交通运输工程汽车运用工程A上机实验指导书Word文档下载推荐.docx
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1、掌握汽车动力性指标的计算方法。
2、掌握汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
3、掌握最高车速、最大爬坡度、加速时间的计算方法。
4、利用掌握的知识进行简单问题的程序设计来加深对基本知识的理解。
二、实验环境与工具
操作系统：
WINDOWS98/2000/2003/XP
编程工具：
VisualBasic6.0/Matlab/Excel
三、实验内容
利用编程语言编写一个程序实现某型汽车的动力性计算。
要求程序能够进行汽车驱动力与行驶阻力平衡图、加速度曲线、加速度倒数曲线、直接挡加速时间曲线、爬坡度图、动力特性图、发动机外特性曲线以及功率平衡图的显示；
并能在图形上标示出最高车速、加速时间、最大爬坡度等汽车动力性数值。
该汽车的参数见附件。
四、实验步骤
1、简单的界面设计用来输入初始的相关参数
2、实验内容中的相关计算公式的学习和使用
（1）在画汽车驱动力-行驶阻力平衡图时，驱动力
根据挡位的不同可以画出各挡位的驱动力。
行驶阻力在一般情况下可看做滚动阻力与空气阻力之和：
，当
-（
）的绝对值小于等于给定的一个收敛精度时（可用If语句来实现），再根据
，将
、
（
）都转化为与速度的关系，画出车速—驱动力与行驶阻力的曲线，驱动力与行驶阻力的交点可由
）的绝对值小于等于设定的一个收敛精度得到（
与
交点），此时对应的横坐标就是汽车能到达的最大车速
，并在图中标示出来。
（2）汽车的爬坡度的计算：
在
=
+
中，当计算汽车的爬坡能力时，是指汽车在良好的路面上克服
后的余力全部用来克服坡度阻力时能爬上的坡度，所以
=0。
因此
），因此利用汽车行驶方程式确定I挡及低挡爬坡能力时，应采用
作为坡度阻力，即
。
，相应的根据
可求出坡度值。
而最大坡度一般是在I挡取得，并标示出来。
（注意：
在VB中三角函数的角度单位为弧度，反三角函数只有反正切，即Arcsin（X）=Atn（X/Sqr（-X*X+1）））
（3）绘制加速度倒数曲线：
由汽车行驶方程得：
（设
=0）。
那么
再根据
将
）都转化为与速度的关系，绘制出各挡的速度—加速度倒数曲线。
（4）汽车直接挡加速时间的计算：
根据
=0）和
，时间t的单位为秒，速度的单位为km/h。
即加速度时间可用计算机进行积分计算或用图解积分法求出。
用图解积分法，将
曲线转化成
曲线。
曲线下两个速度区间的面积就是通过此速度区间的加速度时间。
常将速度区间分为若干间隔，通过确定面积
……来计算加速时间（在这个过程中将要用到累加Sum=Sum+i）。
在求直接挡加速时间时，根据直接挡
曲线求出直接挡最低车速加速至70km/h的加速时间，再根据速度与加速时间的关系画出直接挡加速时间—速度曲线（直接挡ig=1）。
3、程序代码设计（利用循环结构实现）
4、图形的绘制工作（Scale语句、Line或者Pset等的使用）
5、直接挡加速时间的计算（需要处理积分问题，将积分利用求和来实现）
6、汽车最高车速以及最大爬坡度的计算（利用VB语言中的判断结构If语句实现，如驱动力与行驶阻力之差小于给定的一个收敛精度）
五、思考题
1、为什么在进行最高车速的计算过程中需要给出相应的收敛精度要求？
2、为何汽车爬坡时要换到较低挡位？
3、根据驱动力—阻力平衡图与加速度倒数曲线，分析汽车何时换挡为最佳时刻？
实验二汽车燃油经济性计算
1、掌握等速工况汽车燃油经济性的计算方法。
2、了解汽车燃油经济性评价的循环工况法。
3、了解汽车燃油消耗率与发动机功率的关系。
4、利用掌握的知识进行简单问题的程序设计来加深对基本知识的理解。
利用编程语言来编写一个程序实现某型汽车循环工况下燃油经济性计算。
要求程序能够进行汽车在最高挡以及次高挡下的等速百公里的燃油消耗量的计算，并能绘制相应的曲线。
四、实验步骤
已知发动机的负荷特性，以及汽车的有关结构参数和道路条件，要求绘制出Qs=f（ua）等速油耗曲线。
1、分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗的功率Pf和Pw
2、求出发动机克服Pf和Pw所消耗的功率
3、由发动机转速n和对应的Pe计算燃油消耗率b，注意：
若此时发动机转速与给定的转速不相等，则利用其相邻转速的数据和线性插值方法即可求得。
已知（n1，b1）,（n2，b2），求（n（已知），b=?
