汽车理论课程设计说明书.pdf

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1、目录1。题目要求.错错误误!未定义书签。未定义书签。题目要求.11。1。1。2.车型参数.22。计算步骤.32.1.绘制功率外特性和转矩外特性曲线.32.2.绘制驱动力行驶阻力平衡图.42。3.绘制动力特性图.72。4。绘制加速度曲线和加速度倒数曲线.102.5。绘制加速时间曲线.152.5。1.2。5.2.3.二挡原地起步连续换挡加速时间曲线.15最高档和次高档超车加速时间.18结论分析.233.1。汽车的最高车速 uamax.233.2.汽车的加速时间 t.233。3。汽车能爬上的最大坡度 imax.234.心得体会.2424参考资料1.1.题目要求题目要求1.1.1.1.题目要求题目要求

2、（1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；（2）绘制驱动力-行驶阻力平衡图；汽车动力性计算（3）绘制动力特性图；（4）绘制加速度时间曲线和加速度倒数曲线;（5）绘制加速时间曲线,包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间、加速区间（初速度和末速度)按照国家标准 GB/T125432009 规定选取，并在说明书中具体说明选取；（6）对动力性进行总体评价。1.1.1.1.车车型参数型参数汽车发动机使用外特性-n 曲线的拟合公式为式中，Tq为发动机转矩（Nm）；n 为发动机转速（r/min）.发动机的最低转速 nmin=600r/min,最高转速 n

3、max=4000r/min装载质量 2000kg整车装备质量 1800kg总质量 3880kg车轮半径 0。367m传动系机械效率T=0。84滚动阻力系数 f=0.016空气阻力系数迎风面积 CDA=2。77m2主减速器传动比 i0=5。972汽车动力性计算飞轮转动惯量 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 i1=6。09；i2=3。09；i3=1。71；i4=1。00轴距 L=3.2m质心至前轴距离（满载)a=1.947m质心高（满载）hg=0。9m2.2.计算步骤计算步骤2.1.2.1.绘制功率外特性和转矩

4、外特性曲线绘制功率外特性和转矩外特性曲线由发动机使用外特性曲线拟合公式：求出发动机转矩 Tq 与发动机转速 n 的关系。接着由功率与转矩的关系式：3汽车动力性计算求出功率与转速的关系。在 MATLAB 界面运行得n=600：100：4000；Ttq=-19.313+295。27*(n/1000）165。44*（n/1000）.2+40.874*(n/1000).3-3。8445*（n/1000）。4；Pe=Ttq。n/9550；plot(n,Pe)；holdon；plot(n，Ttq)xlabel(n/(r/min）)；ylabel(Pe（kw）title（Pe-n 和 Ttq-n）gtext

5、(Pe）gtext（Ttq）在 MATLAB 中得图一图一发动机外特性曲线2.2.2.2.绘制驱动力行驶阻力平衡图绘制驱动力行驶阻力平衡图根据公式在 MATLAB 里运行得程序ig1=6.09；4汽车动力性计算ig2=3。09；ig3=1。71;ig4=1。00;nT=0.84；r=0.367;f=0。016;CDA=2。77；i0=5。97；If=0。218；Iw1=1。798;Iw2=3.598;m=1800;g=9。8;G=mg；n=600:100：4000;Ttq=-19.313+295.27(n/1000)165.44(n/1000）。2+40。874（n/1000).33。8445

6、（n/1000).4；Ft1=Ttqig1*i0*nT/r；Ft2=Ttqig2i0nT/r;Ft3=Ttqig3*i0nT/r；Ft4=Ttq*ig4*i0nT/r；5汽车动力性计算ua1=0。377*rn/（ig1*i0）;ua2=0.377*r*n/（ig2*i0)；ua3=0.377r*n/(ig3*i0）；ua4=0。377*r*n/(ig4i0);Ff=G*f;ua=linspace(0，120,100）;Fw=CDA*ua。2/21.15；F=Ff+Fw；Ff=FFw；plot(ua1,Ft1）;holdon;plot(ua2,Ft2）;plot(ua3,Ft3）;plot(ua

7、4,Ft4)；plot（ua，Ff）；plot（ua,F);xlabel(ua（km/h）ylabel(F/N)title(四挡驱动力行驶阻力平衡图)gtext(Ft1)gtext（Ft2)6汽车动力性计算gtext（Ft3)gtext（Ft4）gtext（Fw+Ff)gtext(Ff）ua,F=ginput（1)在 MATLAB 运行得图二图二驱动力行驶阻力平衡图2.3.2.3.绘制动力特性图绘制动力特性图汽车的动力因数由公式在 MATLAB 中运行得程序ig1=6.09;ig2=3。09；ig3=1。71;ig4=1.00;nT=0.84;r=0.367；f=0.016;CDA=2。77；

