汽车动力学仿真(动力性,档位)并附程序

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

hg=0.453;
% height of mass center
n=860:1:6440;
% engine rotate speed
n_n=length(n);
l=ones(n_n,1); %Column vector
N=n'*h;
T=62.8663+6.8095*0.01*N-(2.4483e-5)*N.^2+(4.7256e-9)*N.^3-(3.9000e-13)*N.^4;% engine torque
������������ ������������������������
Figure 3 为各个档的加速时间曲线,而各个档加速度倒数曲线有交点,因此,在实际操纵是,应该在交 点对应车速换挡,以获取最短的加速时间。
Figure 3. Acceleration Time Curve 180
160
140
F(N)
3000 2000 1000
uam2=65.7845
uam3=90.8817 uam4=115.1806
uam=178.7562
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 ua(km/h)
对于最高车速,程序运行结果为
这里需要说明的是,各个档位的最高车速可以用命令max(ua)直接得到,但是对于5档,考虑到当驱动力-行 驶阻力平衡时有最大速度,因此对于5档的最高车速要另行编程计算,对于得到的结果,n5为5档最高车速 ua_max5对应的发动机转速,由于转速和对应的车速都是正实数,由于转速为6270r/min时,有最大车速 ua_max5=178.7562km/h,因此不同档位下的最高车速见下表:
h=ones(1,n_ig); %Row vector
L=2.803;
% L: wheelbase
Lf=1.350;
% Lf: distance between mass center and front axis
Lr=1.453;
% Lr: distance between mass center and rear axis
xlabel('ua(km/h)')
ylabel('F(N)')
grid
ua_max=max(ua)
% ua_max for the gear 1, 2,3 ,4
%find ua_max for gear 5
syms ua_max5 n5 % uamax for gear 5?n5?engine speed for ua_max5
Figure 1. 为汽车驱动力-行驶阻力平衡图:
8000 7000 6000 5000
Figure 1. Tractive Force & Driving Resistance-Speed Characteristics
Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Ft5 Ff+Fw
4000
uam1=42.4993
text(90.8817,1963,'uam3=90.8817')
text(115.1806,1549,'uam4=115.1806')
text(178.7562,1126,'uam=178.7562')
%Maximum Gradeability of Vehicle-imax
Ftmax=max(Ft);
alfamax=asin((Dmax-fi.*sqrt(1-Dmax.^2+fi.^2))./(1+fi.^2));
imax=tan(alfamax) % maximum gradeability
%Draw reciprocal acceleration curve figure(2) a=(Ft-Ff-Fw)/(m_veh+m_load); amax=max(a) a1_4=[a(:,1),a(:,2),a(:,3),a(:,4)]; ua1_4=[ua(:,1),ua(:,2),ua(:,3),ua(:,4)]; plot(ua1_4,1./a1_4) % reciprocal acceleration of gear 1-4 hold on grid on a5=a(:,5)'; ua5=ua(:,5)'; for k=1:n_n
档位
一档
二档
三档
四档
五档
最大加速度
4.4661
2.8141
1.9657
1.4833
0.7834
2. 绘出加速度倒数曲线1/a-ua曲线,见figure 2,从图可以看出曲线下两个速度区间的面积就是通过此速度
区间的加速时间,即
������������������������2 1
t=�
������������������������1
fi=[f(a1,b1),f(a2,b2),f(a3,b3),f(a4,b4),f(a5,b5)]; % find f for Ftmax according to the same coordinates
Dmax=Ftmax/((m_veh+m_load)*g); % maximum Dynamic factors of different gears
Cd=0.28;
A=2.1;
% Cd: air resistance coefficient; A: windward area
i0=4.556;
% i0: final ratio
ig=[3.862,2.495,1.806,1.425,0.894]; %gear ratio
n_ig=length(ig);
% Draw Tractive Force & Driving Resistance-Speed Characteristics Figure
ua=0.377*r*N./(l*ig)/i0; % ua: vehicle speed
Ft=T.*(l*ig)*i0*eta/r;
% Ft : vehicle tractive force
+
������������2
最后再根据������������������������������������������������ = ������������������������������������换算成最大爬坡度,求得的不同档位下的最大爬坡度见下表:
档位
一档
二档
三档
四档
五档
最大爬坡度
Ff5=(m_veh+m_load)*g*f5;
Fw5=Cd*A*ua_max5.^2/21.15;
[n5,ua_max5]=solve(Ft5-Ff5-Fw5,ua_max5-0.377*r*n5/ig(5)/i0)
text(42.4993,4197,'uam1=42.4993')
text(65.7845,2712,'uam2=65.7845')
figure(1)
plot(ua,Ft,ua,Ff+Fw,'k')
legend('Ft1','Ft2','Ft3','Ft4','Ft5','Ff+Fw')
title('Figure 1. Tractive Force & Driving Resistance-Speed Characteristics')
0.5153
0.3032
0.2100
0.1607
0.0940
求各档最大加速度,根据方程:
1 ������������ = ������������������������ ������������������������� − �������������������������+�������������������������� ������������为汽车的旋转质量换算系数,认为等于1,则编程计算得到各档的最大加速度见下表:
if a5(k)>0 plot(ua5(k),1/a5(k),'m') % reciprocal acceleration of gear 5 hold on
else end end ylim([0,3.5]) xlim([0,180]) legend('1/a','2/a','3/a','4/a','5/a') title('Figure 2. Reciprocal Acceleration Curve') xlabel('ua(km/h)')
% find maximum Ft for different gears
[a1,b1]=find(Ft==Ftmax(1));
[a2,b2]=find(Ft==Ftmax(2));
[a3,b3]=find(Ft==Ftmax(3));
[a4,b4]=find(Ft==Ftmax(4));
[a5,b5]=find(Ft==Ftmax(5)); % find coordinates of Ftmax
������������������������������������
=
������������������������ ������������������������������������������������

�������������1 − ���������������2��������������������������������� 1 + ������������2
附件-程序
clc
clear
% vehicle parameters
m_veh= 1345;
m_load=375;
g=9.80665; % m_veh: vehicle mass; m_load: load mass;
r=0.308;
eta=0.95;
% r: wheel redius; eta: mechanical efficiency of driving system
ua(km/h)
120
gear 1
100
gear 2
gear 3
80
gear 4
gear 5 60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
t(s)
3. 不同档位配置对汽车性能会有很大的影响,从汽车的驱动力-行驶阻力平衡图,加速度倒数曲线以及加速 时间曲线可以看出,汽车在1档时驱动力有最大值,因此1档时的加速性能和爬坡性能最好,但是随着车 速的增加,行驶阻力也在增大;汽车在5档时,在,某一车速下,驱动力会和行驶阻力达到平衡,该车速 即为汽车的最高车速。此外,合理的换挡时机,以及增加档位数,可以增加使发动机处于经济工作处于 经济工作状况的机会,有利于提高汽车的燃油经济性。
f=1.2492*0.01+(5.4182e-5)*ua-(2.5897e-7)*ua.^2; %rolling resistance coefficient
Ff=(m_veh+m_load)*g*f;
%rolling resistance
Fw=Cd*A*ua.^2/21.15;
%air resistance
T5=62.8663+6.8095*0.01*n5-(2.4483e-5)*n5.^2+(4.7256e-9)*n5.^3-(3.9000e-13)*n5.^4;
Ft5=T5.*ig(5)*i0*eta/r;
f5=1.2492*0.01+(5.4182e-5)*ua_max5-(2.5897e-7)*ua_max5.^2;
求:
1. 不同档位下的最高车速/最大加速度/最大爬坡能力; 2. 绘制加速时间-车速图; 3. 分析不同档位配置对汽车性能的影响。 Solution: 1. 要求在不同档位下的最高车速、最大加速度以及最大爬坡能力,可以根据所给汽车参数,编写matlab程 序(见附录及附件),分别绘制汽车驱动力-行驶阻力平衡图(Tractive Force & Driving Resistance-Speed Characteristics),汽车行驶加速度倒数曲线。
档位
一档
二档
三档
四档
五档
最高车速(km/h)
42Leabharlann Baidu5
65.78
90.88
115.18
178.76
求汽车的最大爬坡度,根据方程:
可以得到
������������
=
������������������������
− ������������
������������������������
������������������������������������������������ = ������������������������������������������������������������������������������������������������ + ������������������������������������������������������������
相关文档
最新文档