汽车运用工程大作业.docx
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汽车运用工程大作业
汽车运用工程大作业
1汽车动力性计算（加速性能、最高车速、动力因素一加速时间和加速距离）
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X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。
例如，已知数据如下表：
项目
单位
数值
装载质量
kg
1995
整备质量
kg
1700
总质量
kg
3695
车轮半径
m
0.37
传动系效率
0.87
滚动阻力系数
0.012
空气阻力系数X迎风面积
2
m
2.60
主减速器速比
5.83
飞轮转动惯量
kgm2
0.22
两前轮转动惯量
2
kgm
1.80
四后轮转动惯量
kgm2
3.60
轴距
m
3.40
质心至前轴距离
m
2.0
质心高度
m
0.9
变速器速比
变速器
I档
II档
III档
IV档
V档
四档
6.12
3.11
1.69
1.00
五档
3.55
2.77
1.65
1.00
0.83
发动机外特性Tq=a+ai（n/c）+a2（n/c）2+g（n/c）3+a3（n/c）
参数
a
a1
a2
a2
as
c
数值
-19.31
296
-165
40.9
-3.85
1000
1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图;
2）求汽车的最高车速、最大爬坡度；
3）绘制加速度倒数曲线
4）用图解法或编程绘制汽车动力因数特性曲线
5）图解手工绘制II档起步，加速至70km/h的车速一时间曲线以及距离一时间曲线
1、绘制汽车驱动利于行驶阻力平衡图
m1=1995;m2=1700;mz=3695;
g=9.81;
f=0.0125-0.0025;
nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
n=600:
1:
4600;
i0=5.83;
ig仁6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
ua1=0.377*r.*n/（ig1.*i0）;
ua2=0.377*r.*n/（ig2.*i0）;
ua3=0.377*r.*n/（ig3.*i0）;
ua4=0.377*r.*n/（ig4.*i0）;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）92+a3*（n/c）93+a4*（n/c）44;
ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fz仁mz.*g.*f+cda*ua1.A2/21.15;%fz=Ff+Fw
fz2=mz.*g.*f+cda*ua2.A2/21.15;
fz3=mz.*g.*f+cda*ua3.A2/21.15;
fz4=mz.*g.*f+cda*ua4.A2/21.15;
Plot（ua1,ft1,ua2,ft2,ua3,ft3,ua4,ft4,ua1,fz1,ua2,fz2,ua3,fz3,ua4,fz4）;
title（'驱动力与行驶阻力平衡图'）;
Xlabel（'ua（km/h）'）;
Ylabel（'ft（N）'）;gtext（'Ftl'）gtext（'Ft2'）gtext（'Ft3'）gtext（'Ft4'）gtext（'Ff+Fw'）
驱动力与行驶阻力平衡图
ua（km/h）
2、求汽车的最高车速、最大爬坡度
1）汽车的最高车速
当Ft=Ff+Fw时,汽车处于稳定状态，并达到最高车速
用matlab对驱动力与行驶阻力图进行放大处理可得交点坐标为（106.53，1757.68）
因此，uamax=106.53km/h
2）最大爬坡度
一档时有最大爬坡度，用matlab对驱动力与行驶阻力图进行放大处理可得
当ua=8.56km/h时，Ft1-（Ff+Fw）最大值。
m仁1995;m2=1700;mz=3695;
g=9.81;
f=0.0125-0.0025;
nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
i0=5.83;
ig仁6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
ua1=8.56;
n=ua1.*ig1.*i0/（0.377.*r）;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）92+a3*（n/c）93+a4*（n/c）44;ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r
fz仁mz.*g.*f+cda*ua1.A2/21.15%fz=Ff+Fw
输出：
ft1=15415N
fz1=371.4871N
i=tana=tan[arcsin（ft1-fz1）/（mz.*g）]
可知：
a=24.02°.
