汽车设计计算
汽车发动机的设计计算书模板(完整版)
汽车发动机的设计计算书模板(完整版)
1. 引言
本文档为汽车发动机的设计计算书模板，旨在提供一个完整的指导框架，以便工程师们在进行发动机设计计算时能够有条不紊地进行工作。
2. 设计背景
在本节中，提供有关设计该汽车发动机的背景信息，包括设计目标、要求以及约束条件等。
3. 参数设定
本节描述了设计过程中所涉及的参数设定，包括发动机的功率要求、燃料类型、排放要求等。
4. 理论计算
在本节中，详细介绍了进行汽车发动机设计所需的理论计算方法。
包括压缩比计算、燃烧室设计、排气系统设计等。
5. 热力学分析
本节介绍了对汽车发动机进行热力学分析的方法和步骤。
包括
工作循环分析、热效率计算等。
6. 结构设计
在本节中，讨论了汽车发动机的结构设计问题，包括材料选择、零部件设计等。
7. 性能预测
在本节中，介绍了预测汽车发动机性能的方法和工具，如功率
输出预测、燃油消耗预测等。
8. 结论
在本节中，总结了整个设计计算书的内容，并提供一个简要的
结论。
附录
本附录包括了与设计计算书相关的附加信息，如数学公式、图表、计算代码等。
以上为《汽车发动机的设计计算书模板(完整版)》的基本框架，具体内容请根据实际需求进行填充和修改。
希望该模板能够对进行
汽车发动机设计计算的工程师们提供帮助。
汽车的动力性设计计算公式
(1)汽车动力性设计计算公式3.1动力性计算公式3.1.1变速器各档的速度特性:h 疋n eU a i=O.377 上-I gi ×∣O其中： r k 为车轮滚动半径，m;由经验公式：r k =0.0254 - b(1- ■ )(m)[2d----轮辋直径，in b----轮胎断面宽度，inn e 为发动机转速，r/min ； i °为后桥主减速速比；I gi 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(N ) (2)其中：T tq (U a )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。
汽车的空气阻力:其中：C d 为空气阻力系数，A 为汽车迎风面积，m 2汽车的滚动阻力:F f =G a f其中：G a = 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F r :F r=F f F W ( N )……⑸注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图(km/h )汽车的牵引力： 错误！未指定书签F ti (U a )=T tq (U a ) i gi ∣OFWC d A U 221.153.1.3 各档功率计算 汽车的发动机功率:T tq (U a M n ePei (Ua"th( kW )......⑹其中：P ei (U a )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：3.1.4 各档动力因子计算D i (Uar F ti (：)-F W (8)Ga各档额定车速按下式计算r k n ecu ac ∙i =0.377—( km/h ) (9)ig i i其中：n ec 为发动机的最高转速；D i (U a )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， U acj ］内寻找U a 使得D i (U a )达到最大，即为各档的最大动力因子 Dg x注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线3.1.5 最咼车速计算当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。
专用汽车设计常用计算公式汇集
A 已知条件
a① 专用汽车轮距 B
b① 专用汽车空载质心高度 hg 空 c① 专用汽车满载质心高度 hg 满 d① 专用汽车行驶路面附着系数 φ（一般取 φ = 0.7～0.8）
B 计算公式
保证汽车行驶不发生侧翻的条件： B f (hg 一一一一一一一一
)
2hg
C 保证空车行驶不发生侧翻的条件： B f
)
Ga
C 空载整车质心高度计算
-3-
hg 空= gi 一 (一一一一一一一一
) yi 一 (一一一一一一一一一一 Ga 一 (一一一一一一 )
)
D 满载整车质心高度计算
hg 满= gi 一 (一一一一一一一一
) yi 一 (一一一一一一一一一一 Ga 一 (一一一一一一一 )
)
2 专用汽车行驶稳定性计算 2.1 专用汽车横向稳定性计算
一)
G一
C 满载水平质心位置计算
L 满（至后桥水平距离）=
g一
l(一
l 1 / 2l1 )(一 G一
l l1 )
1.4.2 垂直质心高度位置计算 A 已知条件
a① 整车各总成的质量为 gi b① 整车各总成的质心至地面的距离为 Yi
B 整车质心高度 hg = gi xyi (Ga 一一一一一一
1.1.3 高≤4m（汽车处于空载状态，顶窗、换气装置等处于关闭状态） 1.1.4 车外后视镜单侧外伸量不得超出汽车或挂车最大宽度处 250mm 1.1.5 汽车的顶窗、换气装置等处于开启状态时不得超出车高 300mm 1.2 专用汽车的轴距和轮距 1.2.1 轴距
轴距是影响专用汽车基本性能的主要尺寸参数。轴距的长短除影响汽车的总长外， 还影响汽车的轴荷分配、装载量、装载面积或容积、最小转弯半径、纵向通过半径等，此 外，还影响汽车的操纵性和稳定性等。
专用汽车设计常用计算公式汇集
专用汽车设计常用计算公式汇集1.负载能力计算：
负载能力=轴重×轴数
2.强度计算：
强度=承载能力/安全系数
3.随载荷的车辆的弯曲刚度计算：
弯曲刚度=轮距×反曲率
4.弹性模量计算：
弹性模量=受力/受力产生的应变
5.轮胎筋度计算：
筋度=载荷/平均轮胎接地面积
6.轴间距计算：
轴间距=轴距/轴数
7.动力计算：
动力=扭矩×转速
8.燃油消耗计算：
燃油消耗=燃油消耗率×行驶距离
9.悬挂系统设计中的均布荷载计算：
均布荷载=最大悬挂荷载/悬挂系统自重
10.制动系统设计中的制动力计算：
制动力=负荷×制动系数
11.车辆加速度计算：
加速度=净推力/质量
12.转向半径计算：
转向半径=转向角度×轴距
13.刹车距离计算：
刹车距离=初速度²/(2×刹车力×摩擦系数)
14.路面阻力计算：
路面阻力=风阻+滚动阻力+坡道阻力+惯性阻力
15.加重系数计算：
加重系数=充油重量/空车重量
这些公式可以帮助设计师进行专用汽车的设计和计算，以确保其满足设计要求和安全标准。
然而，需要注意的是，实际应用中还需要考虑许多其他因素，如材料的强度特性、零部件的可行性、摩擦系数等，并且可能需要进行进一步的工程分析和测试。
因此，在设计专用汽车时，应综合考虑各种因素，以确保所设计的汽车能够满足用户需求和安全要求。
汽车的动力性设计计算公式
汽车的动力性设计计算公式汽车的动力性设计是指通过合适的动力系统来提供足够的功率和扭矩，以满足汽车加速、行驶、超车等操作的要求。
其中最重要的参数是车辆的马力（Horsepower）和扭矩（Torque）。
下面将介绍一些与汽车动力性设计相关的计算公式。
1. 马力（Horsepower）计算公式：马力是衡量汽车动力的重要指标，它表示单位时间内所做功的大小。
马力与车速、时间、车辆重量等参数有关。
一般而言，马力越大，汽车的加速性能越好。
计算公式如下所示：Horsepower = (Torque x RPM) / 5252其中，Torque表示扭矩，RPM表示发动机转速（每分钟转数）。
2. 扭矩（Torque）计算公式：汽车的扭矩是指发动机输出的力矩。
对于一个给定的发动机，扭矩与输出功率呈正比例关系。
计算公式如下所示：Torque = (Horsepower x 5252) / RPM其中，Horsepower表示马力，RPM表示发动机转速。
3. 加速度（Acceleration）计算公式：加速度是衡量汽车动力性能的重要指标之一，它表示单位时间内速度增加或减少的量。
加速度与发动机输出的功率、车辆质量、轮胎抓地力等因素有关。
计算公式如下所示：Acceleration = Horsepower / (Vehicle weight x Rolling resistance)其中，Horsepower表示马力，Vehicle weight表示车辆重量，Rolling resistance表示轮胎的滚动阻力。
4. 风阻（Aerodynamic Drag）计算公式：风阻是汽车行驶时空气阻力对车辆运动的阻碍作用，是影响汽车速度上限和燃油经济性的重要因素之一、计算公式如下所示：Aerodynamic Drag = 0.5 x Air density x Drag coefficient x Frontal area x Vehicle speed^2其中，Air density表示空气密度，Drag coefficient表示阻力系数，Frontal area表示车辆正面投影面积，Vehicle speed表示车速。
汽车等效均布荷载的简化计算(可编辑)
汽车等效均布荷载的简化计算Building Structure设计交流汽车等效均布荷载的简化计算朱炳寅/中国建筑设计研究院汽车（消防车）轮压以其荷载数值大、作用位置不确定够厚，轮压扩散足够充分时，汽车轮压荷载可按均布荷载考及一般作用时间较短而倍受结构设计者关注。
结构设计的关虑。
当覆土层厚度足够时，可按汽车在合理投影面积范围内键问题在于汽车轮压等效均布荷载数值的确定。
轮压荷载作的平均荷重计算汽车的轮压荷载，见表2。
用位置的不确定性，给等效均布荷载的确定带来了一定难覆土厚度足够时消防车的荷载表2度，一般情况下，要精确计算轮压的等效均布荷载是比较困汽车类型 100kN 150kN 200kN 300kN 550kN2难的，且从工程设计角度看，也没有必要。
“等效”和“折荷载/kN/m 4.3 6.3 8.5 11.3 11.4覆土厚度最小值hmin/m 2.5 2.4 2.4 2.3 2.6减”的本质都是“近似”，且其次数越多，误差就越大。
本文推荐满足工程设计精度需要的汽车轮压等效均布荷载的足够的覆土厚度指：汽车轮压通过土层的扩散、交替和简化计算方法，供读者参考。
重叠，达到在某一平面近似均匀分布时的覆土层厚度。
足够1 影响等效均布荷载的主要因素的覆土厚度数值应根据工程经验确定，当无可靠设计经验1.1跨度时，可按后轴轮压的扩散面积不小于按荷重比例划分的汽车等效均布荷载的数值与构件的跨度有直接的关系，在相投影面积（图 1）确定相应的覆土厚度为 hmin ，当实际覆土同等级的汽车轮压作用下，板的跨度越小，则等效均布荷载厚度 h≥hmin 时，可认为覆土厚度足够。
的数值越大；而板的跨度越大，则等效均布荷载数值越小。
以300kN级汽车为例（图1）：结构设计中应注意“等效均布荷载”及“效应相等”的特点，考虑汽车合理间距（每侧600mm）后汽车的投影面积为（8+0.6 ）×（2.5+0.6 ）=26.66m2汽车轮压荷载具有荷载作用位置变化的特性，是移动的活荷载，其最大效应把握困难，且效应类型（弯矩、剪力等）不后轴轮压占全车重量的比例为 240/300=0.8同，等效均布荷载的数值也不相同，等效的过程就是一次近取后轴轮压的扩散面积为 0.8×26.66=21.33m2似的过程。
汽车的动力性设计计算公式
汽车动力性设计计算公式3.1 动力性计算公式3.1.1 变速器各档的速度特性： 0377.0i i n r u gi ek ai ⨯⨯= 〔 km/h 〕 ......(1) 其中：k r 为车轮滚动半径，m;由经验公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=)1(20254.0λb d r k (m)d----轮辋直径，inb----轮胎断面宽度，inλ---轮胎变形系数e n 为发动机转速，r/min ；0i 为后桥主减速速比；gi i 为变速箱各档速比，)...2,1(p i i =，p 为档位数，〔以下同〕。
