汽车理论作业报告

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

nn2n3n4Tq19.313295.27()165.44()40.874()3.8445()

1000100010001000式中，Tq为发动机转矩（N•m）;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 ηt=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=0.218kg•m2 二前轮转动惯量 Iw1=1.798kg•m2 四后轮转动惯量 Iw2=3.598kg•m2 变速器传动比 ig(数据如下表) Ⅰ档 Ⅱ档 Ⅲ档 Ⅳ档 Ⅴ档 6.09 3.09 1.71 1.00 - 四档变速器 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793 五档变速器 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：对汽车进行动力性分析，由题目中所给的各项参数及发动机转矩Tq与转速n的关系，可参考《汽车理论》第一章的内容，对汽车的驱动力和行驶阻力进行分析计算。 1.驱动力：Ft=Tq*i0*ig*eta/r 其中Tq为发动机转矩，有测功机测试出，可用polyfit对转矩，转速进行拟合。

2．行驶阻力：滚动阻力，空气阻力，坡道阻力，加速阻力 进行最高车速计算时，将坡道阻力和加速阻力定义为0。

进行最大爬坡度计算时，将加速阻力定义为0。附着率计算是默认汽车为后轮驱动。 在编程中尽量使用数组和循环语句。

clear all clc g=9.8;

nmin=600;nmax=4000;m1=2000;m0=1800;m1=2000;m=m0+m1;

r=0.367;eta=0.85;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;

ig=[6.09,3.09,1.71,1.00,0.793]; k=1:5;

ngk=[600,600,600,600,600];

ngm=[4000,4000,4000,4000,4000]; ugk=0.377.*r.*ngk(k)./(ig(k).*i0); ugm=0.377.*r.*ngm(k)./(ig(k).*i0);

%%% 求汽车驱动力与行驶阻力平衡图和汽车最高车速程序： for k=1:5

u=ugk(k):ugm(k);

n=ig(k)*i0.*u./r./0.377; t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t.*ig(k)*i0*eta/r; figure(1) plot(u,Ft)

hold on ,grid on Ff=m*g*f;

Fw=CDA*u.^2./21.15; F=Ff+Fw; plot(u,F) grid on hold on

Matlab程序

title('驱动力-行驶阻力平衡图'); xlabel('ua(km/s)'); ylabel('Ft(N)');

gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('Ft5'),gtext('Ff+Fw'); end

for u=0:160; k=5;

n=ig(k)*i0.*u./r./0.377;

t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t.*ig(k)*i0*eta/r; Ff=m*g*f;

Fw=CDA*u.^2./21.15; F=Ff+Fw;

if abs(Ft-F)<1; umax=u break end end

disp(‘最高车速');disp(umax);disp('km/h');

结果为 最高车速=99km/h %%%%求汽车最大爬坡度程序 for n=600:4000; k=1;

ug=0.377.*r.*n./(ig(k).*i0); t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t.*ig(k)*i0*eta/r; Ff=m*g*f;

Fw=CDA*ug.^2./21.15; F=Ff+Fw; Fi=Ft-F; G=m*g;

i=tan(asin(Fi/G)); imax=max(i); end

disp('Æû³µ×î´óÅÀƶÈ='); disp(imax);

fuzhuo=imax/(a/L+hg*imax/L) %后轮驱动

结果为 最大爬坡度为0.3256 附着率为0.4651

%%%%%求汽车行驶加速度倒数曲线程序 for k=1:5;

u=ugk(k):ugm(k);

n=ig(k)*i0.*u./r./0.377;

t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t.*ig(k)*i0*eta/r; Ff=m*g*f;

Fw=CDA*u.^2./21.15;

deta=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(k)^2*i0^2*eta)/(m*r^2);

ad=(deta*m)./(Ft-Ff-Fw); figure(2) plot(u,ad)

axis([0 99 0 10]); grid on

hold on

title('汽车的加速度倒数曲线'); xlabel('ua(km/h)'); ylabel('1/a');

gtext('1/a1');gtext('1/a2');gtext('1/a3');gtext('1/a4');gtext('1/a5'); end

for k=1:5

deta(k)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(k)^2*i0^2*eta)/(m*r^2); end

ua=6:0.01:99;N=length(ua); n=0;t=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua; Ff=m*g*f; for i=1:N

Fw(i)=CDA*ug.^2./21.15; end

for i=1:N k=i;

if ua(i)<=ugm(2)

n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0.377; t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t*ig(2)*i0*eta/r;

inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; elseif ua(i)<=ugm(3)

n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377; t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t*ig(3)*i0*eta/r;

inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; elseif ua(i)<=ugm(4)

n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377; t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t*ig(4)*i0*eta/r;

inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;

elseif ua(i)<=ugm(5)

n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377; t=

-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n/1000).^4;

Ft=t*ig(5)*i0*eta/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

figure(3) plot(T,ua)

axis([0 50 0 100]);

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）');

结果为 2档起步加速到70km/h的加速时间为25s