汽车理论大作业

汽车理论大作业说明书
姓名：XX
班级：XXXX 学号：XXXXXXX
一: 确定一轻型货车的动力性能
1.1 问题重述
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）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制pe~n 和Ttq~n 的曲线。

2）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

3）绘制动力特性图。

4）绘制加速度倒数曲线， 5）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和直接换挡加速时间。

6）对动力性进行总体评价。

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
234
19.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000
q n n n n T =-+-+-
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n min =600r/min,最高转速n max =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 C D A =2.77m 2 主减速器传动比 i 0=5.83
飞轮转动惯量 I f =0.218kg•m 2 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg•m 2 四后轮转动惯量 I w2=3.598kg•m 2
质心至前轴距离（满载） a=1.974m 质心高（满载） hg=0.9m
1.2 作业解答：
1.2.1 第一问解答（绘制pe~n 和Ttq~n 的曲线）
010********
6070发动机的功率
转速n(r/min)
功率P e (k w )
第六组使用外特性曲线
转速n(r/min)
扭矩T q (N *m )
1.2.2 第二问解答（绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图）
取五档
r
i i T F T
o g q t η=
4
32)1000
(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n
n n n Tq -+-+-=
o
g i i rn
u 377.0=
行驶阻力为
w
f F F +：
2
15.21a D w f U A C Gf F F +
=+
2131.0312.494a U += 由计算机作图有
00.20.40.60.811.2
1.41.61.824
第六组驱动力行驶阻力平衡图
车速Ua(km/h)
力F (N )
1.2.3 第三问解答（绘制动力特性图）
02040
60
80100120140
-0.02
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
第六组汽车动力特性图
Ua(km/h)
D
1.2.4 第四问解答（绘制加速度倒数曲线）
①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626
)(1f D g du dt a -==δ
（G Fw Ft D -=为动力因素）
Ⅱ时，
22
022
111r i i I m r I m T
g f w
ηδ++
=∑
2222
367.085
.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++==1.128 r
i i T F T
o g q t η=
4
32)
1000
(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=
2
15.21a
D w U A C F =
由以上关系可由计算机作出图为：
10
20
30
40
5060
70
80
90
0123456
789
10第六组汽车的加速度倒数曲线
ua(km/h)
1/a
1.2.5 第五问解答（绘制加速时间曲线）
10
20
30
4050
60
70
80
010203040506070
8090
100第六组汽车2档原地起步换挡加速时间曲线
时间t （s ）
速度u a （k m /h ）
1.2.6 第六问解答（对动力性进行总体评价）
汽车的驱动力-行驶阻力平衡图将汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力叠加后画在驱动力图上清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡关系，从图中可以看出，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样，汽车就可以利用剩下来的驱动力加速或爬坡或牵引挂车。

汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时，能产生的加速度来评价。

由于加速度的数值不易测量，一般画出加速度倒数随速度变化的曲线来求出汽车的加速能力。

通过分析以上各曲线可知，该车在低速档是的加速能力和爬坡能力较强，可是在最高档和次高档时的动力性有些不足，可以通过增大发动机功率来提高汽车的动力性能。

比如加大空气流量，降低进气阻力。

改变进气道形状，增加进气的空气流动速度。

采用二次进气，提高容积效率。

1.3解题算法说明
1.3.1算法说明1
n=600:1:4000;
Tq=-19.313+295.27.*n./1000.0-165.44.*n.*n./1000000.0+40.874.*n.*n.*n. /1000000000.0-3.8445.*n.*n.*n.*n./1000000000000.0;
plot(n,Tq,'k');
title('使用外特性曲线');
xlabel('转速n(r/min)');
ylabel('扭矩Tq(N*m)');
n=600:1:4000;
Tq=-19.313+295.27.*n./1000.0-165.44.*n.*n./1000000.0+40.874.*n.*n.*n./1000 000000.0-3.8445.*n.*n.*n.*n./1000000000000.0;
Pe=Tq.*n./9550;
plot(n,Pe,'k');
title('发动机的功率');
xlabel('转速n(r/min)');
ylabel('功率Pe(kw)')
1.3.2 算法说明2
i0=6.17;ig1=5.56;ig2=2.769;ig3=1.644;ig4=1;ig5=0.793;
G=92900;r=0.367;CDA=2.77;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;f=0.013; a=2.9;h=0.9;L=3.2;
Ft1=0.85.*Tq.*i0.*ig1./r; Ua1=0.377*r.*n./i0./ig1;
Ft2=0.85.*Tq.*i0.*ig2./r; Ua2=0.377*r.*n./i0./ig2;
Ft3=0.85.*Tq.*i0.*ig3./r; Ua3=0.377*r.*n./i0./ig3;
Ft4=0.85.*Tq.*i0.*ig4./r; Ua4=0.377*r.*n./i0./ig4;
Ft5=0.85.*Tq.*i0.*ig5./r; Ua5=0.377*r.*n./i0./ig5;
Ff=G*f;
Fw1=CDA/21.15.*Ua1.*Ua1;
Fw2=CDA/21.15.*Ua2.*Ua2;
Fw3=CDA/21.15.*Ua3.*Ua3;
Fw4=CDA/21.15.*Ua4.*Ua4;
Fw5=CDA/21.15.*Ua5.*Ua5;
hold on;
figure(2);
plot(Ua1,Ft1,'k');hold on;
plot(Ua2,Ft2,'k');hold on;
plot(Ua3,Ft3,'k');hold on;
plot(Ua4,Ft4,'k');hold on;
plot(Ua5,Ft5,'k');hold on;
axis([0,110,0,20000]);
hold on;
plot(Ua1,Ff+Fw1,'k');hold on; plot(Ua2,Ff+Fw2,'k');hold on; plot(Ua3,Ff+Fw3,'k');hold on; plot(Ua4,Ff+Fw4,'k');hold on; plot(Ua5,Ff+Fw5,'k');hold on; title('第六组驱动力行驶阻力平衡图'); xlabel('车速Ua(km/h)');
ylabel('力F(N)');
hold on;
1.3.3 算法说明3
n=600:10:4500;
Tq=-19.31+296.00*(n/1000)-165.00*(n/1000).^2+40.904*(n/1000).^3-3.85* (n/1000).^4;
m=9290;g=9.8;nmin=500;nmax=4500;
G=m*g;
ig=[3.55 2.77 1.65 1.00 0.83];nT=0.8728;r=0.37;f=0.0092;CDA=2.6;i0=6.17;
L=3.40;L1=2.9;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;
Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;
ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;
ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;
ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;
ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;
ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;
ua=[0:5:120];
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;
Fw5=CDA*ua5.^2/21.15;
f0=0.0087;
f1=0.00026;
f4=0.00070;
f=f0+f1*(ua/100)+f4*(ua/100).^4;
D1=(Ft1-Fw1)/G;
D2=(Ft2-Fw2)/G;
D3=(Ft3-Fw3)/G;
D4=(Ft4-Fw4)/G;
D5=(Ft5-Fw5)/G;
plot(ua1,D1,ua2,D2,ua3,D3,ua4,D4,ua5,D5,ua,f);
title('第六组汽车动力特性图');
xlabel('Ua(km/h)');
ylabel('D');
gtext('Ⅰ'),gtext('Ⅱ'),gtext('Ⅲ'),gtext('Ⅳ'),gtext('Ⅴ'),gtext('f');
输入原始数据
带入数据绘制动力特性图
在动力特性图上做滚动阻力系数曲线
作图结束
1.3.4 算法说明4
n=[600:10:4000];
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.84 45*(n/1000).^4;
m=4080;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;
G=m*g;
ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=6.17;
L=3.2;a=2.0;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;
Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;
ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;
ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;
ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;
ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;
ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;
Fw5=CDA*ua5.^2/21.15;
Ff=G*f;
deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(1)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(2)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(3)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(4)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(5)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);ad1=1./a1;
a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);ad2=1./a2;
a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3*m);ad3=1./a3;
a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4*m);ad4=1./a4;
a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(deta5*m);ad5=1./a5;
plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua5,ad5);
axis([0 99 0 10]);
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') ;
a=max(a1);
af=asin(max(Ft1-Ff-Fw1)/G);
C=tan(af)/(a/L+hg*tan(af)/L);
disp('假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=');
disp(C);
1.3.5 算法说明5
clear
m=4080;g=9.8; G=m*g;
ig=[3.55 2.77 1.65 1.00 0.83];nT=0.8728;r=0.37;f=0.0092;CDA=2.6;i0=6.17;
L=3.40;L1=2.0;hg=0.9;If=0.22;Iw1=1.798;Iw2=3.598
nmin=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*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
end
ua=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=-19.31+296.00*(n/1000)-165.00*(n/1000).^2+40.904*(n/1000).^3-3.85* (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=-19.31+296.00*(n/1000)-165.00*(n/1000).^2+40.904*(n/1000).^3-3.85* (n/1000).^4;
Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
inv_a(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=-19.31+296.00*(n/1000)-165.00*(n/1000).^2+40.904*(n/1000).^3-3.85* (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=-19.31+296.00*(n/1000)-165.00*(n/1000).^2+40.904*(n/1000).^3-3.85* (n/1000).^4;
Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/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
plot(t,ua);
axis([0 80 0 100]);
title('第六组汽车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 ）');
二： 习题图2是题目1中货车装用汽油发
动机的负荷特性与万有特性
2.1 问题重述
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：
44332210e e e e P B P B P B P B B b ++++=
其中，b 为燃油消耗率[g/(kW•h)]；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s mL Q id /299.0=（怠速转速400r/min ）。

