444.91996.565。31478。488。11243.6104.813135005529.628.12971。 552.42043。 376。11513。1102.81272。 8122.213640005740。 732.23084.959.82121。 3871570。8117。51321。 4139。713845005825。 136。23130。 367。32152。 597。91593.9132.21340.8157.113750005782.940。23107.674.82136。 9108。81582.4146.91

12、331.1174。613455005656.344。23039。 582.32090。 1119.61547。7161。61301.9192。112460005234.248.22812。 789.81934.2130。51432.2176.31204.8209.5表22各档行驶阻力一速度的计算T tqn e1挡Fr1挡ua2挡Fr2档ua3挡Fr3挡ua4挡Fr4挡ua5挡Fr5挡ua1212000220。616。1252。929.9303.843。5383.758。8455.869。81262500227。920。1278.737。4358.354。4482。173。4596。087.31

13、283000237。024。1310。244.9424。865。3603。288.1767。5104.81313500247。628.1347。452.4502。776。1746.3102。8968。9122。21364000260。232.2389.759。8593.487911。5117.51202。 7139.71384500274。236.2438.367。3696.197.91098。7132.21466.0157。11375000289.840.2492。774.8811。0108.81307.9146.91762。 1174。61345500307.044。2552。882。39

14、36.9119.61539.2161.62089.4192。11246000325。848.2618。689.81075。9130.51792。5176.32445。 7209.5汽车驱动力一行驶阻力平衡图档 二措 -三挡 四挡 -五档 fr图21汽车驱动力一行驶阻力平衡图2。1.2最高车速与最大爬坡度的计算(1) 最高车速计算最高车速是指汽车在平直、良好道路上所能达到的平均最高行驶车 速。a理论最高车速计算只有当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速才达到最高。根据最 高档驱动力与行驶阻力平衡方程可得F = Ft.rT _ 9550 x PtqnF _gi_0 x 门tirtF _ F + F

15、= C X X U 二 + G x r f w 21.15计算及说明结果1T x i x i121.15 x （ 一5一0 x 门-G x f）a/nax C x A带入原始数据到公式（4）可求得ua =142.8km/h.这个即为理论 最高车速。b实际最高车速由汽车驱动力-阻力平衡图可知，当五档的驱动力曲线与阻力曲线 相交时对应横坐标的车速即为汽车的实际最高车速为148km/h。（2）最大爬坡度汽车最大爬坡度是指汽车在良好路面克服（F+F）后剩余全部动力 f W用来克服坡度阻力时所能爬上的最大坡度imax.F.=Gsinamax=Ft-（Ff+Fw）amax= sin-1 （Ft-（Ff+F

16、W）/G（5）由驱动力-行驶阻力平衡图可得，Ft-（Ff+Fw）=5604.5N,代入公式（5）可算得amax=0.0618radimax=tanamax=41.8 %Uamax=142 。8km/hamax=0。0618rad】max=41。8%2.1。3绘制汽车动力因数特性曲线图(1)动力因素的计算D （ui）=F a（匕）-FG “a（6）在发动机外特性曲线上选取9个点，计算对应的驱动力与空气阻力，然后根据公式(6)算出各档对应的动力因素点。数据见表2-3所示。(2)滚动阻力系数的确定f=f0d+u/944。）(7)取f =0.014据公式(7)算出对应车速下的滚动阻力系数，数据见表 0

17、23所刀、。(3)基本数据表计算动力 因素基本 数据，见表23n e_200025003000350040004500500055006000G148101挡13。2620.5629.6640。2652。8666.8682.4699。66118.462挡45.5671.36102.86140.06182。36230.96285。36345.46411.26F3挡96。46150。96217.46295.36386.06488.76603.66729。 56868。 56w4挡176.36274.76395.86538.96704。 16891.361100.561331.861585。165挡

18、248.46388.66560。 16761.56995。 361258.661554.761882。062238。361挡5107。 55318。 5503。15529.65740.75825。 15782。 95656。 35234。 22挡2744.62858。 12903。 42971。 53084。 93130。 33107。 63039.52812。 7Ft3挡1887。 41965。 31996。 52043。 32121。 32152。 52136。 92090.11934.24挡1397.61455.31478。 41513.11570。 81593.91582.41547。

19、 71432.25挡1175.61224。 21243.61272.81321.41340.81331。 11301。 91204。 81挡0。3440。3580。320。3710。3840。3890。3850.3750.3452挡0.1820。1880.1890。1910。1960.1960。1910。1820。162D3挡0。1210.1230。1200。1180.1170.1120.1040。0920。0724挡0。0820.0800。0730.0660.0590.0470。0330。0155挡0.0630。0560.0460。0350。0220。006（4）汽车动力因素特性曲线图2-2

