汽车理论作业.docx

1、汽车理论作业 2012年汽车理论作业 1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的车速时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的加速时间。轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式为式中，Tq为发动机转矩（Nm）;n为发动机转速（r/min）。发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min。装

2、载质量 2000kg整车整备质量 1800kg总质量 3880kg车轮半径 0.367m传动系机械效率 t=0.85滚动阻力系数 f=0.013空气阻力系数迎风面积 CDA=2.77m2主减速器传动比 i0=5.83飞轮转动惯量 If=0.218kgm2二前轮转动惯量 Iw1=1.798kgm2四后轮转动惯量 Iw2=3.598kgm2变速器传动比 ig(数据如下表) 档档档档档四档变速器6.093.091.711.00-五档变速器5.562.7691.6441.000.793轴距 L=3.2m质心至前轴距离（满载） a=1.974m质心高（满载） hg=0.9m解：选择五档1）绘制汽车驱动力

3、与行驶阻力平衡图 汽车驱动力行驶阻力发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 由本题的已知条件,即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程利用MATLAB即可得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图。2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率汽车以最高档(五档)行驶时，达到最高车速，即上图有曲线与曲线的交点。即求最大坡度时，因此有，一般汽车最大爬坡度达30%左右，因此利用汽车行驶方程式确定档及低档爬坡能力时，应采用Gsina作为坡度阻力，即得再由可得到汽车爬坡度与车速的关系式：；而汽车最大爬坡度为档时的最大爬坡度。利用MATLAB计算可得，。最大坡度下，q=,如是前轮驱动，；不合理，舍

4、去。如是后轮驱动，。3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，求加速时间求得各档的汽车旋转质量换算系数如下表所示：汽车旋转质量换算系数档档档档档1.38291.10271.04291.02241.0179由，利用MATLAB画出汽车的行驶加速度图和汽车的加速度倒数曲线图：.汽车加速时间曲线2.7已知货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。负荷特性曲线的拟合公式为：其中，b为燃油消耗率g/(kWh)；Pe为发动机净功率（kW）；拟合式中的系数随转速n变化。怠速油耗（怠速转速400r/min）。计算与绘制题1.3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解：1）汽车功率平衡图。发动机

5、功率在各档下的功率、汽车经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线即为汽车功率平衡图，其中：，编程计算，汽车的功率平衡图为：2）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线用三次样条插值法，利用MATLAB求出每个n值所对应的拟合式系数：。由，忽略坡度阻力和加速阻力，则，又，令，则可得实际绘出的最高档与次高档的等速百公里油耗曲线如下：1：绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图程序：n=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;Ft=Tq*5.56*5.83*0.85/0.

6、367;ua=0.377*0.367*n/(5.56*5.83);plot(ua,Ft,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;Ft=Tq*2.769*5.83*0.85/0.367;ua=0.377*0.367*n/(2.769*5.83);plot(ua,Ft,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44

7、*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;Ft=Tq*1.644*5.83*0.85/0.367;ua=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);plot(ua,Ft,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;Ft=Tq*1.00*5.83*0.85/0.367;ua=0.377*0.367*n/(1.00*5.83);plot(ua,Ft,

8、LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;Ft=Tq*0.793*5.83*0.85/0.367;ua=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);plot(ua,Ft,LineWidth,2)hold onFo=38024*0.013+2.77/21.15*(ua.2);plot(ua,Fo,LineWidth,2) xlabel(ua/(km/h),fontsize,18); ylabel(

9、F/N,fontsize,18);title(汽车驱动力-行驶阻力平衡图,fontsize,18);gtext(Ft1,fontsize,18)gtext(Ft2,fontsize,18)gtext(Ft3,fontsize,18) gtext(Ft4,fontsize,18) gtext(Ft5,fontsize,18) gtext(Ff+Fw,fontsize,18)2：求最大坡度程序：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;ig=5.56

10、2.769 1.644 1.00 0.793;Ft1=Tq*5.56*5.83*0.85/0.367;ua1=0.377*0.367*n/5.56/5.83;Ff=38024*0.013;Fw1=2.77*ua1.2/21.15;Fz1=Ff+Fw1;Fi1=Ft1-Fz1;Zoom on;imax=100*tan(asin(max(Fi1/G);disp(汽车最大爬坡度);disp(imax);disp(%);3：绘制汽车行驶加速度曲线程序：n=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000

11、).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(5.56*5.83);Fo=Tq*5.56*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=Fo/1.3829/3880;plot(ua,a,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(2.769*5.83);Fo=Tq*2.769*5.83*0

12、.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=Fo/1.1027/3880;plot(ua,a,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);Fo=Tq*1.644*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=Fo/1.0429/3880;plot(ua,a,L

13、ineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(1.00*5.83);Fo=Tq*1.00*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=Fo/1.0179/3880;plot(ua,a,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*

14、(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(0.793*5.83);Fo=Tq*0.793*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=Fo/1.0179/3880;plot(ua,a,LineWidth,2)xlabel(ua/(km/h),fontsize,18); ylabel(a,fontsize,18);title(汽车的行驶加速度曲线,fontsize,18);gtext(,fontsize,18)gtext(,fontsize,18)gtext(

15、,fontsize,18) gtext(,fontsize,18) gtext(,fontsize,18)4：:汽车的加速度倒数曲线图程序：n=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(5.56*5.83);Fo=(Tq*5.56*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=(1.3829*3880)./Fo;plot(ua,a,LineWidth,2)hol

16、d onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(2.769*5.83);Fo=Tq*2.769*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=(1.1027*3880)./Fo;plot(ua,a,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).

