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汽车理论大作业.docx

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汽车理论大作业

汽车理论大作业

一、确定一轻型货车的动力性能。

1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图；

2）求汽车最高车速与最大爬坡度；

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线；用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h所需

的加速时间。

已知数据略。

（参见《汽车理论》习题第一章第3题）

解题程序如下:

用Matlab语言

（1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图

m1=2000;m2=1800;mz=3880;

g=9.81;r=0.367;CdA=2.77;f=0.013;nT=0.85;

ig=[5.562.7691.6441.000.793];i0=5.83;

If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;

Iw=2*Iw1+4*Iw2;

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

end

forj=1:

5

fori=1:

69

Ft（i,j）=Ttq（i）*ig（j）*i0*nT/r;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

Fz（i,j）=CdA*ua（i,j）^2/21.15+mz*g*f;

end

end

plot（ua,Ft,ua,Ff,ua,Ff+Fw）

title（'汽车驱动力与行驶阻力平衡图'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Ft（N）'）;

gtext（'Ft1'）

gtext（'Ft2'）

gtext（'Ft3'）

gtext（'Ft4'）

gtext（'Ft5'）

gtext（'Ff+Fw'）

 

（2）求最大速度和最大爬坡度

fork=1:

175

n1（k）=3300+k*0.1;

Ttq（k）=-19.313+295.27*（n1（k）/1000）-165.44*（n1（k）/1000）^2

+40.874*（n1（k）/1000）^33.8445*（n1（k）/1000）^4;

Ft（k）=Ttq（k）*ig（5）*i0*nT/r;

ua（k）=0.377*r*n1（k）/（ig（5）*i0）;

Fz（k）=CdA*ua（k）^2/21.15+mz*g*f;

E（k）=abs（（Ft（k）-Fz（k）））;

end

fork=1:

175

if（E（k）==min（E））

disp（'汽车最高车速='）;

disp（ua（k））;

disp（'km/h'）;

end

end

forp=1:

150

n2（p）=2000+p*0.5;

Ttq（p）=-19.313+295.27*（n2（p）/1000）-165.44*（n2（p）/1000）^2+40.874*（n2（p）/1000）

^3-3.8445*（n2（p）/1000）^4;

Ft（p）=Ttq（p）*ig

（1）*i0*nT/r;

ua（p）=0.377*r*n2（p）/（ig

（1）*i0）;

Fz（p）=CdA*ua（p）^2/21.15+mz*g*f;

af（p）=asin（（Ft（p）-Fz（p））/（mz*g））;

end

forp=1:

150

if（af（p）==max（af））

i=tan（af（p））;

disp（'汽车最大爬坡度='）;

disp（i）;

end

end

汽车最高车速=99.0679km/h

汽车最大爬坡度=0.3518

（3）计算2档起步加速到70km/h所需时间

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

end

forj=1:

5

fori=1:

69

deta=1+Iw/（mz*r^2）+If*ig（j）^2*i0^2*nT/（mz*r^2）;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

a（i,j）=（Ttq（i）*ig（j）*i0*nT/r-CdA*ua（i,j）^2/21.15

-mz*g*f）/（deta*mz）;

if（a（i,j）<=0）

a（i,j）=a（i-1,j）;

end

if（a（i,j）>0.05）

b1（i,j）=a（i,j）;

u1（i,j）=ua（i,j）;

else

b1（i,j）=a（i-1,j）;

u1（i,j）=ua（i-1,j）;

end

b（i,j）=1/b1（i,j）;

end

end

x1=u1（:

1）;y1=b（:

1）;

x2=u1（:

2）;y2=b（:

2）;

x3=u1（:

3）;y3=b（:

3）;

x4=u1（:

4）;y4=b（:

4）;

x5=u1（:

5）;y5=b（:

5）;

plot（x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5）;

title（'加速度倒数时间曲线'）;

axis（[0120030]）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'1/aj'）;

gtext（'1/a1'）

gtext（'1/a2'）

gtext（'1/a3'）

gtext（'1/a4'）

gtext（'1/a5'）

fori=1:

69

A=ua（i,3）-ua（69,2）;

if（A<1&A>0）

j=i;

end

B=ua（i,4）-ua（69,3）;

if（B<2&B>0）

k=i;

end

if（ua（i,4）<=70）

m=i;

end

end

t=ua（1,2）*b（1,2）;

forp1=2:

69

t1（p1）=（ua（p1,2）-ua（p1-1,2））*（b（p1,2）+b（p1-1,2））*0.5;

t=t+t1（p1）;

end

forp2=j:

69

t2（p2）=（ua（p2,3）-ua（p2-1,3））*（b（p2,3）+b（p2-1,3））*0.5;

t=t+t2（p2）;

end

forp3=k:

m

t3（p3）=（ua（p3,4）-ua（p3-1,4））*（b（p3,4）+b（p3-1,4））*0.5;

t=t+t3（p3）;

end

t=t+（ua（j,3）-ua（69,2））*b（69,2）+（ua（k,4）-ua（69,3））*b（69,3）

+（70-ua（m,4））*b（m,4）;

tz=t/3.6;

disp（'加速时间='）;

disp（tz）;

disp（'s'）;

加速时间=29.0585s

二、计算与绘制题1中货车的1）汽车功率平衡图；

2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。

已知数据略。

（参见《汽车理论》习题第二章第7题）

解题程序如下:

用Matlab语言

m1=2000;m2=1800;mz=3880;g=9.81;

r=0.367;CdA=2.77;f=0.013;nT=0.85;

ig=[5.562.7691.6441.000.793];

i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;

n1=[8151207161420122603300634033804];

Iw=2*Iw1+4*Iw2;

nd=400;Qid=0.299;

forj=1:

5

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

Pe（i）=n（i）*Ttq（i）/9549;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

Pz（i,j）=（mz*g*f*ua（i,j）/3600.+CdA*ua（i,j）^3/76140.）/nT;

end

end

plot（ua,Pe,ua,Pz）;

title（'汽车功率平衡图）'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Pe,Pz（kw）'）;

gtext（'I'）

gtext（'II'）

gtext（'III'）

gtext（'IV'）

gtext（'V'）

gtext（'P阻'）

forj=1:

5

fori=1:

8

Td（i）=-19.313+295.27*（n1（i）/1000.0）-165.44*（n1（i）/1000.0）^2+40.874*（n1（i）/10

00.0）^3-3.8445*（n1（i）/1000.0）^4;

Pd（i）=n1（i）*Td（i）/9549;

u（i,j）=0.377*n1（i）*r/（ig（j）*i0）;

end

end

b

（1）=0.17768*Pd

（1）^4-5.8629*Pd

（1）^3+72.379*Pd

（1）^2-416.46*Pd

（1）+1326.8;

b

（2）=0.043072*Pd

（2）^4-2.0553*Pd

（2）^3+36.657*Pd

（2）^2-303.98*Pd

（2）+1354.7;

b（3）=0.0068164*Pd（3）^4-0.51184*Pd（3）^3+14.524*Pd（3）^2-189.75*Pd（3）+1284.4;

b（4）=0.0018555*Pd（4）^4-0.18517*Pd（4）^3+7.0035*Pd（4）^2-121.59*Pd（4）+1122.9;

b（5）=0.00068906*Pd（5）^4-0.091077*Pd（5）^3+4.4763*Pd（5）^2-98.893*Pd（5）+1141.0;

b（6）=0.00035032*Pd（6）^4-0.05138*Pd（6）^3+2.8593*Pd（6）^2-73.714*Pd（6）+1051.2;

b（7）=0.00028230*Pd（7）^4-0.047449*Pd（7）^3+2.9788*Pd（7）^2-84.478*Pd（7）+1233.9;

b（8）=-0.000038568*Pd（8）^40.00075215*Pd（8）^3+0.71113*Pd（8）^245.291*Pd（8）

+1129.7;

u1=u（:

1）';

u2=u（:

2）';

u3=u（:

3）';

u4=u（:

4）';

u5=u（:

5）';

B1=polyfit（u1,b,3）;

B2=polyfit（u2,b,3）;

B3=polyfit（u3,b,3）;

B4=polyfit（u4,b,3）;

B5=polyfit（u5,b,3）;

forq=1:

69

bh（q,1）=polyval（B1,ua（q,1））;

bh（q,2）=polyval（B2,ua（q,2））;

bh（q,3）=polyval（B3,ua（q,3））;

bh（q,4）=polyval（B4,ua（q,4））;

bh（q,5）=polyval（B5,ua（q,5））;

end

fori=1:

5

forq=1:

69

Q（q,i）=Pz（q,i）*bh（q,i）/（1.02*ua（q,i）*7.05）;

end

end

plot（ua（:

4）,Q（:

4）,ua（:

5）,Q（:

5））;

title（'四档五档等速百公里油耗图'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Qs（L/100km）'）;

三、一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系，其有关参数如下：

载荷

质量（kg）

质心高hg/m

轴距L/m

质心至前轴距离a/m

制动力分配系数β

空载

4080

0.845

3.950

2.100

0.38

满载

9290

1.170

3.950

2.950

0.38

1）计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线

2）求行驶车速Ua＝30km/h，在

＝0.80路面上车轮不抱死的制动距离。

计算时取制动系反应时间

＝0.02s，制动减速度上升时间

＝0.02s。

3）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离

。

Matlab程序：

m1=4080;hg1=0.845;a1=2.100;

m2=9290;hg2=1.17;a2=2.95;

beta=0.38;L=3.95;

z=0:

0.05:

1

gf1=beta.*z*L./（L-a1+z*hg1）;

gf2=beta.*z*L./（L-a2+z*hg2）;

gr1=（1-beta）.*z*L./（a1-z*hg1）;

gr2=（1-beta）.*z*L./（a2-z*hg2）;

g=z;

fori=1:

21

if（z（i）<0.3&z（i）>0.15）;

g3（i）=z（i）+0.08;

end

if（z（i）>=0.3）;

g3（i）=0.38+（z（i）-0.3）/0.74;

end

end

z1=0.15:

0.01:

0.3;

g4=z1-0.08;

plot（z,gf1,'-.',z,gf2,z,gr1,'-.',z,gr2,z,g,z,g3,'xk',z1,g4,'x'）

axis（[0101.2]）

title（'利用附着系数与制动强度的关系曲线'）

xlabel（'制动强度z/g'）

ylabel（'利用附着系数g'）

gtext（'空车前轴'）

gtext（'空车后轴'）

gtext（'满载前轴'）

gtext（'满载后轴'）

gtext（'ECE法规'）

C=0:

0.05:

1;

Er1=（a1/L）./（（1-beta）+C*hg1/L）*100;

Ef=（L-a2）/L./（beta-C*hg2/L）*100;

Er=（a2/L）./（（1-beta）+C*hg2/L）*100;

plot（C,Er,C,Ef,C,Er1）

axis（[010100]）

title（'前后附着效率曲线'）

xlabel（'附着系数C'）

ylabel（'制动效率（%）'）

gtext（'满载'）

gtext（'Ef'）

gtext（'Er'）

gtext（'空载'）

gtext（'Er'）

C1=0.8

E1=（ak1/L）./（（1-beta）+C1*hg1/L）;

E2=（am2/L）/（（1-beta）+C1*hg2/L）;

a1=E1*C1*9.8;

a2=E2*C1*9.8;

ua=30;i21=0.02;i22=0.02;

s1=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*ak1）;

s2=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*am2）;

disp（'满载时不抱死的制动距离='）

disp（s2）

disp（'空载时不抱死的制动距离='）

disp（s1）

满载时不抱死的制动距离=5.3319

空载时不抱死的制动距离=6.8406

beta3=1

beta4=0

Ekr=（a1/L）/（（1-beta4）+C1*hg1/L）;

Ekf=（L-a1）/（beta3*L-C1*hg1）;

Emf=（L-a2）/L./（beta3-C1*hg2/L）;

Emr=（a2/L）./（（1-beta4）+C1*hg2/L）;

akr=0.8*9.8*Ekr;

akf=0.8*9.8*Ekf;

amr=0.8*9.8*Emr;

amf=0.8*9.8*Emf;

skr=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*akr）;

skf=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*akf）;

smf=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*amf）;

smr=（i21+i22/2）*ua/3.6+ua^2/（25.92*amr）;

disp（'空车后管路失效时制动距离'）

disp（skf）

disp（'空车前管路失效时制动距离'）

disp（skr）

disp（'满载后管路失效时制动距离'）

disp（smf）

disp（'满载前管路失效时制动距离'）

disp（smr）

运行结果为：

空车后管路失效时制动距离8.0879

空车前管路失效时制动距离10.0061

满载后管路失效时制动距离13.5986

满载前管路失效时制动距离7.5854

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