8、i0=5.97;If=0。218;7汽车动力性计算Iw1=1.798；Iw2=3。598;m=1800;g=9.8;G=mg；n=600：100:4000；Ttq=19.313+295。27*(n/1000)-165.44（n/1000).2+40.874*(n/1000).33。8445*(n/1000）。4;Ft1=Ttqig1i0*nT/r;Ft2=Ttq*ig2*i0nT/r;Ft3=Ttqig3*i0*nT/r；Ft4=Ttqig4i0nT/r；ua1=0.377r*n/(ig1*i0）;ua2=0。377rn/（ig2*i0）;ua3=0.377*rn/（ig3*i0)；ua4=0

9、.377r*n/（ig4*i0);Fw1=CDAua1.2/21。15;Fw2=CDA*ua2。2/21.15；Fw3=CDA*ua3。2/21.15；Fw4=CDAua4。2/21.15;ua=linspace（0,120，35)；8汽车动力性计算Fw=CDAua。2/21.15；D1=(Ft1-Fw1)/G；D2=（Ft2-Fw2)/G；D3=(Ft3Fw3)/G；D4=（Ft4-Fw4)/G;f=Fw/G;plot(ua1,D1）；holdonplot（ua2,D2);plot(ua3,D3);plot(ua4，D4);plot（ua,f);xlabel（ua（km/h）);ylabel

10、（D)；title(四挡动力特性图);gtext()gtext（)gtext（)gtext()gtext（f）ua,D=ginput(1)9汽车动力性计算则在 MATLAB 里获取的动力特性图见图三。图三动力特性图2.4.2.4.绘制加速度曲线和加速度倒数曲线绘制加速度曲线和加速度倒数曲线由行驶方程式:设,则有在 MATLAB 中运行得程序ig1=6。09；ig2=3.09；ig3=1。71;ig4=1。00；nT=0.84;r=0.367；f=0。016;CDA=2.77；i0=5.97；If=0。218;Iw1=1。798;10汽车动力性计算Iw2=3.598;m=1800;g=9。8;G

11、=m*g;n=600：100:4000;Ttq=-19。313+295。27（n/1000）165.44（n/1000).2+40。874*(n/1000)。3-3。8445*(n/1000).4；Ft1=Ttq*ig1i0nT/r;Ft2=Ttq*ig2*i0nT/r;Ft3=Ttqig3*i0nT/r;Ft4=Ttqig4*i0*nT/r;ua1=0.377rn/（ig1i0）;ua2=0.377rn/（ig2*i0)；ua3=0。377r*n/（ig3i0)；ua4=0。377rn/(ig4i0）;F1=G*f+CDAua1。2/21.15;F2=Gf+CDAua2。2/21.15;F3

12、=G*f+CDA*ua3。2/21.15;F4=Gf+CDAua4。2/21。15；d1=1+(Iw1+Iw2+If*ig12i02*nT)/(mr2）;d2=1+（Iw1+Iw2+Ifig22i02*nT）/（mr2);11汽车动力性计算d3=1+(Iw1+Iw2+If*ig32i02nT）/（mr2）;d4=1+（Iw1+Iw2+Ifig42i02nT)/(mr2）；a1=(Ft1F1）/(d1*m)；a2=(Ft2F2)/(d2m)；a3=(Ft3-F3）/(d3*m）;a4=（Ft4F4)/（d4m）;plot（ua1，a1)；holdon；plot(ua2,a2）;plot(ua3，

13、a3);plot(ua4，a4)；title(行驶加速度曲线)xlabel(ua)ylabel（a/(m/s2）gtext（）gtext（）gtext(）gtext（)在 MATLAB 里获取加速度曲线如图四图四行驶加速度曲线同理在 MATLAB 中运行得ig1=6.09;12汽车动力性计算ig2=3。09；ig3=1.71;ig4=1.00;nT=0。84;r=0。367；f=0。016；CDA=2.77；i0=5。97；If=0.218;Iw1=1。798;Iw2=3.598；m=1800；g=9。8;G=mg；n=600:100:4000;Ttq=-19.313+295。27*（n/10