i=tana=0.44
3、绘制加速度倒数曲线
n=600:
1:
4000;
r=0.37;
nt=0.87+0.025;
f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;
CDA=2.60;
If=0.22;Iw1=1.80;Iw2=3.60;
i0=5.83;
ig1=6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
ua1=0.377*r.*n/（ig1.*i0）;
ua2=0.377*r.*n/（ig2.*i0）;
ua3=0.377*r.*n/（ig3.*i0）;
ua4=0.377*r.*n/（ig4.*i0）;a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）92+a3*（n/c）93+a4*（n/c）44;
b1=1+（Iw1+Iw2）./（m.*r.A2）+（If.*ig1.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r92）;b2=1+（Iw1+Iw2）./（m.*r.A2）+（If.*ig2.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;b3=1+（Iw1+Iw2）./（m.*r.A2）+（If.*ig3.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;b4=1+（Iw1+Iw2）./（m.*r.A2）+（If.*ig4.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fw1=CDA.*（ua1.A2）/21.15;
fw2=CDA.*（ua2.A2）/21.15;
fw3=CDA.*（ua3.A2）/21.15;
fw4=CDA.*（ua4.A2）/21.15;
D1=（ft1-fw1）./G;
D2=（ft2-fw2）./G;
D3=（ft3-fw3）./G;
D4=（ft4-fw4）./G;
a1=g.*（D1-f）/b1;
a2=g.*（D2-f）/b2;
a3=g.*（D3-f）/b3;
a4=g.*（D4-f）/b4;
Plot（ua1,1./a1,ua2,1./a2,ua3,1./a3,ua4,1./a4）;
title（'加速度倒数曲线图'）;
Xlabel（'ua（km/h）'）;
Ylabel（'1/a（m/sA2）'）;
gtext（'1/a1'）
gtext（'1/a2'）
gtext（'1/a3'）
gtext（'1/a4'）
加速度倒数曲线图
ua（km/h）
4、用图解法或编程绘制汽车动力因数特性曲线
n=600:
1:
4000;
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;CDA=2.60;
lf=0.22;lw1=1.80;lw2=3.60;
i0=5.83;ig1=6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
ua1=0.377*r.*n/（ig1.*i0）;
ua2=0.377*r.*n/（ig2.*i0）;
ua3=0.377*r.*n/（ig3.*i0）;
ua4=0.377*r.*n/（ig4.*i0）;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）.A2+a3*（n/c）.A3+a4*（n/c）.A4;
b1=1+（lw1+lw2）./（m.*r.A2）+（lf.*ig142.*iO.A2.*nt）/（m.*r.A2）;
b2=1+（lw1+lw2）./（m.*r.A2）+（lf.*ig242.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;
b3=1+（lw1+lw2）./（m.*r.A2）+（lf.*ig3.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;
b4=1+（lw1+lw2）./（m.*r.A2）+（lf.*ig4.A2.*i0.A2.*nt）/（m.*r.A2）;
ft1=tq.*ig1.*iO.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fw1=CDA.*（ua1.A2）/21.15;
fw2=CDA.*（ua2.A2）/21.15;
fw3=CDA.*（ua3.A2）/21.15;
fw4=CDA.*（ua4.A2）/21.15;
D1=（ft1-fw1）./G;
D2=（ft2-fw2）./G;
D3=（ft3-fw3）./G;
D4=（ft4-fw4）./G;
plot（ua1,D1,ua2,D2,ua3,D3,ua4,D4）
title（'汽车动力特性图'）;
Xlabel（'ua（km/h）'）;
Ylabel（'D'）;
gtext（'I'）
gtext（'n'）
gtext（'川'）
gtext（'IV'）
汽车动力特性图
□a（km/h）
5、图解手工绘制n档起步，加速至70km/h的车速一时间曲线以及距离--时间曲线
m=3695;g=9.8;G=m*g;
nmin=600;nmax=4500;
ig=[6.123.111.691.00];i0=5.83;
nt=0.87+0.025;
f=0.012-0.0025;
r=0.37;
cda=2.60;
If=0.22;Iw1=1.80;Iw2=3.60;
u1=0.377*r*nmin./ig/i0;
u2=0.377*r*nmax./ig/i0;
deta=0*ig;
fori=1:
4
deta（i）=1+（lw1+lw2）/（m*rA2）+（lf*（ig（i）F2*iOA2*nt）/（mW2）;
end
ua=[6:
0.01:
99];N=length（ua）;n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;
Ff=G*f;
Fw=cda*ua.A2/21.15;
fori=1:
N
k=i;
ifua（i）<=u2
（2）n=ua（i）*（ig
（2）*i0/r）/0.377;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）A2+40.874*（n/1000）A3-3.8445*（n/1000）A4;
Ft=Tq*ig
（2）*i0*nt/r;
inv_a（i）=（deta
（2）*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
delta（i）=0.01*inv_a（i）/3.6;
elseifua（i）<=u2（3）n=ua（i）*（ig（3）*i0/r）/0.377;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）A2+40.874*（n/1000）A3-3.8445*（n/1000）A4;
Ft=Tq*ig（3）*i0*nt/r;
inv_a（i）=（deta（3）*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
delta（i）=0.01*inv_a（i）/3.6;
elsen=ua（i）*（ig（4）*i0/r）/0.377;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）A2+40.874*（n/1000）A3-3.8445*（n/1000）A4;
Ft=Tq*ig（4）*i0*nt/r;
inv_a（i）=（deta（4）*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
delta（i）=0.01*inv_a（i）/3.6;
end
a=delta（1:
k）;
t（i）=sum（a）;
end
plot（t,ua）;
axis（[030080]）;
title（'汽车n档起步加速至70km/h的车速--时间曲线'）;
xlabel（'时间t（s）'）;
ylabel（'速度ua（km/h）'）;
zoomon
[x,y]=ginput
（1）;
zoomoff;
disp（'汽车n档起步加速至70km/h的加速时间'）;disp（x）;disp（'s'）;汽车n档起步加速至70km/h的加速时间t=20.0115s
汽车II档起歩加速至70km/h的车速-时间曲线
时间t（s）
2汽车燃料经济性计算（等速、多工况）
例如，已知汽车结构参数同题1,负荷特性拟合公式为
234
b=BoBiPeB2F2B3PeB4Pe
1
N/（rmin-）
B
B2
B4
820
1427
-416
72
-6.0
0.18
1200
1355
-304
37
-2.05
0.043
1600
1284
-190
15
-0.51
0.007
2000
1123
-121.6
7.0
-0.185
0.0019
2600
1141
-99
4.5
-0.091
0.0007
3000
1051
-74
2.86
-0.051
0.00035
3400
1233
-85
3.0
-0.0475
0.0003
3880
1130
-45
0.71
-0.0008
-0.00004
怠速油耗为0.3ml/s（400r/min），求
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。
3）按6工况循环行驶的百公里油耗。
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，可根据相邻转速的两根曲线用插值法求得。
1、汽车功率平衡图
m=3695;
g=9.8;
r=0.37;
nt=0.87+0.025;
f=0.0125-0.0025;
cda=2.60;
If=0.22;lw1=1.80;lw2=3.60;
i0=5.83;
ig=[6.123.111.691.00];
fori=1:
79
n（i）=（i+11）*50;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
Tq（i）=a+a1*（n（i）/c）+a2*（n（i）/c）.A2+a3*（n（i）/c）43+a4*（n（i）/c）94;end
forj=1:
4
fori=1:
79
ua（i,j）=0.377.*r.*n（i）/（ig（j）.*i0）;
Pe（i,j）=Tq（i）.*ig（j）.*iO.*nt.*ua（i,j）/（3600.*r）;
Pfw（i,j）=（m.*g.*f.*ua（i,j）/3600+cda.*ua（i,j）A3/76140）/nt;
end
end
plot（ua,Pe,ua,Pfw）
title（'功率平衡图'）;
xlabel（'ua（km/h）'）;ylabel（'Pe,Pfw（kw）'）;gtext（'I'）
gtext（'n'）
gtext（'川'）gtext（'IV'）
gtext（'（Pf+Pw）/nt'）
功率平衡图
ua（km/h）
2、最高档与次高档的等速百公里油耗曲线
1）最高档等速百公里油耗曲线
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;
cda=2.60;pg=7.12;
i0=5.83;ig3=1.69;ig4=1;
n=[8001200160020002600300034003800];
B0=[14271355128411231141105112331130];
B仁[-416-304-190-121.6-99-74-85-45];
B2=[7237157.04.52.863.00.71];
B3=[-6.0-2.05-0.51-0.185-0.091-0.051-0.0475-0.0008];
B4=[0.180.0430.0070.00190.00070.000350.0003-0.00004];
ua=（0.377*r*n）/（ig4*i0）;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）92+a3*（n/c）93+a4*（n/c）44;
P=（1/nt）*（G*f*ua/3600+cda*ua.A3/76140）;
b=B0+B1.*P+B2.*P.A2+B3.*P.A3+B4.*P.A4;
Qs=P.*b./（1.02*ua*pg）;
b=polyfit（ua,Qs,3）;
ua4=8:
1:
100;
f=polyval（b,ua4）;
figure;
plot（ua,Qs,'k.',ua4,f,'LineWidth',2）;
title（'汽车最高档等速百公里油耗曲线'）;
xlabel（'ua/（km/h）'）;
ylabel（'Qs/[1/L（100km）]'）;
汽车最高档等速百公里油耗曲线
21
2D
19
18
17
16
15
14
13
12
11“wf““巾“““
0102030405060708090100
ua/（km/h）
16
2）次高档等速百公里油耗曲线
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;m=3695;g=9.81;G=m.*g;cda=2.60;pg=7.12;i0=5.83;ig3=1.69;ig4=1;n=[8001200160020002400280032003600];
B0=[14271355128411231141105112331130];
B仁[-416-304-190-121.6-99-74-85-45];
B2=[7237157.04.52.863.00.71];
B3=[-6.0-2.05-0.51-0.185-0.091-0.051-0.0475-0.0008];
B4=[0.180.0430.0070.00190.00070.000350.0003-0.00004];ua=（0.377*r*n）/（ig3*i0）;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*（n/c）+a2*（n/c）92+a3*（n/c）93+a4*（n/c）44;
P=（1/nt）*（G*f*ua/3600+cda*ua.A3/76140）;b=B0+B1.*P+B2.*P.A2+B3.*P.A3+B4.*P.A4;
Qs=P.*b./（1.02*ua*pg）;
b=polyfit（ua,Qs,3）;
ua3=8:
1:
55;
f=polyval（b,ua3）;
figure;
plot（ua,Qs,'k.',ua3,f,'LineWidth',2）;
title（'汽车次高档等速百公里油耗曲线'）;
xlabel（'ua/（km/h）'）;ylabel（'Qs/[1/L（100km）]'）;
汽车次高档等速百公里油耗曲线
24
23
22
21
20
19
18
17
3、按6工况循环形式的百公里耗油clear;
m=3695;g=9.81;G=m*g;
pg=7.00;
Iw1=1.80;Iw2=3.60;Iw=Iw1+Iw2;
If=0.22;
f=0.0125-0.0025;nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
i0=5.83;
ig=[3.552.771.651.000.83];a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
fori=1:
137,
n（i）=（i+23）*25;
end
fori=1:
137,
Tq（i）=a+a1*（n（i）/c）+a2*（n（i）/c）42+a3*（n（i）/c）43+a4*（n（i）/c）94;
end
forj=1:
5
fori=1:
137ua（i,j）=0.377*r*n（i）/ig（j）/i0;
Pz（i,j）=（G*f*ua（i,j）/3600+cda*ua（i,j）A3/76140）/nt;
end
end
n0=[8151207161420122603300634033804];
B0=[14271355128411231141105112331130];
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