汽车理论matlab课后复习.docx
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汽车理论matlab课后复习
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、改变1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出
为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同
值对汽车性能的影响。
Matlab程序：
m1=2000;
m2=1800;
m=3880;
r0=0.367;
gt=0.85;
f=0.013;
CDA=2.77;
i0=5.83;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;
Ig5=[5.562.7691.6441.000.793];
Ig0=[5.175.435.836.176.33];
B=[1326.8-416.4672.379-5.86290.17768;
1354.7-303.9836.657-2.05530.043072;
1284.4-189.7514.524-0.511840.0068164;
1122.9-121.597.0035-0.185170.0018555;
1141.0-98.8934.4763-0.0910770.00068906;
1051.2-73.7142.8593-0.051380.00035032;
1233.9-84.4782.9788-0.0474490.00028230;
1129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568;];
n=[8151207161420122603300634033804];
fori=1:
5
fork=1:
8
ua（i,k）=0.377*0.367*n（k）/（Ig0（i）*Ig5（5））;
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;
F5（i,k）=0.013*3880*9.8+2.77.*ua（i,k）^2/21.15;
Pe（i,k）=F5（i,k）*ua（i,k）/（3600*0.85）;
b5（i,k）=B（k,1）+B（k,2）*Pe（i,k）+B（k,3）*Pe（i,k）^2+B（k,4）*Pe（i,k）^3+B（k,5）*Pe（i,k）^4;
end
end
ua1=25;s1=50;
Fa5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua1.^2/21.15;
Pe5=Fa5.*ua1/（3600*0.85）;
d1=polyfit（Pe（1,:
）,b5（1,:
）,3）;
ba1=polyval（d1,Pe5）;
d2=polyfit（Pe（2,:
）,b5（2,:
）,3）;
ba2=polyval（d2,Pe5）;
d3=polyfit（Pe（3,:
）,b5（3,:
）,3）;
ba3=polyval（d3,Pe5）;
d4=polyfit（Pe（4,:
）,b5（4,:
）,3）;
ba4=polyval（d4,Pe5）;
d5=polyfit（Pe（5,:
）,b5（5,:
）,3）;
ba5=polyval（d5,Pe5）;
ba=[ba1ba2ba3ba4ba5];
Qa1=Pe5.*ba*50/（ua1*102*7）
ua2=25:
40;
Q2=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5
（2）.^2*Ig0
（2）^2*gt/（m*r0^2）
Fb5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua2.^2/21.15+Q2*m*0.25;
Pb5=Fb5.*ua2/（3600*0.85）;
db1=polyfit（Pe（1,:
）,b5（1,:
）,3）;
bb1=polyval（db1,Pb5）;
db2=polyfit（Pe（2,:
）,b5（2,:
）,3）;
bb2=polyval（db2,Pb5）;
db3=polyfit（Pe（3,:
）,b5（3,:
）,3）;
bb3=polyval（db3,Pb5）;
db4=polyfit（Pe（4,:
）,b5（4,:
）,3）;
bb4=polyval（db4,Pb5）;
db5=polyfit（Pe（5,:
）,b5（5,:
）,3）;
bb5=polyval（db5,Pb5）;
bb=[bb1
bb2
bb3
bb4
bb5];
Pb=[Pb5
Pb5
Pb5
Pb5
Pb5];
Qb=Pb.*bb/（367.1*7）;
fori=1:
5
forj=1:
15
qb（i,j）=Qb（i,j）+Qb（i,j+1）;
end
end
Qb2=sum（qb'）
ua3=40;s2=250;
Fc5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua3.^2/21.15;
Pc5=Fc5.*ua3/（3600*0.85）;
dc1=polyfit（Pe（1,:
）,b5（1,:
）,3）;
bc1=polyval（dc1,Pc5）;
dc2=polyfit（Pe（2,:
）,b5（2,:
）,3）;