3.1.2 各档牵引力 汽车的牵引力：错误!未指定书签。
t kgi a tq a ti r i i u T u F η⨯⨯⨯=)()(〔 N 〕 (2)其中：)(a tq u T 为对应不同转速〔或车速〕下发动机输出使用扭矩，N •m ；t η为传动效率。
汽车的空气阻力：15.212ad w u A C F ⨯⨯= 〔 N 〕 (3)其中：d C 为空气阻力系数，A 为汽车迎风面积，m 2。
汽车的滚动阻力：f G F a f ⨯= 〔 N 〕 ......(4) 其中：a G ＝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r F ：w f r F F F += 〔 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： 9549)()(ea tq a ei n u T u P ⨯=〔kw 〕 (6)其中： )(a ei u P 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速〔或车速〕下发动机的功率。
汽车的阻力功率：taw f r u F F P η3600)(+=〔kw 〕 (7)3.1.4 各档动力因子计算awa ti a i G F u F u D -=)()( (8)各档额定车速按下式计算.377.0i i n r u i g c e k i c a = 〔km/h 〕 (9)其中：c e n 为发动机的最高转速；)(a i u D 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速〔或车速〕下的动力因子。
轻型汽车驱动桥设计及计算
轻型汽车驱动桥设计驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。
它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。
当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。
驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。
本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。
驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。
1、主要内容(1)根据给定的设计参数，参照传统设计方法和现有车型，确定汽车总体设计参数，具体包括主要结构尺寸参数、质量参数和性能参数，并选择发动机和轮胎的结构形式；(2) 汽车驱动桥方案的确定：根据总体参数选择主减速器、差速器、半轴和桥壳的选型；(3)设计主减速器、差速器和半轴的主要结构尺寸，并对其进行强度校核。
(4)根据设计结果绘制两张零号图纸。
2、设计参数汽车最高时速 115km/h装载质量 2.5t最小转弯半径12.5m最大爬坡度 0.3同步附着系数 0.42.2 汽车形式的确定2.2.1 汽车轴数和驱动形式的选择汽车可以有二轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。
影响轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对于轴载的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。
包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，如矿用自卸车等，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。
总质量在19~26t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴和四轴以上的形式。
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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：
（ km/h）
(1)
其中：为车轮滚动半径，m;
由经验公式： (m)
d----轮辋直径，in
b----轮胎断面宽度，in
---轮胎变形系数
为发动机转速，r/min；为后桥主减速速比；
为变速箱各档速比，，为档位数，（以下同）。
3.1.2 各档牵引力
汽车的牵引力：
（ N ） (2)
其中：为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N•m；为传动效率。
汽车的空气阻力：
（ N ） .. (3)
其中：为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。
汽车的滚动阻力：
（ N ）
(4)
其中：＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，为滚动阻尼系数汽车的行驶阻力之和：
（ 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：
（kw） ... (6)
其中：为第档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。
汽车的阻力功率：
（kw）
(7)
3.1.4 各档动力因子计算
.... ..(8)
各档额定车速按下式计算
（km/h） ......