计算与绘制题1.3中货车的
1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制pe~n 和Ttq~n 的曲线。

2）汽车功率平衡图。

3）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。

4）求解六工况循环行驶的百公里油耗。

5）对经济型进行总体评价。

2.2 作业解答
2.2.1 第一问解答（绘制pe~n 和Ttq~n 的曲线）
如题一1）
2.2.2第二问解答（汽车功率平衡图）
考虑空车的情况，发动机输出功率：
3600
/a T o
g q e u r
i i T P ⋅=
η
4
32)
1000
(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=
o
g a i i rn u 377.0=
由以上三条关系式，可以绘出各个档位下发动机的有效功率图。

再有阻力功率：
)761403600(1P 3
f a D a T T
w
u A C u Gf P ⋅+⋅=+ηη
3
5310*638.310*647.7a a u u --+=
由以上信息作出汽车功率平衡图如下：
20
40
6080
100
第六组汽车功率平衡图
ua(km/h)
P e (k w )
2.2.3第三问解答（最高档与次高档的等速百公里油耗曲线）
考虑满载时情况
等速百公里油耗公式:
g u b
P a e ρ02.1Q s =
(L/100Km)
o
g a i i rn u 377.0=
由
⎭
⎬⎫e p n b ⇒
① 最高档时:
1
=g i , 不妨取
18Kw
=e P
ⅰ:n=815r/min,即
h
Km u a /34.19=
由负荷特性曲线的拟合公式: 4
43
32
210B b e
e e e P B P B P B P B ++++=
)/(2.1740h Kw g b ⋅=⇒
L
g u b
P a e 2.23102.1Q s ==
⇒ρ
ⅱ:n=1207r/min,即
h
Km u a /64.28=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(0.295h Kw g b ⋅=⇒
L
0.26Q s =⇒
ⅲ:n=1614r/min,即
h
Km u a /30.38=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(2.305h Kw g b ⋅=⇒
L
5.20Q s =⇒
ⅳ:n=2603r/min,即
h
Km u a /77.61=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(1.280h Kw g b ⋅=⇒
L
7.11Q s =⇒
ⅴ:n=3403r/min,即
h
Km u a /75.80=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(3.431h Kw g b ⋅=⇒
L
6.13Q s =⇒
ⅵ:n=3884r/min,即
h
Km u a /17.92=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(4.529h Kw g b ⋅=⇒
L
8.14Q s =⇒
故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线，同样,可做出次高挡的等速百公里油耗曲线。

10
20
30
40
506070
80
90
100
101214161820222426
28
30第六组最高档与次高档等速百公里油耗曲线
ua(km/h)
百公里油耗（L /100k m ）
2.2.4 第四问解答（求解六工况循环行驶的百公里油耗）
求解见程序
百公里消耗26.77L
2.2.5 第五问解答（对经济型进行总体评价）
通过分析以上图形曲线可知，该车的最高档和次高档的百公里油耗消耗较高，经济性能不理想，可通过以下方式来提高汽车的动力性。

一、燃油消耗方面
（1）四档发动机的发动机的燃油消耗比五档发动机较高，不过其动力性能比五档较好
（2）燃油消耗量：
1.等速过程有等速行驶时单位时间内的燃油消耗量与整个等速过程行径s （m ）行程的燃油消耗量折算成百公里燃油消耗量（L/100Km ）
2.等加速行驶工况下燃油消耗量的计算其发动机功率是由空气阻力、加速阻力、滚动阻力功率组成的。