20、汽车动力因素特性曲线2。1.4绘制加速度倒数曲线各档（1）各档汽车旋转质量换算系数8的确定L 1 I I i 2 X i 2o = 1 + （ + 一X门）其中：七为车轮转动惯量（11。6+1。6=3.2）；飞轮的转动惯量（If=0.16）将数据代入公式可得8/1。497；=1。148； 83=1.085;84=1o 061；85=1。 052（2）各档加速度的确定81。49782=1。 14883=1。 085可=1。 06185=1。 052F () F0 m=g (Di其中Di-f汽车动力因素特性曲线中选取9个点读出，在将各档的6代入求得对应的加速度。见表2-4所示（3）各档加速度倒数的

21、确定将上面求得的各个档位的加速度求倒数，就能得到相应的数值。基本数据表ne2000250030003500400045005000550060001挡2.2042。2982.0442。3782.4652.4982.4722。4052。1982挡1.4551。5071。5161。5241。5591.5591。5071。4201.237a3挡0.9770.9860。9490.9220。9030.8390.7470.6270。4244挡0。6220.5840。50.4150。330。1890.0285挡0.4280.3520.2280.0950.0211挡0。4540。4350.4890。4210。

22、4060.40.4050。4160。4551/ a2挡0.6870.6640.660。6560。6410。6410.6640.7040。8083挡1。0241。0141.0531.0851.1071.1921.3391。5962.3594挡1.6081。7112.0022.4113.0315.30535.367计算加速5挡2。3382.8434。38310。52度倒数基1挡0.3440.3580。0320.3710。3840。3890.3850.3750.345本数据。2挡0.1820.1880.1890。1910.1960。1960。1910.1820。162D3挡0。1210.1230。1

23、200.1180.1170.1120.1040。0920.0724挡0。0820。0800。0730.0660.0590.0470。0330。0155挡0。0630。0560.0460。0350。0220。006(5) 绘制加速度倒数曲线图55453.5N.51.50 4_3b2bl0_EJ 穹)S挡-B-卫挡，挡-4 挡50100VafKM/h)1502 00-5 挡图2-3加速度倒数曲线图速度变化30353542425151-6161737389Km加速 时间 ti3.324.625。9046.417。69210.256s累加时间3。327.9413。84420.25427.94638。2

24、02s表25加速时间数据表t1=3.32st2=4.62st3=5。904s七4=6。41st5=7。692s七6=10 。256s2。1。5绘制二档起步加速的车速-时间曲线（1）加速时间计算公式. 血一1刀一，I 甲1 , a = d n du = du n t = J at nJ duu1由加速度曲线可知,二档时加速度变化不大，故可认为是常数，即1/a为常数，则 t = f dt n f du = （u 一 u ）u1（2）基本数据（3）二档起步加速度一速度曲线图第三章汽车经济性的计算(1)基本数据表3-1汽车经济性基本数据表n er/min250030003500400045005000

25、5500Ua5km/h62。173.985。297.3109.9121.7133。9b eg/(kw/h)265255260260270281308P ekw33404858657177Q._SsjL/100km19。7219。3320。5221。7122。3722。9624.79(2)最高档等速百公里油耗计算Pbee1.02 p ga其中：p为燃料的密度(kg/L)g为重力加速度(m/s2)，对于汽油来说，p g可取7。0N/L代入Pe和be数值可算出对应的油耗值，计算结果见表2-5(3)最高档等速百公里油耗曲线图-五档20 4C 60 SO ICO 12C140Va(knrVh)O 0 5

26、 0 5 0 5 0Z 2 1 1图31等速百公里油耗曲线图Qsi=192L/100kmQs2=19。33L/100kmQs3=20.52L/100kmQs4=21.71L/100kmQs5=22.37L/100kmQs6=22。96L/100kmQs7=24.79L/100km参考文献1 高延龄。汽车运用工程.北京.人民交通出版社.第三版。2 陈家瑞。汽车发动机构造及原理。北京.机械工业出版社.第三版.3 余志生.汽车理论。北京.机械工业出版社。第三版。4 余志生.汽车工程手册。人民交通出版社心得体会三周的课程设计结束了，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过 程中，我们通过查找

27、大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考的 能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，我们学会了很多学习的方法。 而这是日后最实用的，真的是受益匪浅.要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践， 再学习、再实践。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事 情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨， 相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也 学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职 业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下，通过这次课程

28、设计，我深深体 会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一 步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻 炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.我想这对于 自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。一切问题必须要靠自己一点一滴的解决， 而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升.通过这次课程设计我也发现了自身 存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到 的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。 在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我 们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅。因此非常感谢老师的教导。通过这次设计， 我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐 心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样.