(9)
其中：为发动机的最高转速；
为第档对应不同转速（或车速）下的动力因子。
对各档在[0，]内寻找使得达到最大，即为各档的最大动力因子
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
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
，
求解。
舍去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。
额定车速按下式计算
（km/h） (10)
其中：为发动机的最高转速
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
驱动形式 4*4全驱：
4*2前驱：
4*2后驱：
其中：为轴距，为满载或空载质心距前轴的距离
若满足下式
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
(11)
其中：为第档对应不同转速（或车速）下的爬坡度
3.1.6.1 各档爬坡度在[0，]中对寻优，找到最大值
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
驱动形式 4*4：，计算
4*2 前驱：，计算
4*2后驱：，计算
其中：——满载或空载质心到后轴的距离
——道路附着系数
——轴距
取、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
（N） (12)
其中：为发动机的最大输出扭矩
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
为主减速器的传动比
为起步档（一档或二档）的传动效率
3.1.7.2 按下式计算最大起步坡度
（rad） (13)
3.1.7.3 附着条件校验
按3.1.6.2 校验附着条件，得到极限爬坡度，取和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 计算第档的旋转质量换算系数
✧如果已知经验值，，则按下式计算
(14)
其中：——第档传动比
✧如果已知车轮的转动惯量和飞轮的转动惯量，则按下式计算
..... .(15)
其中：——满载或空载质量
3.1.8.2 按下式计算第档加速度
..... .(16)
其中：为第档对应不同转速（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：设从第档换到档（）的最佳换
档点对应的车速为
✧计算加速时间
(s) ......(1 7)
✧计算加速距离
(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
(19)
其中：为最高档（或直接档）加速度
——用户指定的加速终了速度
——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
（kw/kg） (20)
其中：为发动机的最大功率
为汽车满载总质量
3.1.10 载质量利用系数计算
按下式计算载质量利用系数
(21)
其中：为装载质量
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
✧按下式计算行驶阻尼功率：
（kw） . (22)
✧按下式计算对应的发动机转速：
（r/min） .. (23)
其中：——直接档（或超速档）传动比
✧根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果、的有效燃
油消耗率（g/kw·h）
3.2.1.2 计算直接档等速百公里油耗
（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。
3.2.2.2 初速度： km/h（GB/T12545-1990）
在第个时间段内
（） (25)
3.2.2.3 末速度：（）
3.2.2.4 累积行驶距离
（） (26)
3.2.2.5 燃油消耗率：
✧起点燃油消耗率
以初速度对应的发动机转速和插值得到起点
(27)
其中：为最高档传动比
✧终点燃油消耗率
以末速度对应的发动机转速和插值得到
(28)
3.2.2.6 累积燃油消耗量
(29)
如果，则再次计算，否则停止，并以作为。
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：
（ml） ..
(30)
其中：为怠速燃油消耗率
为怠速工况时间（由标准工况决定）
✧行驶距离
（m） .
(31)
3.2.3.2 匀速工况的计算
✧燃油消耗量
发动机功率
发动机转速
其中：——车轮滚动半径
由、根据万有特性插值得到燃油消耗率
按下式计算燃油消耗量
(32)
其中：t为匀速工况时间
✧行驶距离
(33)
其中：为匀速工况的行驶速度
为匀速工况时间
3.2.3.3 加速工况的计算
✧燃油消耗量：
在加速初速度和末速度中均匀取50个点，记为
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：
... (34)
加速时间
(35)
其中：——加速度
燃油消耗量按下式计算
(36)
✧行驶距离
(37)
其中：为加速度
3.2.3.4 减速工况计算
✧燃油消耗量
(38)
其中：为怠速燃油消耗率
为减速工况时间
✧行驶距离
(39)
其中：为减速运动的初速度
为减速运动的末速度
为减速度。
3.2.3.5 各工况之总油耗记为，总的行驶路程记为
(40)
循环工况百公里油耗：
(41)。