主要表现在单位时间燃油消耗量
3.等减速行驶工况下燃油消耗量的计算等于减速行驶的时间与怠速油耗的乘积
4.怠速停车时的燃油消耗量是怠速燃油消耗率与时间的乘积。

5.整个循环工况的百公里燃油消耗量是对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况下组成的循环。

二、使用方面
（1）行驶车速方面：汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量Qs最低，高速时随车速增加，QS迅速增加。

这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里油耗增加的缘故。

（2）档位选择方面：在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的，显然，在同一道路条件下与车速下，虽然发动机发出的功率是相同的，但档位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低。

燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高档时的情况相反。

（3）挂车的应用：拖带挂车以后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100t*Km 计的油耗却下降了。

即分摊到每吨货物上的油耗下降了。

拖带挂车后节油的原因有：一是带挂车后阻力增加了，发动机的负荷率增加了，使燃油消耗率b下降了，另一个原因是汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整备质量之比）较大。

（4）正确的保养与调整：汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车的行驶阻力，所以对百公里油耗有相当大的影响。

三、汽车结构方面
（1）缩减轿车总尺寸和减轻质量
大型轿车费油的原因是大幅度增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。

为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。

（2）发动机
发动机中的热损失与机械损失占燃油化学能中的65%左右。

显然，发动机是对汽车燃油经济性最有影响的部件。

目前提高发动机经济性的主要途径是：
a、提高现有汽油发动机的热效率与机械效率
b、扩大柴油发动机的应用范围
c、增压化（目前常提供选用的增压汽油机，采用增压的柴油机已很普遍）
d、广泛采用电子计算机控制技术（如电控汽油喷射系统、柴油机的高压共轨系统、可变进气流量控制和可变配气相位的控制）
（3）传动系
传动系的档位增多后，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会，有利于提高燃油经济性。

档数无限的无级变速器，在任何条件下都提供了发动机在最经济状况下工作的可能性。

目前，轿车上得到广泛应用的无级变速器是自动液力变速器。

不过，由于液力变矩器的传动效率较低，汽车装用自动液力变速器后，燃油经济性均有所下降。

但由于它具有运动平稳，操作方便，乘坐舒适性等优点而受到人们欢迎。

近年来，为了节油和进一步提高动力性，自动液力变速器的档数有所增加，一般为4档，在有的档位进行功率分流。

即较大部分功率不经过液力变矩器而直接经输出轴输出，高档装有锁止离合器，当离合器锁止时滑转完全消除，提高了传动效率，从而提高了装有液力变速器汽车的燃油经济性。

（4)汽车外形与轮胎
降低CD值是节约燃油的有效途径。

现在公认子午线轮胎的综合性能最好。

由于它的滚动阻力小，与一般斜交轮胎相比，可节油6%—8%。

2.3 解题算法说明
2.3.1 算法说明1
clear
n=[600:10:4000];
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.84 45*(n/1000).^4;
m=4080;g=9.8;
G=m*g;
ig=[6.17 2.769 1.644 1.00 0.793];
nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;
L=3.2;a=2;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;
ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;
ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;
ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;
ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;
Pe1=Tq.*ig(1)*i0.*ua1./(3600*r);
Pe2=Tq.*ig(2)*i0.*ua2./(3600*r);
Pe3=Tq.*ig(3)*i0.*ua3./(3600*r);
Pe4=Tq.*ig(4)*i0.*ua4./(3600*r);
Pe5=Tq.*ig(5)*i0.*ua5./(3600*r);
ua=[0:0.35:119];
Ff=G*f;
Fw=CDA*ua.^2/21.15;
Pf=Ff*ua/3600;
Pw=Fw.*ua/3600;
Pe0=(Pf+Pw)./nT;
Pe=max(Pe1);
plot(ua1,Pe1,ua2,Pe2,ua3,Pe3,ua4,Pe4,ua5,Pe5,ua,Pe0,ua,Pe);
axis([0 119 0 100]);
title('第六组汽车功率平衡图');
xlabel('ua(km/h)');
ylabel('Pe(kw)');
gtext('1'),gtext('2'),gtext('3'),gtext('4'),gtext('5'),gtext('(Pf+Pw) /et'),gtext('Pe');
2.3.2 算法说明2
clear
n=600:1:4000;
m=4080;g=9.8;
G=m*g;
ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];
nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=6.17;
L=3.2;a=2;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;
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 -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=G*f;
ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;
ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;
Fz4=Ff+CDA*(ua4.^2)/21.15;
Fz5=Ff+CDA*(ua5.^2)/21.15;
Pe4=Fz4.*ua4./(nT*3.6*1000);
Pe5=Fz5.*ua5./(nT*3.6*1000);
for i=1:1:3401
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;
end
pg=7.0;
Q4=Pe4.*b4./(1.02.*ua4.*pg);
Q5=Pe5.*b5./(1.02.*ua5.*pg);
plot(ua4,Q4,ua5,Q5);
axis([0 100 10 30]);
title('第六组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('4'),gtext('5');
2.3.3 算法说明3
第四问程序
function y=jiasushijian(i0) %求加速时间的处理函数
n1=linspace(0,5000); %先求各个档位的驱动力
nmax=4000;nmin=600;r=0.367;yita=0.85;CDA=2.77;f=0.013;G=(4080)*9.8;ig =[6.09,3.09,1.71,1.00];%i0=5.83
for i=1:1:4 %i为档数
i0=6.17;
uamax(i)=chesu(nmax,r,ig(i),i0); %计算各个档位的最大速度与最小速度
uamin(i)=chesu(nmin,r,ig(i),i0);
ua(i,:)=linspace(uamin(i),uamax(i),100);
n(i,:)=zhuansu(ua(i,:),r,ig(i),i0); %计算各个档位的转速范围 Ttq(i,:)=zhuanju(n(i,:)); %求出各档位的转矩范围
Ft(i,:)=qudongli(Ttq(i,:),ig(i),i0,yita,r); %求出驱动力
F(i,:)=f*G+CDA*(ua(i,:).^2)/21.15; %求出滚动阻力和空气阻力的和
delta(i,:)=1+(1.798+3.598+0.218*(ig(i)^2)*(i0^2)*yita)/(3880*r^2); %求转动质量换算系数
a(i,:)=1./(delta(i,:).*3880./(Ft(i,:)-F(i,:))); %求出加速度
F2(i,:)=Ft(i,:)-F(i,:);
end
%下面分各个档位进行积分，求出加速时间
temp1(1,:)=ua(2,:)/3.6;
temp1(2,:)=1./a(2,:);
n1=1;
for j1=1:1:100
if ua(3,j1)>max(ua(2,:))&&ua(3,j1)<=70
temp2(1,n1)=ua(3,j1)/3.6;
temp2(2,n1)=1./a(3,j1);
n1=n1+1;
end
end
n2=1;
for j1=1:1:100
if ua(4,j1)>max(ua(3,:))&&ua(4,j1)<=70;
temp3(1,n2)=ua(4,j1)/3.6;
temp3(2,n2)=1./a(4,j1);
n2=n2+1;
end
end
y=temp1(1,1)*temp1(2,1)+qiuji(temp1(1,:),temp1(2,:))+qiuji(temp2(1,:) ,temp2(2,:))+qiuji(temp3(1,:),temp3(2,:));
end
function ua=chesu(n,r,ig,i0); %由转速计算车速
ua=0.377*r.*n/(ig*i0);
end
function n=zhuansu(ua,r,ig,i0); %求转速
n=ig*i0.*ua./(0.377*r);
end
function y=zhuanju(n); %求转矩函数
y=-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3 -3.8445.*(n./1000).^4;
end
function y=qudongli(Ttq,ig,i0,yita,r); %求驱动力函数
y=(ig*i0*yita.*Ttq)/r;
end
function p=qiuji(x0,y0) %求积分函数
n0=size(x0);
n=n0(2);
x=linspace(x0(1),x0(n),200) ;
y=spline(x0,y0,x); %插值
% figure;plot(x,y);
p=trapz(x,y) ;
end
function b=youhao(i0);
global f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg B0 B1 B2 B3 B4 n %声明全局变量
ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];r=0.367;
yita=0.85;CDA=2.77;f=0.013;%i0=5.83;
G=(4080)*9.8;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;m=4080; %汽车的基本参数设定
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 -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];
n=600:1:4000;
B0=spline(n0,B00,n);
B1=spline(n0,B10,n);
B2=spline(n0,B20,n); %使用三次样条插值，保证曲线的光滑连续
B3=spline(n0,B30,n);
B4=spline(n0,B40,n);
ua4=0.377*r.*n./(i0*ig(4)); %求出发动机转速范围内对应的III、IV档车速
F4=f*G+CDA*(ua4.^2)/21.15; %求出滚动阻力和空气阻力的和
P_fw4=F4.*ua4./(yita*3.6*1000); %求出阻力功率
for i=1:1:3401 %用拟合公式求出各个燃油消耗率
b4(i)=B0(i)+B1(i)*P_fw4(i)+B2(i)*(P_fw4(i))^2+B3(i)*(P_fw4(i))^3+B4(i )*(P_fw4(i))^4;
end
pg=7.06; %汽油的重度取7.06N/L
ua4_m=[25,40,50]; %匀速阶段的车速
s_m=[50,250,250]; %每段匀速走过的距离
b4_m=spline(ua4,b4,ua4_m); %插值得出对应速度的燃油消耗率
F4_m=f*G+CDA*(ua4_m.^2)/21.15; %车速对应的阻力
P_fw4_m=F4_m.*ua4_m./(yita*3.6*1000); %发动机功率
Q4_m=P_fw4_m.*b4_m.*s_m./(102.*ua4_m.*pg) ;
Q4_a1=jiasu(40,25,ig(4),0.25,ua4,i0);
Q4_a2=jiasu(50,40,ig(4),0.2,ua4,i0);
Qid=0.299;tid=19.3;s=1075;
Q_i=Qid*tid; %求出减速阶段的燃油消耗量
Q4all=(sum(Q4_m)+Q4_a1+Q4_a2+Q_i)*100/s; %IV档六工况百公里燃油消耗量b=Q4all;
end
三: 一中型货车装有前后制动器分开的双管
路制动系
3.1 问题重述
1）根据所提供的数据，绘制：I曲线，f,r曲线
2）计算并绘制利用附着系数曲线
3）绘制制动效率曲线
4）求行驶车速Ua＝30km/h，在ϕ＝0.80路面上车轮不抱死的制动距离。

