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
从 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:
令 ,则:
3.2 终端速度
当 时,达到终端速度:
3.3 解析解(恒定力)
分离变量:
令 ,积分得:
由初始条件 得 ,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
当 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: