汽车动力性与平顺性研究课程设计.docx
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汽车动力性与平顺性研究课程设计
课程设计说明书
课程名称汽车理论
设计题目汽车动力性与平顺性研究
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
一、专业课程设计任务书
要求：
本次计算设计以小组为单位进行，每组计算两种车型（大型车、小型车）。
先通过手工计算并绘图（选取5-8个特征点），然后计算机编程实现并绘图，并打印计算说明书和程序。
答辩时应交上查阅资料，计算草稿，设计说明书。
具体设计要求如下：
1.汽车动力性经济性分析计算
通过查阅收集有关资料，计算分析给定型号汽车的动力性能及燃油经济性，并绘出该车型的发动机外特性曲线，驱动力——行驶阻力平衡图，动力特性图，百公里油耗曲线等。
根据计算结果和实际情况，分析该车型发动机参数和底盘性能参数匹配是否合理，并提出修改意见。
2.汽车平均技术速度的分析计算
通过计算给定型号汽车在假设给定路面上行驶的平均技术速度来分析该车型在实际运行中的应用。
3.参数
有的车型参数不完整，请查阅相关资料或用经验公式计算选取，并经手动计算分析后修正获得。
4.说明书
全班统一设计格式（封面、目录、版式。
具体参照毕业设计说明书格式—见校园网）；
说明书内容包括：
任务书、目录、各车型参数分析、计算、图表、结论、设计体会等。
二.车辆数据
车型三：
东风EQ1090E载货汽车
一、发动机EQ6100-1（附表一）
Nmax=99kw（相应转速3000r/min）
Mmax=353N.m（相应转速1400r/min）
二、整车参数：
1.尺寸参数：
全长L=6910mm，全宽B=2470mm，全高H=2455mm，轴距L1=3950mm,前轮距B1=1810mm，后轮距B2=1800mm.
2.重量参数（附表二）
3.性能参数：
变速箱传动比i1=7.31,i2=4.31,i3=2.45,i4=1.54,i5=1,i倒=7.66。
主减速器比io=6.33。
车轮：
9.00-20。
三、使用数据：
滚动阻力系数f=0.03；
道路阻力系数：
强度计算用Φ=1
性能计算用Φ=0.8
空气阻力系数：
Cd=0.8；
迎风面积：
A=0.78X宽X高；
传动系效率：
η=0.9
表一：
发动机参数
转速n
（r/min）
1000
1200
1300
1400
1600
1800
2000
2400
2800
3000
耗油率b（g/（kw.h））
315.50
312.79
309.12
307.90
307.51
306
306.34
310.65
320.34
328.53
表二：
重量参数：
空载
满载
车重（kg）
4080
9290
前桥（kg）
1930
2360
后桥（kg）
2150
6930
车型四：
SATANA2000轿车
发动机2VQS（附表一）
Nmax=74kw（相应转速5200r/min）
Mmax=155N.m（相应转速3800r/min）
整车参数：
1.尺寸参数：
全长L=4680mm，全宽B=1700mm，全高H=1423mm，轴距L1=2656mm,前轮距B1=1414mm，后轮距B2=1422mm.
2.重量参数（附表二）
3.性能参数：
变速箱传动比i1=3.45,i2=1.94,i3=1.29,i4=0.985,i5=0.8,主减速器比io=4.1。
车轮：
195-60，半径R=308mm.
使用数据：
滚动阻力系数f=0.025；
空气阻力系数：
Cd=0.4；
迎风面积：
A=0.78X宽X高；
最大爬坡度：
28%；
传动系效率：
η=0.9
表一：
发动机参数
转速n
（r/min）
1000
1600
2200
2800
3400
3800
4600
5200
有效扭矩Tq（N.m）
119
126
133
140
147
155
148
135
耗油率b（g/（kw.h））
265
260
255
250
260
265
295
300
表二：
重量参数
空载
满载
车重（kg）
1248
1623
三、车型一动力性能计算
3.1驱动力——行驶阻力平衡图
1）取发动机参数如下：
转速n
（r/min）
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2400
3000
有效扭矩Tq（N.m）
348.4
350.0
353.0
346.1
332.3
328.0
318.0
292.4
耗油率b（g/（kw.h））
315.50
312.79
307.90
307.51
306
306.34
310.65
328.53
2）汽车的驱动力（单位为N）为：
Ft=
ηt（3.1）
其中车速
（km/h）与发动机转速n（r/min）之间的关系为
=0.377
（3.3）
代入数据解得：
序号
一档
二档
三档
Ft（kN）
Ft（kN）
Ft（kN）
1
4.017
29.46
6.813
17.37
11.984
9.87
2
4.82
29.56
8.175
17.43
14.381
9.91
3
5.624
29.82
9.538
17.58
16.778
9.99
4
6.427
29.24
10.900
17.24
19.175
9.80
5
7.231
28.07
12.263
16.55
21.572
9.40
6
8.034
27.71
13.625
16.34
23.969
9.29
7
9.641
26.86
16.350
15.84
28.763
9.00
8
12.050
24.70
20.440
14.56
35.953
8.28
序号
四档
五档
Ft（kN）
Ft（kN）
1
19.066
6.21
29.362
4.030
2
22.879
6.23
35.234
4.044
3
26.623
6.28
41.107
4.079
4
30.506
6.16
46.980
3.999
5
34.319
5.91
52.851
3.840
6
38.132
5.84
58.724
3.790
7
45.759
5.66
70.468
3.674
8
57.199
5.203
88.08
3.379
3）汽车在良好路面上行驶时经常遇到的滚动阻力
和空气阻力
为
+
=Gf+
（3.4）
其中G=92900，f=0.03，Cd=0.8，A=0.78*2.47*2.455
12.050
20.44
35.953
57.199
88.08
+
2817.98
2861.74
3018.25
3372.31
4174.92
4）代入以上数据绘制驱动力-行驶阻力平衡图如图3.1.a所示。
MATLAB程序：
ua1=0:
1:
100;
qs1=polyval（p,ua1）;
plot（ua,qs,'*',ua1,qs1）
>>ig=[7.314.312.451.541];
>>fori=1:
5
n=600:
10:
3000;
t=10.7196*（n/1000）.^3-73.3607*（n/1000）.^2+125.7788*（n/1000）+286.6316;
ua=0.377*0.504.*n./ig（i）./6.33;
ft=t.*ig（i）.*6.33*0.9./0.504;
str=['r','m','b','c','y'];
plot（ua,ft,str（i））;
gridon
holdon;
end
>>ua=0:
1:
100;
f=2787+0.23.*ua.^2;
plot（ua,f,'g-'）
图3.1.a驱动力——行驶阻力平衡图
3.2确定最高车速
上图是车型一驱动力-行驶阻力平衡图。
由上图可以清晰的看出不同车速的时候驱动力和行驶阻力之间的关系。
汽车以最高档行驶时的最高车速，可以直接由Ft5与F的交点取得。
因为此时驱动力和行驶阻力相等，汽车处于稳定的平衡状态。
由图中和计算可知，最大车速为64.5km/h。
3.3加速时间t
3.3.1数学表达式
dt=
du（3.3.1.1）
其中
=0.377
（3.3.1.3）
3.3.2换档点的确定
加速过程中的换挡时刻可根据各挡的a-ua曲线来确定。
若一挡与二档加速度曲线有交点，显然应在交点对应车速换挡。
若两曲线不相交，则应在一挡加速行驶到发动机转速最高时换入二挡。
3.4汽车加速度倒数图
MATLAB程序：
ig=[7.314.312.451.541];
s=[1.41.21.121.071.03];
>>fori=1:
5
n=600:
10:
3000;
t=10.7196*（n/1000）.^3-73.3607*（n/1000）.^2+125.7788*（n/1000）+286.6316;
ua=0.377*0.504.*n./ig（i）./6.33;
ft=t.*ig（i）.*6.33*0.9./0.504;
a=ft/92900;
b=0.8*2.47*2.455*ua.*ua/21.15/92900;
d=a-b;
x=10*（d-0.03）./s（i）;
ifx>0.01
y=1./x;
str=['r','m','b','c','g-'];
plot（ua,y,str（i））;
gridon
holdon
end
end
图3.4a加速度倒数曲线图
3.5汽车爬坡度图
3.5.1汽车爬坡度的定义
汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上克服Ft+Fw后的余力全部用来克服坡度阻力时能爬上的坡度。
3.5.2数学表达式
Fi=Ft-（Ff+Fw）（3.5.2.1）
）（3.5.2.2）
（3.5.2.3）
爬坡度曲线图
MATLAB程序：
ig=[7.314.312.451.541];
>>fori=1:
5
n=600:
10:
3000;
t=10.7196*（n/1000）.^3-73.3607*（n/1000）.^2+125.7788*（n/1000）+286.6316;
ua=0.377*0.504.*n./ig（i）./6.33;
ft=t.*ig（i）.*6.33*0.9./0.504;
f=2787+0.23*ua.*ua;
m=ft-f;
z=m/92900;
a=asin（z）;
b=tan（a）;
str=['r','m','b','c','g-'];
plot（ua,b,str（i））;
gridon
holdon
end
图3.5.a爬坡度曲线图
3.6动力特性图
3.6.1动力特性图定义
汽车在各档下的动力因数与车速的关系称为动力特性图，在图上，滚动阻力系数f-ua与直接挡D-ua曲线的交点即为汽车的最高车速。
3.6.2数学公式
动力因数：
D=
（3.6.2.1）
其中G=92900，Fw=
代入数据得：
序号
一档
二档
三档
D
D
D
1
4.017
0.317
6.813
0.1868
11.984
0.1059
2
4.82
0.318
8.175
0.1875
14.381
0.1063
3
5.624
0.321
9.538
0.1891
16.778
0.1070
4
6.427
0.313
10.90
0.1853
19.175
0.1048
5
7.231
0.302
12.263
0.1778
21.572
0.1002
6
8.034
0.298
13.625
0.1755
23.969
0.0989
7
9.641
0.289
16.350
0.1701
28.763
0.0952
8
12.050
0.2656
20.440
0.1559
35.953
0.0866
序号
四档
五档
D
D
1
19.066
0.0661
29.362
0.0417
2
22.879
0.0661
35.234
0.0411
3
26.623
0.0662
41.107
0.0406
4
30.506
0.0645
46.980
0.0388
5
34.319
0.0613
52.851
0.0359
6
38.132
0.0601
58.724
0.0342
7
45.759
0.0569
70.468
0.0299
8
57.199
0.0497
88.080
0.0214
3.6.3绘制动力性曲线如图所示：
MATLAB程序：
ig=[7.314.312.451.541];
>>fori=1:
5
n=600:
10:
3000;
t=10.7196*（n/1000）.^3-73.3607*（n/1000）.^2+125.7788*（n/1000）+286.6316;
ua=0.377*0.504.*n./ig（i）./6.33;
ft=t.*ig（i）.*6.33*0.9./0.504;
a=ft/92900;
b=0.8*2.47*2.455*ua.*ua/21.15/92900;
d=a-b;
str=['r','m','b','c','y'];
plot（ua,d,str（i））
gridon
holdon
end
图3.7a动力性曲线
由图可得，最高爬坡度为：
imax=31.5%。
3.7汽车百公里耗油曲线图
3.7.1汽车等速百公里油耗公式（L/100Km）：
Qs=（3.7.1）
其中
=0.377
最高档时：
i5=1，取Pe=68.69KW,pg=7.0N/L
序号
N（r/min）
（km/h）
bg/（kw.h）
Qs（L/100km）
1
1000
29.362
315.50
103.37
2
1200
35.234
312.79
85.45
3
1400
41.107
307.90
72.06
4
1600
46.980
307.51
62.97
5
1800
52.851
306
55.69
6
2000
58.724
306
50.18
7
2400
70.468
310.65
42.41
8
3000
88.080
328.53
35.88
3.7.2．燃油消耗率曲线如图所示：
MATLAB程序：
b=[315.5312.79307.9307.51306306.34310.65328.53];
>>pe=[36.5243.9851.7557.9962.6368.6979.9291.85];
p=polyfit（pe,b,3）
p=
0.0004-0.05582.1501291.8693
>>pe1=20:
1:
100;
b1=polyval（p,pe1）;
plot（pe,b,'*',pe1,b1）
图3.7a燃油消耗率曲线图
3.7.3百公里油耗曲线如图所示：
MATLAB程序：
pe1=20:
1:
100;
b1=polyval（p,pe1）;
plot（pe,b,'*',pe1,b1）
>>b=[315.5312.79307.9307.51306306.34310.65328.53];
>>ua=[29.3635.2341.1146.9852.8558.7270.4788.08];
>>qs=13.305.*b./ua;
p=polyfit（ua,qs,2）
p=
0.0320-5.2432264.9397
>>ua1=0:
1:
100;
qs1=polyval（p,ua1）;
plot（ua,qs,'*',ua1,qs1）
图3.7b百公里油耗曲线
3.8综合分析
四、车型四动力性能计算：
4.1驱动力——行驶阻力平衡图
1）取发动机参数如下：
转速n
（r/min）
1000
1600
2200
2800
3400
3800
4600
5200
有效扭矩Tq（N.m）
119
126
133
140
147
155
148
135
耗油率b（g/（kw.h））
265
260
255
250
260
265
295
300
2）汽车的驱动力（单位为kN）为：
Ft=
ηt（4.1）
其中车速
（km/h）与发动机转速n（r/min）之间的关系为
=0.377
（4.2）
代入数据解得：
序号
一档
二档
三档
Ft
Ft
Ft
1
8.196
4.9266
14.58
2.7
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