计
算时取制动系反应时间
'
2
τ＝0.02s，制动减速度上升时间''
2
τ＝0.02s。

5）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离's。

3.2 作业解答
3.2.1第一问解答（绘制：I曲线，f,r曲线）
前制动器制动力 Fu1(KN) 或 地面切向制动力Fxb1(KN)
后制动器制动力 F u 2 (K N ) 或 地面切向制动力F x b 2(K N )
3.2.2 第二问解答（绘制利用附着系数曲线）
前轴利用附着系数为：
g
f zh b z L +=
βϕ
后轴利用附着系数为：
()g
r zh a z L --=
βϕ1
空载时：g
h b
L -=
βϕ0=413
.0845.085
.138.095.3-=-⨯
0ϕϕ> 故空载时后轮总是先抱死。

由公式()L
h L
a z
E g r r
r /1/ϕβϕ+-=
=
代入数据r r E ϕ845.0449.21
.2+=
（作图如下）
满载时： g
h b
L -=
βϕ0=4282
.017.11
38.095.3=-⨯
0ϕϕ<时：前轮先抱死
L
h L
b z
E g f f
f //ϕβϕ-=
=
代入数据f
E =
f
ϕ17.1501.11
-（作图如下）
ϕϕ>时：后轮先抱死
()L
h L
a z
E g r r
r /1/ϕβϕ+-=
=
代入数据r E =r ϕ17.1449.295
.2+（作图如下）
00.10.20.30.40.50.6
0.70.80.91
00.2
0.4
0.6
0.811.21.41.6
1.8
2
第六组利用附着系数与制动强度的关系曲线
制动强度(z/g)利用附着系数φ
3.2.3 第三问解答（绘制制动效率曲线）
00.10.20.30.40.50.6
0.70.80.91
010
20
30
40
506070
80
90
100
第六组前.后制动效率曲线
附着系数φ制动效率%
3.2.4 第四问解答（求解制动距离）
由图或者计算可得：
空载时 8.0=ϕ制动效率约为0.7
因此其最大动减速度
g g a b 56.07.08.0max =⨯=
代入公式：
max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g 56.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==6.57m
由图或者计算可得：
满载时 制动效率为0.87
因此其最大动减速度
g g a b 696.087.08.0max '=⨯=
制动距离 max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ
g 696.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==5.34m 3.2.5 第五问解答（管路损坏时汽车的制动距离）
A.若制动系前部管路损坏
Gz dt du g G F xb ==2 )(2g z zh a L G F -=
⇒后轴利用附着系数 g r zh a Lz -=
ϕ
⇒后轴制动效率L h L a z E g r r r /1/ϕϕ+==
代入数据得：空载时：r E =0.45
满载时：r E =0.60
a)空载时 其最大动减速度
g g a b 36.045.08.0max =⨯=
代入公式：
max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g 36.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==10.09m
b)满载时 其最大动减速度
g g a b 48.06.08.0max =⨯=
代入公式：
max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g 48.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==7.63m
B ．若制动系后部管路损坏
Gz dt du g G F xb ==1 )(1g z zh b L G F +=
⇒前轴利用附着系数 g f zh b Lz +=
ϕ
⇒前轴制动效率L h L b z E g f f f /1/ϕϕ-==
代入数据 空载时：
f E =0.57 满载时：f E =0.33
a)空载时 其最大动减速度
g g a b 456.057.08.0max =⨯=
代入公式： max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ
g 456.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==8.02m
b)满载时 其最大动减速度
g g a b 264.033.08.0max =⨯=
代入公式：
max 2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ g 264.092.253030202.002.06.312
⨯+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+==13.67m
3.3解题算法说明
3.3.1算法说明1
m=9290;hg=1.170;L=3.950;a=2.900;B=0.38;
G=m*10;b=L-a;
Fu1=0:0.5:80000;
Fu2=((sqrt(b*b+4*hg*L.*Fu1./G).*G./hg)-(G*b/hg+2.*Fu1))./2; plot(Fu1./1000,Fu2./1000,'rd');hold on ;
o=0.1;
for n=1:10;
Fxb1=0:0.5:80000;
Fxb2=(L-o.*hg).*Fxb1./(o*hg)-G*b./hg;
plot(Fxb1/1000,Fxb2/1000,'g');hold on ;
o=o+0.1;
end
o=0.1;
for n=1:10;
Fxb1=0:0.5:80000;
Fxb2=(-1*o*hg.*Fxb1)./(L+o.*hg)+o*G*a./(L+o*hg);
plot(Fxb1/1000,Fxb2/1000,'y');hold on ;
o=o+0.1;
end
axis([0,80,0,45]);
Fu1=0:0.5:80000;
Fu2=(1-B).*Fu1./B;
plot(Fu1/1000,Fu2/1000,'d:');hold on ;
title('第六组I 曲线，β线，f 线组，r 线组关系');
xlabel('前制动器制动力 Fu1(KN) 或 地面切向制动力Fxb1(KN)');
ylabel('后制动器制动力 Fu2 (KN) 或地面切向制动力Fxb2(KN)');
legend('理想制动力分配曲线 I曲线','前轮抱死f线组','后轮抱死r线组','实际制动力分配曲线β曲线');
3.3.2 算法说明2
clear
k=4080;hgk=0.845;Lk=3.950;ak=2.10;betak=0.38;bk=Lk-ak;%空载时的参数mm=9290;hgm=1.170;Lm=3.950;am=2.900;betam=0.38;bm=Lm-am;%满载时的参数
z=0:0.01:1.0;
figure(1);
fai=z;
fai_fk=betak*z*Lk./(bk+z*hgk);%空载时前轴的φf
fai_fm=betam*z*Lm./(bm+z*hgm);%满载时前轴的φf
fai_rk=(1-betak)*z*Lk./(ak-z*hgk);%空载时后轴的φr
fai_rm=(1-betam)*z*Lm./(am-z*hgm);%满载时后轴的φr
plot(z,fai_fk,'b--',z,fai_fm,'r',z,fai_rk,'b--',z,fai_rm,'r',z,fai,'k
');
title('第六组利用附着系数与制动强度的关系曲线');
xlabel('制动强度(z/g)');
ylabel('利用附着系数φ');
gtext('φr(空载)'),gtext('φr(满载)'),gtext('φ=z'),gtext('φf(空载)'),gtext('φf(满载)');
figure(2);
Efk=z./fai_fk*100;%空载时前轴的制动效率
Efm=z./fai_fm*100;
Erk=z./fai_rk*100;
Erm=z./fai_rm*100;
plot(fai_fk,Efk,'b',fai_fm,Efm,'r',fai_rk,Erk,'b',fai_rm,Erm,'r'); axis([0 1 0 100]);
title('第六组前.后制动效率曲线');
xlabel('附着系数φ');
ylabel('制动效率%');
gtext('Ef'),gtext('Er'),gtext('Er'),gtext('满载'),gtext('空载');
四、结论和心得体会自己写。