17、2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(1.644*5.83);Fo=Tq*1.644*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=(1.0429*3880)./Fo;plot(ua,a,LineWidth,2)hold onn=600:pi/100:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.87*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;ua=0.377*0.367*n/(1.00*5.83)

18、;Fo=Tq*1.00*5.83*0.85/0.367-38024*0.013-2.27/21.15*(ua.2);a=(1.0224*3880)./Fo;plot(ua,a,LineWidth,2)xlabel(ua/(km/h),fontsize,18); ylabel(1/a,fontsize,18);title(汽车的行驶加速度倒数曲线,fontsize,18);gtext(1/a1,fontsize,18)gtext(1/a2,fontsize,18)gtext(1/a3,fontsize,18) gtext(1/a4,fontsize,18)5：汽车功率平衡图程序：n=600:1:

19、4000;ua=0:1:100;i0=5.83;ig1=6.09;ig2=3.09;ig3=1.71;ig4=1;ig5=0.793;r=0.367;t=0.85;m=3880;G=38024;f=0.013;CdA=2.77;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);ua5=(0.377*r*n)/(ig5*i0);n1=(ua1*ig1*i0)/(0.377*r);n2=(ua2*ig2*i0)/(0.377*r);n3=(ua3*i

20、g3*i0)/(0.377*r);n4=(ua4*ig4*i0)/(0.377*r);n5=(ua5*ig5*i0)/(0.377*r);Tq1=-19.313+295.27*n1/1000-165.44*(n1/1000).2)+40.874*(n1/1000).3)-3.8445*(n1/1000).4);Tq2=-19.313+295.27*n2/1000-165.44*(n2/1000).2)+40.874*(n2/1000).3)-3.8445*(n2/1000).4);Tq3=-19.313+295.27*n3/1000-165.44*(n3/1000).2)+40.874*(n3

21、/1000).3)-3.8445*(n3/1000).4);Tq4=-19.313+295.27*n4/1000-165.44*(n4/1000).2)+40.874*(n4/1000).3)-3.8445*(n4/1000).4);Tq5=-19.313+295.27*n5/1000-165.44*(n5/1000).2)+40.874*(n5/1000).3)-3.8445*(n5/1000).4);Pe1=Tq1.*n1/9550;Pe2=Tq2.*n2/9550;Pe3=Tq3.*n3/9550;Pe4=Tq4.*n4/9550;Pe5=Tq5.*n5/9550;Pfw=(G*f*ua

22、./3600+(CdA*ua.3)/76140)/t;plot(ua1,Pe1,ua2,Pe2,ua3,Pe3,ua4,Pe4,ua5,Pe5,ua,Pfw,LineWidth,2);title(汽车功率平衡图);xlabel(ua/(km/h);ylabel(P/kW);gtext(1,fontsize,18)gtext(2,fontsize,18)gtext(3,fontsize,18) gtext(4,fontsize,18) gtext(5,fontsize,18) gtext(Pf+Pw)/t,fontsize,18)6：最高档与次高档的等速百公里油耗曲线n=600:1:4000;i

23、g=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793;n0=815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804;B00=1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 1129.7;B10=-416.46 -303.98 -189.75 -121.59 -98.893 -73.714 -84.478 -45.291;B20=72.379 36.657 14.524 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.71113;B30=-5.8629 -2.0553 -0.51184 -0.18517 -

24、0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215;B40=0.17768 0.043072 0.0068164 0.0018555 0.00068906 0.00035032 0.00028230 -0.000038568;B0=spline(n0,B00,n);B1=spline(n0,B10,n);B2=spline(n0,B20,n); B3=spline(n0,B30,n);B4=spline(n0,B40,n);Ff=38024*0.013;ua4=0.377*0.367*n/1.00/5.83;ua5=0.377*0.367*n/0.793/5.83;

25、Fz4=Ff+2.77*(ua4.2)/21.15;Fz5=Ff+2.77*(ua5.2)/21.15;Pe4=Fz4.*ua4./(0.85*3.6*1000);Pe5=Fz5.*ua5./(0.85*3.6*1000); 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;pg=7.15;Q4=Pe4.*b4./(1.02.*ua4.*pg); Q5=Pe5.*b5

26、./(1.02.*ua5.*pg);plot(ua4,Q4,ua5,Q5,LineWidth,2);axis(0 110 10 50);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）);gtext();gtext()7：汽车加速曲线程序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;G=m*g; ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793;nm

27、in=600;nmax=4000;u1=0.377*r*nmin./ig/i0;u2=0.377*r*nmax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5 deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*(ig(i)2*i02*nT)/(m*r2);endua=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;for i=1:N k=i; if ua(i)=u2(2) n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0.377; Tq=-19.313+295.

28、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; elseif ua(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

29、(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; elseif ua(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);