一、恒定驱动力工况

1.1 问题描述

假设驱动力恒定(如电动车低速恒转矩区):

忽略空气阻力和坡度,方程简化为:

1.2 匀加速解

加速度为常数:

速度随时间线性增长:

位移随时间二次增长:

1.3 加速时间

从静止加速到速度 所需时间:

二、恒定功率工况

2.1 问题描述

假设发动机输出功率恒定:

则驱动力为:

2.2 微分方程

忽略滚动阻力和空气阻力:

即:

2.3 解析解

利用 ,分离变量:

积分得:

由初始条件 确定常数 ,解得:

2.4 位移解

对速度积分:

2.5 加速时间

加速到 所需时间:

恒定功率加速的特征

  • 加速度随速度增加而减小:
  • 速度按平方根增长
  • 加速时间与速度平方差成正比

三、考虑空气阻力的工况

3.1 微分方程

考虑空气阻力,忽略滚动阻力:

,则:

3.2 终端速度

时,达到终端速度:

3.3 解析解(恒定力)

分离变量:

,积分得:

由初始条件 ,解得:

3.4 时间常数

定义时间常数:

则速度解可写为:

3.5 位移解

对速度积分:

3.6 渐近行为

时间速度行为物理解释
匀加速区
趋近终端速度

四、完整阻力工况

4.1 微分方程

同时考虑空气阻力和滚动阻力:

4.2 平衡速度

时:

4.3 解析解

解的形式与 3.3 类似,但平衡速度不同:

五、制动工况

5.1 恒定制动力制动

假设制动力恒定:

微分方程:

解为:

5.2 制动距离

制动到静止的时间:

制动距离:

5.3 附着极限

最大制动力受附着极限限制:

最小制动距离:

典型制动距离

干沥青路面(),100 km/h 制动距离约 39 m。

六、数值积分方法

6.1 欧拉法

对于一般情况,解析解可能不存在,采用数值积分:

6.2 龙格 - 库塔法

四阶 Runge-Kutta 法:

七、相关内容