汽车理论汽车设计课程设计说明书

湖北汽车工业学院

Hubei Automotive Industries Institute

课程设计说明书

课程名称汽车理论

设计题目汽车动力性

班号专业车辆工程学号

学生姓名

指导教师(签字)

起止日期 2011 年 7 月 4 日—— 2011 年 7 月 9 日

目录

1.设计任务及要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

2.车辆参数 (2)

3.汽车动力性能计算............. ..... ...................

3.1驱动力-行驶阻力平衡图......................

3.2最高转速Ｕamax.......................

3.3加速时间t...............................

3.4汽车加速度倒数图...............................

3.5汽车加速时间图...............................

3.6汽车爬坡度图...............................

3.7汽车动力特性图．...............................

3.8汽车功率平衡图..................................

4.GUI界面设计........................................

5.归纳与总结........................................

6.参考文献......................................

在汽车设计中和改进中,需对样车的性能进行预测、评价、多方案选优或进行传动系的优化匹配,这些都必须进行汽车动力性(E-P性能)的计算。如采用手算并在坐标纸上作图，工作量大，费时费力，而且手算和作图误差较大，易出错。考虑到计算机在当前设计工作中的普遍应用，有必要利用计算机编程序进行模拟计算，以方便迅速得到具有相当精确度的数据和图形。

1．设计任务及要求

1.1设计任务

采用ＭＡＴＬＡＢ软件，编制程序对汽车的动力性能进行计算，有关参数可参考《汽车理论》Ｐ272习题1.3。要求得到以下数据和图形：

数据：

１．最高车速Ｕmax;

２．加速时间t；

３．最大爬坡度imax；

图形：

１．驱动力阻力平衡力；

２．汽车加速时间曲线；

３．汽车的爬坡度图；

４．动力特性图；

５．功率平衡图；

最终根据上述的设计计算，进行GUI界面设计。

1.2设计要求

程序应满足以下要求：

１．在给定了足够参数时能自动计算得到以上所有数据和图形，并能保证一定的计算精度；

２．程序具有一定的通用性，能尽量满足多种车型动力性能计算的要求；

３．界面友好，使用灵活方便；

４．课程设计完成后，将所有的同课程设计有关的计算机文

件保存在自建的以“班号＋学号＋姓名的文件中”；

二. 车辆数据

以《汽车理论》习题1.3车辆数据为例设计程序进行绘图计算。已知某一轻型车的有关数据：

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（

1000n ）-165.44(1000n )2+40.874（1000n ）3-3.8445（1000

n ）4

式（2.1）

发动机的最低转速m in n =600（r/min ）； 最高转速m ax n =4000（r/min ）； 装载质量m1=2000； 整车整备质量m2=1800; 总质量m3=3880; 车轮半径r=0.367;

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C D A=2.77; 主减速器传动比I 0=5.83； 飞轮转动惯量I f =0.218; 二前轮转动惯量比I 1w =1.798； 四后轮转动惯量比I 2w =3.598； 轴局距L=3.2； 质心至前轴距高a=1.947; 质心高h g =0.9;

表2.1 变速器传动比

3．汽车动力性计算

3.1驱动力——行驶阻力平衡图

为全面地评价汽车在各个挡位和不同车速下的动力性，需要绘制驱动力——

行驶阻力平衡图（动力特性曲线），以便清晰地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系。

汽车的驱动力（单位为N ）为： Ft=

r

i i T g tq 0

ηt (3.1)

式中，Ft 为汽车的驱动力；tq T 为对应于每一个汽车转速的汽车转矩；g i 为汽车的减速器传动比；0i 汽车的主减速器比；ηt 汽车的传动效率；r 汽车的车轮半径；

在动力性计算中，目前一般采用稳态工况时发动机台架实验所得到的使用外特性中的功率与转矩曲线（常为采用最小二乘法拟合得到的多项式）。

tq T =k k n a n a n a a ...2210+++ (3.2)

式中，n 代表汽车转速；拟合阶数k 随特性曲线而异，一般在2，3，4，5中选取。这里选取k=4。

汽车在良好路面上行驶时经常遇到的滚动阻力f F 和空气阻力w F 为 f F +w F =Gf+

2

15

.21a D u A C （3.3） 其中车速a u （km/h ）与发动机转速n (r/min)之间的关系为

a u =0.377

i i rn

g (3.4) 在程序中，二重循环计算各档位下发动机最底转速m in n 到最高转速m ax n 对应的驱动力，并连接成线即得到驱动力图（Ft —a u ）;计算I 档最底转速到发动机最高转速nmax 所对应的阻力，连接成线即得到阻力曲线（（w F +f F ）—a u ）。

绘制四挡和五挡车驱动力-行驶阻力平衡图如图3.1.a 和3.1.b 所示。