汽车理论作业一轻型5档汽车动力性

汽车理论大作业题目：确定一轻型货车的动力性能（5档）
1，绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图
（1）汽油发动机使用外特性的T q-n曲线的拟合公式为：
T q=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）
2+40.874（n/1000）3-3.8445（n/1000）4
在发动机的适用外特性曲线上取8个以上点（包括最低稳定转速点和最高稳定转速点），得到相应的发动机转矩T tq （2）根据已知条件求出变速器处于各档位，不同发动机转速时的驱动力：F t=T tq i g i0ηT/r，再根据发动机转速与汽车驱动速度之间的转换关系用下式求出汽车的行驶速度
u a=0.377rn/i g i0(u a为汽车行驶速度km/h)
（3）因为在绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图时，不考虑爬坡因素，所以不考虑F i；同时也没有加上F j，而是将它体现在驱动力与行驶阻力的差上，所以这里行驶阻力为：
F f+F w=Gf+C D Au a2/21.15
对应各点速度u a，算出行驶阻力F f+F w
（4）绘图：以力（包括F t和F f+F w）为纵坐标，u a为横坐标，将F t-u a数组描在坐标内，并连城圆滑的曲线，就得到了汽车在该档位驱动力曲线，对应每个档位，都有一条驱动力曲线；再将F w+F f-u a数组描在坐标内，并连城圆滑的曲线，就得到了汽车行驶阻力曲线。

2，求解汽车最高车速、最大爬坡度及克服该爬坡度时相应的附着率
（1）最高车速：由驱动力与行驶阻力平衡图可以看出：最高车速出现在五档驱动力与阻力交界处，联立以下方程求解：
T q=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）
2+40.874（n/1000）3-3.8445（n/1000）4=
Gf+C D Au a2/21.15
u a=0.377rn/i g i0
得：
u amax=98.76km/h≈99km/h
（2）最大爬坡度：
由驱动力与行驶阻力平衡图可以看出：最大爬坡度出现在
一档驱动力最大时
动力因数：
D=(F t1-F w)/G
a max=19度
i max=tan(arsin((D max-f*(1+f2-D2)1/2)/(1+f2)))=0.3448
q=i max=0.3448
（3）相应的附着率：
货车为后轮驱动，其后轮的附着率为
CΦ2=F X2/F Z2=q/(a/l+qh g/l)=0.4888
即为所需要的附着率
3，绘制汽车行驶加速度倒数图，用图解积分法求汽车用II档起步加速行驶至70km/h 的车速-时间曲线，用计算机求汽车用II 档起步至70km/h的时间
（1）加速度曲线倒数图：
利用a=du/dt=1/δm[F t-(F f+F w)求解加速度
取倒数求出加速度倒数，并描点连线做出加速度倒数图
（2）用图解积分法求汽车用II档起步加速行驶至70km/h 的车速-时间曲线，用计算机求汽车用II档起步至70km/h 的时间
由于受最低稳定转速点和最高稳定转速点的影响，导致图像出现不连续，也就是各档加速曲线不想交，此时应该在低档加速行驶至发动机转速达到最高转速时换入高档。

a．车速-时间图：
运用图解计分法时，由于加速度a在0-5km/h这一段内加速度不可求，所以从5km/h开始，以1km/h为一间隔分段，分别求出各段的时间t i=u a/3.6*(1/a)，然后累加，得倒任意速度所对应的时间。