bc2=polyval（dc2,Pc5）;
dc3=polyfit（Pe（3,:
）,b5（3,:
）,3）;
bc3=polyval（dc3,Pc5）;
dc4=polyfit（Pe（4,:
）,b5（4,:
）,3）;
bc4=polyval（dc4,Pc5）;
dc5=polyfit（Pe（5,:
）,b5（5,:
）,3）;
bc5=polyval（dc5,Pc5）;
bc=[bc1bc2bc3bc4bc5];
Qc3=Pc5.*bc*250/（ua3*102*7）
ua4=40:
50;
Q4=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5（4）.^2*Ig0（4）^2*gt/（m*r0^2）
Fd5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua4.^2/21.15+Q4*m*0.2;
Pd5=Fd5.*ua4/（3600*0.85）;
dd1=polyfit（Pe（1,:
）,b5（1,:
）,3）;
bd1=polyval（dd1,Pd5）;
dd2=polyfit（Pe（2,:
）,b5（2,:
）,3）;
bd2=polyval（dd2,Pd5）;
dd3=polyfit（Pe（3,:
）,b5（3,:
）,3）;
bd3=polyval（dd3,Pd5）;
dd4=polyfit（Pe（4,:
）,b5（4,:
）,3）;
bd4=polyval（dd4,Pd5）;
dd5=polyfit（Pe（5,:
）,b5（5,:
）,3）;
bd5=polyval（dd5,Pd5）;
bd=[bd1
bd2
bd3
bd4
bd5];
Pd=[Pd5
Pd5
Pd5
Pd5
Pd5];
Qd=Pd.*bd/（367.1*7）;
fori=1:
5
forj=1:
10
qd（i,j）=Qd（i,j）+Qd（i,j+1）;
end
end
Qd4=sum（qd'）
ua5=50;s2=250;
Ff5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua5.^2/21.15;
Pf5=Ff5.*ua5/（3600*0.85）;
df1=polyfit（Pe（1,:
）,b5（1,:
）,3）;
bf1=polyval（df1,Pf5）;
df2=polyfit（Pe（2,:
）,b5（2,:
）,3）;
bf2=polyval（df2,Pf5）;
df3=polyfit（Pe（3,:
）,b5（3,:
）,3）;
bf3=polyval（df3,Pf5）;
df4=polyfit（Pe（4,:
）,b5（4,:
）,3）;
bf4=polyval（df4,Pf5）;
df5=polyfit（Pe（5,:
）,b5（5,:
）,3）;
bf5=polyval（df5,Pf5）;
bf=[bf1bf2bf3bf4bf5];
Qf5=Pf5.*bf*250/（ua3*102*7）
Qi=0.299;
Qg=（50-25）/3.6/0.36*0.299;
Qg6=[QgQgQgQgQg]
Q=[Qa1
Qb2
Qc3
Qd4
Qf5
Qg6];
Qz=sum（Q）/1075*100
fork=1:
5
fori=1:
3401;
forj=1:
5;
n（i）=i+599;
ua（i,j）=0.377*r0*n（i）./（Ig5（j）*Ig0（k））;
Q（j）=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5（j）.^2*Ig0（k）^2*gt/（m*（r0）^2）;
end
end
uamax=max（ua）;
uamin=min（ua）;
ua2=uamin
（2）:
uamax
（2）;
n=ua2*Ig0（k）*Ig5
（2）/（0.377*0.367）;
Ttq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
Ft2=Ttq*Ig0（k）*Ig5
（2）*0.85/0.367;
F2=0.013*3880*9.8+2.77*ua2.^2/21.15;
a2=（Ft2-F2）./（Q
（2）*m）;
t2=trapz（ua2,1./a2）/3.6;
ua3=uamax
（2）:
uamax（3）;
n3=ua3*Ig0（k）*Ig5（3）/（0.377*0.367）;
Ttq3=-19.313+295.27*（n3/1000）-165.44*（n3/1000）.^2+40.874*（n3/1000）.^3-3.8445*（n3/1000）.^4;
Ft3=Ttq3*Ig0（k）*Ig5（3）*0.85/0.367;
F3=0.013*3880*9.8+2.77*ua3.^2/21.15;
a3=（Ft3-F3）./（Q（3）*m）;
t3=trapz（ua3,1./a3）/3.6;
ua4=uamax（3）:
70;
n4=ua4*Ig0（k）*Ig5（4）/（0.377*0.367）;
Ttq4=-19.313+295.27*（n4/1000）-165.44*（n4/1000）.^2+40.874*（n4/1000）.^3-3.8445*（n4/1000）.^4;
Ft4=Ttq4*Ig0（k）*Ig5（4）*0.85/0.367;
F4=0.013*3880*9.8+2.77*ua4
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