汽车理论课后作业matlab编程详细讲解带注释.docx
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汽车理论课后作业matlab编程详细讲解带注释
1.3matlab程序：
（1）
%驱动力-行驶阻力平衡图
%货车相关参数。
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
n=600:
10:
4000;
%发动机转数转换成汽车行驶速度。
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;
ua2=0.377*r*n/ig
（2）/i0;
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;
ua5=0.377*r*n/ig（5）/i0;
%计算各档位驱动力。
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
Ft1=Tq*ig
（1）*i0*y/r;
Ft2=Tq*ig
（2）*i0*y/r;
Ft3=Tq*ig（3）*i0*y/r;
Ft4=Tq*ig（4）*i0*y/r;
Ft5=Tq*ig（5）*i0*y/r;
%计算行驶阻力。
Fz1=m*g*f+2.77*ua1.^2/21.15;
Fz2=m*g*f+2.77*ua2.^2/21.15;
Fz3=m*g*f+2.77*ua3.^2/21.15;
Fz4=m*g*f+2.77*ua4.^2/21.15;
Fz5=m*g*f+2.77*ua5.^2/21.15;
%驱动力-行驶阻力平衡图。
plot（ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua1,Fz1,'k',ua2,Fz2,'k',ua3,Fz3,'k',ua4,Fz4,'k',ua5,Fz5,'k'）;
title（'驱动力-行驶阻力平衡图'）;
xlabel（'ua（km/s）'）;
ylabel（'Ft（N）'）;
legend（'Ft1','Ft2','Ft3','Ft4','Ft5','Ff+Fw'）
%求最高车速。
[x,y]=ginput
（1）;
disp（‘汽车最高车速='）;disp（x）;disp（'km/h'）;
（2）
%汽车最大爬坡度
clear
clc
%汽车相关参数。
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
n=600:
10:
4000;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
Ft1=Tq*ig
（1）*i0*y/r;%一档时爬坡能力最强。
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;
Ff=G*f;%滚动阻力。
Fw1=CdA*ua1.^2/21.15;%空气阻力。
Fz1=Ff+Fw1;
Fi1=Ft1-Fz1;
Fmax=max（Fi1/G）;
imax=100*tan（asin（Fmax））;
disp（'汽车最大爬坡度='）;
disp（imax）,disp（'%'）;
（3）
%求汽车加速度倒数曲线和最大爬坡度显得附着率。
clear
clc
m=3880;%汽车相关参数。
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
n=600:
10:
4000;%发动机转速范围。
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
Ft1=Tq*ig
（1）*i0*y/r;%各档位下的驱动力。
Ft2=Tq*ig
（2）*i0*y/r;
Ft3=Tq*ig（3）*i0*y/r;
Ft4=Tq*ig（4）*i0*y/r;
Ft5=Tq*ig（5）*i0*y/r;
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;%各档位下的车速。
ua2=0.377*r*n/ig
（2）/i0;
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;
ua5=0.377*r*n/ig（5）/i0;
Fw1=CdA*ua1.^2/21.15;%空气阻力。
Fw2=CdA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CdA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CdA*ua4.^2/21.15;
Fw5=CdA*ua5.^2/21.15;
Ff=G*f;%滚动阻力。
q1=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig
（1）^2*i0^2*y）/（m*r^2）;%求各档位下的汽车旋转质量换算系数。
q2=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig
（2）^2*i0^2*y）/（m*r^2）;
q3=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig（3）^2*i0^2*y）/（m*r^2）;
q4=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig（4）^2*i0^2*y）/（m*r^2）;
q5=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig（5）^2*i0^2*y）/（m*r^2）;
a1=（Ft1-Ff-Fw1）/（q1*m）;%求出汽车加速度。
a2=（Ft2-Ff-Fw2）/（q2*m）;
a3=（Ft3-Ff-Fw3）/（q3*m）;
a4=（Ft4-Ff-Fw4）/（q4*m）;
a5=（Ft5-Ff-Fw5）/（q5*m）;
ad1=1./a1;;%求加速度倒数。
ad2=1./a2;
ad3=1./a3;
ad4=1./a4;
ad5=1./a5;
plot（ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua5,ad5）;%绘制加速度倒数曲线。
axis（[0100010]）;
title（'汽车的加速度倒数曲线'）;
xlabel（'ua（km/h）'）;
ylabel（'1/a'）;
legend（'ad1','ad2','ad3','ad4','ad5'）
%求最大爬坡度时的附着率。
Fz=Ft1-Ff-Fw1;
aa=asin（max（Fz）/G）;%最大爬坡角度。
C=tan（aa）/（a/L+hg*tan（aa）/L）;%附着率。
disp（'假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=）;
disp（C）;
（4）%求汽车2档原地起步换挡加速行驶至70km/h的加速时间
clear
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;CDA=2.77;
i0=5.83;If=0.218;