14、00)-165.44*(n/1000）.2+40。874（n/1000).33.8445（n/1000)。4；Ft1=Ttq*ig1*i0nT/r；Ft2=Ttq*ig2*i0nT/r；Ft3=Ttqig3*i0nT/r；Ft4=Ttq*ig4*i0nT/r;13汽车动力性计算ua1=0.377r*n/（ig1i0);ua2=0。377r*n/(ig2*i0）；ua3=0.377rn/（ig3*i0)；ua4=0。377r*n/（ig4i0)；F1=G*f+CDA*ua1。2/21.15；F2=G*f+CDA*ua2。2/21。15;F3=Gf+CDAua3.2/21.15;F4=Gf+CDA

15、ua4。2/21.15；d1=1+（Iw1+Iw2+Ifig12i02nT)/（mr2)；d2=1+(Iw1+Iw2+Ifig22*i02nT)/(mr2);d3=1+(Iw1+Iw2+If*ig32i02nT)/(m*r2);d4=1+（Iw1+Iw2+Ifig42*i02nT)/(mr2);b1=d1*m。/（Ft1-F1);b2=d2*m。/(Ft2-F2）；b3=d3m。/（Ft3-F3)；b4=d4m。/(Ft4F4)；plot（ua1，b1);holdon；plot（ua2，b2);plot（ua3，b3)；plot(ua4，b4)；title（加速度倒数曲线）14汽车动力性计算x

16、label（ua（km/h)ylabel（1/a)gtext（1/a1）;gtext（1/a2)gtext(1/a3）gtext(1/a4)在 MATLAB 中获取加速度倒数曲线如图五。图五加速度倒数曲线2.5.2.5.绘制加速时间曲线绘制加速时间曲线用积分法求加速时间2.5.1.2.5.1.二挡原地起步连续换挡加速时间曲线二挡原地起步连续换挡加速时间曲线在 MATLAB 中运行得程序nT=0.84；r=0。367;f=0.016;CDA=2。77；i0=5.97;If=0。218;Iw1=1。798;Iw2=3.598；15汽车动力性计算m=1800;g=9.8;G=mg;ig=6。093.

17、091.711.00;nmin=600；nmax=4000;u1=0.377*r*nmin./ig/i0；u2=0。377rnmax。/ig/i0;deta=0*ig；fori=1：4deta（i）=1+（Iw1+Iw2）/(mr2)+（If(ig（i)）2i0*nT）/(mr2);endua=0：0.01：99;N=length（ua）；n=0；Ttq=0;Ft=0；inv_a=0ua;delta=0*ua;Ff=Gf；16汽车动力性计算Fw=CDAua。2/21.15;fori=2:Nk=i；ifua(i）=u2（2)n=ua(i）*（ig（2)i0/r）/0。377；Ttq=19。313

18、+295。27（n/1000）-165.44（n/1000)。2+40。874(n/1000).3-3。8445*（n/1000）。4;Ft=Ttq*ig（2）*i0nT/r；inv_a(i)=(deta(2）*m)/(Ft-FfFw(i)）；delta（i）=0.01*inv_a(i）/3。6;elseifua(i）=u2(3)n=ua(i）(ig（3)i0/r)/0.377；Ttq=19.313+295。27*（n/1000）-165。44*（n/1000）。2+40。874*(n/1000）。33.8445(n/1000).4;Ft=Ttq*ig(3)*i0*nT/r；inv_a（i)=

19、（deta（3)m)/（FtFfFw（i）)；delta(i）=0。01inv_a（i）/3。6；elsen=ua（i）（ig（4)*i0/r）/0。377;Ttq=19.313+295。27（n/1000）-165.44（n/1000)。2+40.874(n/1000).33.8445（n/1000）.4;Ft=Ttq*ig（4)*i0nT/r;17汽车动力性计算inv_a(i)=（deta(4）*m)/（FtFfFw(i)；delta(i）=0.01inv_a（i)/3.6；enda=delta(2：k)；t（i)=sum(a）；endplot（t,ua);axis(0 40 0 120)

20、title(二挡原地起步连续换挡时间曲线)；xlabel(速度 ua(km/h）);ylabel(时间 t（s）；tua=ginput(1）由 MATLAB 获取原地起步连续换挡加速时间曲线如图六图六二挡原地起步连续换挡加速时间曲线2.5.2.2.5.2.最高档和次高档超车加速时间最高档和次高档超车加速时间在 MATLAB 界面运行得程序ig(1)=6。09；ig（2）=3。09;ig（3)=1.71;ig（4)=1.00;nT=0.84;18汽车动力性计算r=0.367；f=0.016；CDA=2。77；i0=5.97；L=3。2；a=1。947；hg=0。9;If=0.218;Iw1=1.