），线性插值为
4、计算出对应的百公里油耗
，燃油重度取
（汽油）
5、选取一系列转速n1，n2，n3，……，找出对应车速ua1,ua2,ua3……，计算出Qs1，Qs2，Qs3，……，
把这些Qs—ua的点连成线，即为汽车在一定挡位下的等速油耗曲线。
6、程序代码设计
7、运行/调试程序并给出结果
五、思考题
1、什么是最佳燃油消耗率曲线及其意义？
2、分析等速百公里油耗曲线为何有最低值？
什么是经济车速？
实验报告格式及要求
一、按照实验项目逐一的进行实验报告的撰写；
二、提交的实验报告包括汽车运用工程A实验报告封面1页，以及具体的西华大学实验报告（理工类）实验报告纸，全部手写；
三、报告的具体内容如下：
1、实验目的
2、实验环境与工具
3、实验内容
3.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容）
3.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程）
3.3实验记录（核心代码及调试过程）
注解：
理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；
其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；
记录程序执行的结果。
4、实验总结
4.1实验结果分析及问题讨论
4.2实验总结心得体会
4.3附录
实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；
在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。
其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。
主要参考文献
1、许洪国.汽车运用工程.第四版..北京.人民交通出版社，2009.1
2、余志生.汽车理论.第五版.北京.机械工业出版社，2009.3
附件
“汽车运用工程A”上机实验基本数据
一、汽车动力性计算
已知：
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×
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。
数据如下表:
汽车的基本参数
单位
数值
装载质量
kg
2000
整备质量
1800
总质量
3800
车轮半径r
m
0.367
传动系效率ηT
0.85
滚动阻力系数f
0.013
空气阻力系数×
迎风面积CDA
m2
2.77
主减速器速比i0
5.83
飞轮转动惯量If
kgm2
0.21
两前轮转动惯量Iw1
1.798
四后轮转动惯量Iw2
3.598
轴距L
3.20
质心至前轴距离a
1.947
质心高度b
0.9
变速器
变速器各挡速比（传动比）
I挡
II挡
III挡
IV挡
V挡
4挡变速器
6.09
3.09
1.71
1.00
5挡变速器
5.56
2.769
1.644
0.793
发动机外特性Tq=a0+a1（n/c）+a2（n/c）2+a3（n/c）3+a4（n/c）4
参数
a0
a1
a2
a3
a4
c
-19.313
295.27
-165.44
40.874
-3.8445
1000
Tq—发动机转矩N.m
n—发动机转速r/min
发动机最低转速
nmin=600r/min
发动机最高转速
nmax=4000r/min
二、汽车燃料经济性计算
例如，已知汽车结构参数同题1，负荷特性拟合公式为
b—燃油消耗率g/（kW.h）
怠速油耗为Qid=0.299mL/s；
怠速转速为400r/min。
N/（r/min）
B0
B1
B2
B3
B4
815
1326.8
-416.46
72.379
-5.8629
0.17768
1207
1354.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.043072
1614
1284.4
-189.75
14.524
-0.51184
0.0068164
2012
1122.9
-121.59
7.0035
-0.18517
0.0018555
2603
1141.0
-98.893
4.4763
-0.091077
0.00068906
3006
1051.2
-73.714
2.8593
-0.05138
0.00035032
3403
1233.9
-84.478
2.9788
-0.047449
0.00022823
3804
1129.7
-45.291
0.71113
-0.00075215
-0.000038568
要求：
绘制五挡变速汽车直接挡和最高挡的等速百公里油耗曲线。
注：
计算中确定燃油消耗率值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可用相邻转速的两根曲线用插值法求得。
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