Iw1=1.798;Iw2=3.598;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;
m=3880;g=9.8;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
G=m*g;
nmin=600;nmax=4000;
u1=0.377*r*nmin./ig/i0;
u2=0.377*r*nmax./ig/i0;
deta=0*ig;
fori=1:
5
deta（i）=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*（ig（i））^2*i0^2*nT）/（m*r^2）;
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.^2/21.15;
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）^2+40.874*（n/1000）^3-3.8445*（n/1000）^4;
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）^2+40.874*（n/1000）^3-3.8445*（n/1000）^4;
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;
elseifua（i）<=u2（4）
n=ua（i）*（ig（4）*i0/r）/0.377;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）^2+40.874*（n/1000）^3-3.8445*（n/1000）^4;
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;
else
n=ua（i）*（ig（5）*i0/r）/0.377;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）^2+40.874*（n/1000）^3-3.8445*（n/1000）^4;
Ft=Tq*ig（5）*i0*nT/r;
inv_a（i）=（deta（5）*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（[0800100]）;
title（'汽车2档原地起步换挡加速时间曲线'）;
xlabel（'时间t（s）'）;
ylabel（'速度ua（km/h）'）;
2.7matlab程序：
（1）
%绘制汽车功率平衡图。
clear
%汽车参数。
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;m=3880;g=9.8;
G=m*g;
n=600:
10:
4000;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;%各档位下的车速。
ua2=0.377*r*n/ig
（2）/i0;
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;
ua5=0.377*r*n/ig（5）/i0;
P1=Tq.*ig
（1）*i0.*ua1./（3600*r）;%各档位下发动机的输出功率。
P2=Tq.*ig
（2）*i0.*ua2./（3600*r）;
P3=Tq.*ig（3）*i0.*ua3./（3600*r）;
P4=Tq.*ig（4）*i0.*ua4./（3600*r）;
P5=Tq.*ig（5）*i0.*ua5./（3600*r）;
ua=0:
0.2:
120;
Ff=G*f;
Fw=CdA*ua.^2/21.15;
Pf=Ff*ua/3600;%克服滚动阻力的功率
Pw=Fw.*ua/3600;%克服空气阻力的功率。
P6=（Pf+Pw）./y;
plot（ua1,P1,ua2,P2,ua3,P3,ua4,P4,ua5,P5,ua,P6）;%绘制汽车功率平衡图。
axis（[01200100]）;
title（'汽车功率平衡图'）;
xlabel（'ua（km/h）'）;
ylabel（'Pe（kw）'）;
legend（'Pe1','Pe2','Pe3','Pe4','Pe5','P（Ff+Fw）'）
（2）
%最高档与次高档等速百公里油耗曲线图
clear
clc
n=600:
1:
4000;%货车相关参数。
m=3880;g=9.8;
G=m*g;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
n0=[8151207161420122603300634033804];
B00=[1326.81354.71284.41122.91141.01051.21233.91129.7];
B10=[-416.46-303.98-189.75-121.59-98.893-73.714-84.478-45.291];
B20=[72.37936.65714.5247.00354.47632.85932.97880.71113];
B30=[-5.8629-2.0553-0.51184-0.18517-0.091077-0.05138-0.047449-0.00075215];
B40=[0.177680.0430720.00681640.00185550.000689060.000350320.00028230-0.000038568];
B0=spline（n0,B00,n）;%插值拟合系数曲线。
B1=spline（n0,B10,n）;
B2=spline（n0,B20,n）;
B3=spline（n0,B30,n）;
B4=spline（n0,B40,n）;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;%4、5档车速。
ua5=0.377*r*n/ig（5）/i0;
Ff=G*f;%滚动阻力。
Fz4=Ff+CdA*（ua4.^2）/21.15;%4、5档空气阻力。
Fz5=Ff+CdA*（ua5.^2）/21.15;
Pe4=Fz4.*ua4./（y*3.6*1000）;%4、5档克服行驶阻力所需功率。
Pe5=Fz5.*ua5./（y*3.6*1000）;
fori=1:
1:
3401%计算燃油消耗率。
b4（i）=B0（i）+B1（i）*Pe4（i）+B2（i）*Pe4（i）.^2+B3（i）*Pe4（i）.^3+B4（i）*Pe4（i）.^4;
b5（i）=B0（i）+B1（i）*Pe5（i）+B2（i）*Pe5（i）.^2+B3（i）*Pe5（i）.^3+B4（i）*Pe5（i）.^4;
end
pg=7.0;
Q4=Pe4.*b4./（1.02.*ua4.*pg）;%计算百公里油耗。
Q5=Pe5.*b5./（1.02.*ua5.*pg）;
plot（ua4,Q4,ua5,Q5）;%绘制曲线。
axis（[01001030]）;
title（'最高档与次高档等速百公里油耗曲线'）;
xlabel（'ua（km/h）'）;
ylabel（'百公里油耗（L/100km）'）;
legend（'4','5'）
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