21、798;Iw2=3.598;pg=7.0;m=1800；g=9。8；G=mg；n=600：4000；nmin=600;nmax=4000;k=200;n=linspace（nmin,nmax，k）；fori=1：419汽车动力性计算deta（i）=1+(Iw1+Iw2）/（m*r2)+(If(ig(i）2*i02nT)/(m*r2)；endTq=-19。313+295.27*（n/1000)165.44（n/1000）.2+40。874*(n/1000)。33。8445*(n/1000).4;fori=1：4ua（i，:)=0。377*n。*r/(ig(i）*i0）；endfori=1：4Ft

22、(i，：)=Tq。ig(i)i0nT/r;enduua=linspace（0,120,k）;Fw=CDAuua.2/21。15；F=CDAuua.2/21.15+G*f；fori=1:4forj=1：200a（i,j)=(Ft（i,j)F(j)/(deta(i)*m）;endenda_re=1./a;j=1；20汽车动力性计算whileua（3,j)40j=j+1;endm1=j;j=1；whileua(3,j)41j=j+1；endm2=j；j=1；whileua(4，j）41j=j+1；endm3=j；j=1；whileua（4,j)60j=j+1；endm4=j;fori=1：(m2m1

23、）Ts（i）=(ua（3,m1+i)-ua(3，m1+i1)）/3。6/a（3,m1+i1);21汽车动力性计算endt（1)=Ts（1);fori=1:（m2m11）t（i+1）=t(i)+Ts（i+1）endfori=1:（m4m3)Ts(m2-m1+i)=(ua(4,m3+i）ua（4，m3+i-1)）/3.6/a(4,m3+i-1);endfori=1:(m4-m3)t(m2m1+i）=t（m2m1+i1）+Ts(m2-m1+i);endfigureplot(t，horzcat(ua（3，m1：m2-1），ua（4，m3：m4-1)axis（0,25，30，60）title(超车加速时

24、间）xlabel(t/s)ylabel(ua/(km/h）)t，ua=ginput（1）由 MATLAB 获得超车加速时间曲线如图七图七超车加速时间曲线22汽车动力性计算3.3.结论分析结论分析3.1.3.1.汽汽车的最高车速车的最高车速 u uamaxamax最高车速是指在良好水泥路面（混凝土或沥青）上汽车能达到的最高行驶速度。由驱动力行驶阻力平衡图可知，该车 uamax=90.56km/h，高于90km/h，满足法规对最高车速的要求.3.2.3.2.汽汽车的加速时间车的加速时间 t t加速时间表示汽车的加速能力，常用原地起步加速时间和超车加速时间表示。原地起步时间是指汽车由一档或二档起步,

25、并以最大的加速强度（包括选择合适的换挡时机）逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间.超车加速时间是指最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需时间.由加速度曲线图可知，原地起步连续换挡加速时间和超车加速时间分别为 12.21s 和 6。13s 加速性能比较好.超车加速能力强，并行行程短，行驶就安全.国标规定：对于最高车速大雨 100km/h 的汽车,原地起步连续换挡加速时间表示为从 0 加速到 100km/h 的汽车车辆有精致状态全油门加速到最高车速的 90%向下圆整到 5 的倍数车速（本车为 70km/h)所需时间.该车原地起步连续换挡加速到 70km/h 所需的时间大约为

26、 12.21s，汽车对加速能力较强.该车由 40km/h 到 60km/h，直接档加速时间大约为 6.13s,所以该车超车能力较强.3.3.3.3.汽汽车能爬上的最大坡度车能爬上的最大坡度 i imaxmax汽车的爬坡能力是指汽车在良好路面上克服Ff+Fw后的余力全部用来(即等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度。23汽车动力性计算=arcsin=tan（arcsin）=39。53%大于 30所以爬坡性能好。4.4.心得体会心得体会通过本次的课程设计与实践计算,我认识到了书本上的知识都必须转变为实际运用的技能才是真正的学习到了知识。在计算、分析汽车动力性的过程中，我对书本上的公式及定义有了进一步的理解，知道了这些公式在如何运用在实践过程中。在设计与实践过程中我也发现了自己存在的不足，对定义很公式的理解还停留在简单的记忆与基本应用上，不能够更深层次地去了解和使用这些知识.同时，也发现了自己对 MATLAB 这个辅助工具的使用还需很大的努力，没有能够完成 GUI 界面的建立,用户的交互性几乎为 0.我需要加深对辅助软件的理解，以便更快捷有效的使用这些辅助软件。参考资料参考资料1余志生。汽车理论M。北京：机械工业出版社,1989。24