机动车理论习题Matlab程序.doc

1、-_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 23419.325.7()165.4()0.874().85()0110q nnnnT式中，Tq 为发动机转矩（Nm）;n 为发动机转速（ r/min）

2、 。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 t=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=0.218kgm2二前轮转动惯量 Iw1=1.798kgm2四后轮转动惯量 Iw2=3.598kgm2变速器传动比 ig(数据如下表) 档 档 档 档 档四档变速器 6.09 3.09 1.71 1.00 -五档变速器 5.56 2.769 1.644 1.00 0.79

3、3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：Matlab 程序：(1) 求汽车驱动力与行驶阻力平衡图和汽车最高车速程序：n=600:10:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.874*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;m=3880;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=5.83;L=3.2;a=1.

4、947;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;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.2/21.15;Fz

5、=Ff+Fw;plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fz);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);zoom on;x,y=ginput(1);zoom off;disp(汽车最高车速=);disp(x);disp(km/h);汽车最高车速=99.3006km/h-_(2)求汽车最大爬坡度程序：n=600:10:4000;Tq=-19.313+2

6、95.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.874*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;m=3880;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=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;Ff=G*f;Fw1=CDA*ua1.2/21.15;

7、Fz1=Ff+Fw1;Fi1=Ft1-Fz1;Zoom on;imax=100*tan(asin(max(Fi1/G);disp(汽车最大爬坡度=);disp(imax);disp(%);汽车最大爬坡度=35.2197%(3)求最大爬坡度相应的附着率和求汽车行驶加速度倒数曲线程序：clearn=600:10:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.874*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=5.56 2.769 1.644 1

8、.00 0.793;nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;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;ua

9、5=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*r2)+(If*ig(1)2*i02*nT)/(m*r2);deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(2)2*i02*nT)/(m*r2);deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(3)2*i02*nT)/(m*r2);deta4=1+(Iw1+Iw2)

10、/(m*r2)+(If*ig(4)2*i02*nT)/(m*r2);deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(5)2*i02*nT)/(m*r2);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,ad

11、4,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);假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=0.4219-_(4) clearnT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.7

12、7;i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;m=3880;g=9.8;G=m*g; ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793;nmin=600;nmax=4000;u1=0.377*r*nmin./ig/i0;u2=0.377*r*nmax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*(ig(i)2*i02*nT)/(m*r2);endua=6:0.01:99;N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*

13、ua;delta=0*ua;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.2/21.15;for i=1:Nk=i;if ua(i) ginputans =25.8223 70.073725.7467 70.0737所以汽车2档原地起步换挡加速行驶至70km/h的加速时间约为25.8s2.7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： 43210 eeePBPBb其中，b 为燃油消耗率g/(kWh) ；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 （怠速转速 400r/min） 。smLQid/9.0计算与绘制题 1.3 中货车的1）汽车功率平衡图。2

14、）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。或利用计算机求货车按JB3352-83 规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗值 b 时，-_若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。解：Matlab 程序：(1) 汽车功率平衡图程序：clearn=600:10:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.874*(n/1000).3-3.8445*(n/1000).4;m=3880;g=9.8;G=m*g;ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793;nT=0.85;r=0.

15、367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;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

16、(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(汽车功率平衡图);xlabel(ua(km/h);ylabel(Pe(kw);gtext(1),gtext(2),gtext(3),g

17、text(4),gtext(5),gtext(Pf+Pw)/et),gtext(Pe);-_（2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线程序：clearn=600:1:4000;m=3880;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=5.83;L=3.2;a=1.947;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.

18、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

19、 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=1:1:340

20、1 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;endpg=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(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（

21、 L/100km）);gtext(4),gtext(5); 3.1 改变 1.3 题中轻型货车的主减速器传动比，做出 为0i5.17、5.43、5.83、6.17、6.33 时的燃油经济性加速时间曲线，讨论不同 值0i-_对汽车性能的影响。解：Matlab 程序：主程序：i0=5.17,5.43,5.83,6.17,6.33; %输入主传动比的数据for i=1:1:5y(i)=jiasushijian(i0(i); %求加速时间endy;for i=1:1:5b(i)=youhao(i0(i); %求对应i0的六工况百公里油耗endb;plot(b,y,+r)hold onb1=linspa

22、ce(b(1),b(5),100); y1=spline(b,y,b1); %三次样条插值plot(b1,y1); %绘制燃油经济性 -加速时间曲线title(燃油经济性加速时间曲线);xlabel(百公里油耗 (L/100km);ylabel(加速时间 s);gtext(i0=5.17),gtext(i0=5.43),gtext(i0=5.83),gtext(i0=6.17),gtext(i0=6.33);子程序：(1) 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=

23、600;r=0.367;yita=0.85;CDA=2.77;f=0.013;G=(3880)*9.8;ig=6.09,3.09,1.71,1.00;%i0=5.83for i=1:1:4 %i为档数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)*(i02)*yita)/(3880*r2); %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