此时观察工作空间内workplace数据，并分析：
t ua=70km/h=27.48s≈27.5s
源代码：（MATLAB R2008a）
题目对应代码：
1，绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图
clc
clear
%定义个变量值：
I=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; L=3.2; m=3880; r=0.367; xlvj=0.85;Cd=2.77; f=0.013; i0=5.83; a=1.947; hg=0.9;
g=10;ig=[5.56;2.769;1.644;1.00;0.793];
%求出各档所对应加速质量系数
for i=1:5
th(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(I*i0^2+(ig(i)^2*xlvj))/(m*r^2); end
ua=0:120;
%求出各档稳定转速所对应的速度：
for i=1:5
ual(i,1)=(600*0.377*r)/(ig(i)*i0);
ual(i,2)=(4000*0.377*r)/(ig(i)*i0);
end
%求出行驶阻力并作图：
for u=0:120
Fz(u+1,1)=Cd*u^2/21.15+m*g*f;
end
plot(ua,Fz/1000,'--b')
hold on
%求出各档稳定转速所对应的速度内的驱动力，并作图：
for j=1:5
ua=ual(j,1):ual(j,2);
[x,y]=size(ua);
for i=1:y
n=ua(i)*ig(j)*i0/(0.377*r);
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-
165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft(i)=Tq*ig(j)*i0*xlvj/r;
end
plot(ua,Ft/1000,'-r')
hold on
end
title('汽车驱动力和行驶阻力图')
xlabel('ua(km/h)'),ylabel('Ft(kN)')
hold off
2.1，求解汽车最高车速
%求最大速度
[n,u]=solve('n=u*0.793*5.83/(0.377*0.367)','(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-
3.8445*(n/1000)^4)*0.793*5.83*0.85/0.367-
(2.77*u^2/21.15+3880*10*0.013)')
2.2，求解汽车最大爬坡度
clc
clear
%定义个变量值：
I=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; L=3.2; m=3880; r=0.367;
xlvj=0.85;Cd=2.77; f=0.013; i0=5.83; a=1.947; hg=0.9;
g=10;ig=[5.56;2.769;1.644;1.00;0.793];
%求出各档所对应加速质量系数
for i=1:5
th(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(I*i0^2+(ig(i)^2*xlvj))/(m*r^2);
end
%求出各档速度范围
for i=1:5
ual(i,1)=(600*0.377*r)/(ig(i)*i0);
ual(i,2)=(4000*0.377*r)/(ig(i)*i0);
end
%在一档内求解Ft1-Fw的最大值
ua=ual(1,1):.01:ual(1,2);
[x,y]=size(ua);
for i=1:y
n=ua(i)*ig(1)*i0/(0.377*r);
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-
165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft(i)=Tq*ig(1)*i0*xlvj/r;
Fw(i)=Cd*ua(i)^2/21.15;
Fc(i)=Ft(i)-Fw(i)
end
plot(ua,Ft/1000,':',ua,Fc/1000,'-',ua,Fw/1000,'--')
title('求解最大爬坡度')
xlabel('ua(km/h)'),ylabel('F(kN)')
%根据Ft1-Fw的最大值求出最大动力因数
D=max(Fc)/m/g;
%求出最大爬坡度
af=asin((D-f*sqrt(1+f^2-D^2))/(1+f^2));
i=tan(af);
q=i;
%求出最大附着系数
cf2=q/(a/L+q*hg/L);
3，绘制汽车行驶加速度倒数图，用图解积分法求汽车用II 档起步加速行驶至70km/h的车速-时间曲线，用计算机求汽车用II档起步至70km/h的时间
加速度倒数图
clc
clear
I=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598;L=3.2; m=3880; r=0.367; xlvj=0.85; Cd=2.77; f=0.013; i0=5.83; a=1.947; hg=0.9;
g=10; ig=[5.56;2.769;1.644;1.00;0.793];
umax=96;
for i=1:5
th(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(I*i0^2+(ig(i)^2*xlvj))/(m*r^2);
end
for i=1:5
ual(i,1)=(600*0.377*r)/(ig(i)*i0);
if (4000*0.377*r)/(ig(i)*i0)<umax
ual(i,2)=(4000*0.377*r)/(ig(i)*i0);
else
ual(i,2)=umax;
end
end
for j=1:5
ua=ual(j,1):ual(j,2);
[x,y]=size(ua);
for i=1:y
n=ua(i)*ig(j)*i0/(0.377*r);
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(j)*i0*xlvj/r;
Fz=Cd*ua(i)^2/21.15+m*g*f;
a(i)=(th(j)*m)/(Ft-Fz);
end
plot(ua,a,'-r')
hold on
end
title('加速度倒数图')
xlabel('ua(km/h)'),ylabel('1/a')
gtext('1/a1')
gtext('1/a2')
gtext('1/a3')
gtext('1/a4')
gtext('1/a5')
hold off
速度时间曲线
clc
clear
%定义个变量值：
I=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; L=3.2; m=3880; r=0.367; xlvj=0.85;Cd=2.77; f=0.013; i0=5.83; a=1.947; hg=0.9;
g=10;ig=[5.56;2.769;1.644;1.00;0.793];
%求出各档所对应加速质量系数
for i=1:5
th(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(I*i0^2+(ig(i)^2*xlvj))/(m*r^2); end
umax=99;
%求出各档在最大车速范围内稳定转速所对应的速度
for i=1:5
ual(i,1)=(600*0.377*r)/(ig(i)*i0);
if (4000*0.377*r)/(ig(i)*i0)<umax
ual(i,2)=(4000*0.377*r)/(ig(i)*i0);
else
ual(i,2)=umax;
end
end
%从二档到五档按照A方法选取合适加速度
for u=1:98
if(u<ual(2,1))
a(u)=0
else if(u<=ual(2,2)) %当在二档ua内的加速度倒数
n=u*ig(2)*i0/(0.377*r);
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*xlvj/r;
Fz=Cd*u^2/21.15+m*g*f;
a(u)=(th(2)*m)/(Ft-Fz);
else if(u<=ual(3,2)) %在二档最大速度到三档最大速度内加速度倒数 n=u*ig(3)*i0/(0.377*r);
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*xlvj/r;
Fz=Cd*u^2/21.15+m*g*f;
a(u)=(th(3)*m)/(Ft-Fz);
else if(u<=ual(4,2)) %在三档最大速度到四档最大速度内加速度倒数 n=u*ig(4)*i0/(0.377*r);
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*xlvj/r;
Fz=Cd*u^2/21.15+m*g*f;
a(u)=(th(4)*m)/(Ft-Fz);
else if(u<=ual(5,2)) %在四档最大速度到五档最大速度内加速度倒数 n=u*ig(5)*i0/(0.377*r);
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*xlvj/r;
Fz=Cd*u^2/21.15+m*g*f;
a(u)=(th(5)*m)/(Ft-Fz);
end
end
end
end
end
end
ux=1:ual(2,1);
%给低速无意义阶段的速度赋予5km/h时同样的加速度[x,y]=size(ux);
for i=1:y
a(i)=a(y+1)
end
t=0;
u=1:98;
for i=1:98
t=t+1/3.6*a(i);%图解积分法求解时间
ts(i)=t;
end
plot(ts,u)
title('速度时间图')
ylabel('ua(km/h)')
xlabel('t(s)')
text(33,70,'\leftarrow 70km/h加速时间')。