汽车理论动力性作业（2学分）.docx

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1、题目条件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,任选其中一钟 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II挡起步加速行驶至 70km/h的车速-时间曲线，用计算机求汽车用II挡起步加速行驶至70km/h的 加速时间。轻型货车相关数据如表1所示:对图进行分析发现，由于转速的限制，各档位曲线之间没有交点，从起步至 70km/h所需最短时间的过程,是发动机从II档起步后，转速不断提高，至最高转 速以后换为III档，从III到IV档类似。而所求的加速时间，

2、就是对曲线下方面积的 积分求解。 利用Excel图解积分作图：在Excel中没有可直接利用的定积分函数，因此借宏表函数，做定积分,(eUDOn但是需要人工更改积分上下限值以求得a以1为增量时的t ,从而得到图线。0Time-Speed51015202530o O 7 6O5o O 4 3O2O 利用Matlab图解积分由所用两种方法均可求得加速时间，由Excel求得的时间t = 25.8243 , 由Matlab求得的时间t = 25.9885 ,对误差进行分析：由于Excel所用的宏表 函数利用矩形积分，而在Matlab中选用了离散梯形积分函数，又考虑到Excel 中人工输入积分下限变化后的

3、积分值，之后再散点作图，取积分值时每次 都取四位小数四舍五入存在较大累积误差，而在Matlab中又计算机直接计算总时间后取四位小数，因此t = 25.9885更接近真值。附录1 ： Matlab代码(所用软件：Matlab 2013a Mac版)n=600:4000; r=0.367; nt=0.85; f=0.013; CA=2.77; io=5.83; m=3880; g=9.8;Tq=-19.313+295.27.*n./1000-165.44*(n./1000).A2+40.874.*(n./1000).A3-3.8445.*(n./1000).A 4;igl=5.56;n=linsp

4、ace(600,4000,40);Ual=0.377*r.*n./(igl.*io);Ftl=(-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000),A2+40.874.*(n./1000).A3-3.8445.*(n./1000).A4).*igl.*io.*nt./r;ig2=2.769;Ua2=0.377*r.*n./(ig2.*io);Ft2=(-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000).A2+40.874*(n./1000).A3-3.8445*(n./1000).A4).*ig2.*io.*nt./r;ig3=L

5、644;Ua3=0.377*r.*n./(ig3*io);Ft3=(-19,313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000),A2+40,874.*(n./1000).A3-3.8445.*(n./1000).A4).*ig3.*io.*nt./r;ig4=1.00;Ua4=0.377*r*n./(ig4*io);Ft4=(-19,313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000),A2+40.874.*(n./1000).A3-3.8445.*(n./1000).A4).*ig4.*io.*nt./r;ig5=0.793;Ua5=0.377*

6、r*n./(ig5*io);Ft5=(-19,313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000),A2+40,874*(n./1000).A3-3.8445.*(n./1000).A4).*ig5.*io.*nt./r;Fr=m*g*f+(CA/21.15).*Ua5.A2;figure(l)plot(Ual,Ftl,Ua2,Ft2,Ua3,Ft3,Ua4lFt4,Ua5,Ft5,Ua5,Fr)hold on;grid on;text(14,13000；Ftl,);text(15,7000,Ft2);text(34,4500；Ft3);text(26,2500；Ft4)

7、;Power-Resistance 14000 11111/X ；:!?12000X-：:-10000 -/：;；：.；8000：二：:-R2；：； 6000 7.;；：/：Ft3 ：4000 / ； ；-/ R4 _ 1Ff+Fwt.i*： -：二 ：Ft50i1iii20406080100120u/fkm/h)Fr=m*g*f+(CA/21.15).*Ua5.A2;figure(l)plot(Ual,Ftl,Ua2,Ft2,Ua3,Ft3,Ua4lFt4,Ua5,Ft5,Ua5,Fr)hold on;grid on;text(14,13000；Ftl,);text(15,7000,Ft2)

8、;text(34,4500；Ft3);text(26,2500；Ft4);Power-Resistance 14000 11111/X ；:!?12000X-：:-10000 -/：;；：.；8000：二：:-R2；：； 6000 7.;；：/：Ft3 ：4000 / ； ；-/ R4 _ 1Ff+Fwt.i*： -：二 ：Ft50i1iii20406080100120u/fkm/h)text(113,1150；Ft5);text(110,2800,Ff+Fw)Power-Resistance);xlabel(u/(km/h);ylabel(Tq/(N*m);%- -%以上为求驱动力阻力图的F

9、tt= Ftl-Fr;imax=tan(asin(max(Ftt/(m.*g);imaxn,u=soIve(n=u*0.793*5.83/(0.377*0.367)；(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)A2+ 40.874*(n/1000)A3-3.8445*(n/1000)A4)*0.793*5.83*0.85/0.367-(2.77*uA2/21.15+3880*10*0. 013),)q=imax;L=3.2;a=l.947;hg=0.9;cf2=q/(a/L+hg*q/L)If=0.218;Iwl=l.798;Iw2=3.598;Ff=m*g

10、*f;Fwl=(CA./21.15).*Ual.A2;Fw2=(CA./21.15).*Ua2.A2;Fw3=(CA./21.15)*Ua3.A2;Fw4=(CA./21.15)*Ua4.A2;Fw5=(CA./21.15).*Ua5.A2;al=(Ftl-Ff-Fwl)/(l + (Iwl+Iw2)/(m*rA2)+(If*iglA2*ioA2*nt)/(m*rA2)*m);inv_al=l./al;a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(l+(Iwl+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig2A2*ioA2*nt)/(m*rA2)*m);inv_a2=l./a2;a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(

11、l+(Iwl+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig3A2*ioA2*nt)/(m*rA2)*m);inv_a3=l./a3;a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(l+(Iwl+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig4A2*ioA2*nt)/(m*rA2)*m);inv_a4=l./a4;a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(l+(Iwl+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig5A2*ioA2*nt)/(m*rA2)*m);inv_a5=l./a5; figure(2)grid ontext(2.5,0.25；l/al);；l/a2);text(ll,2.2；l/a3);text(22,3.3；l/a

12、4);text(25,4.7/l/a5);title(Speed-reciprocal Acceleration);xlabel(u/(km/h);ylabelC(l/a)/(sA2/m);%-以上为求速度加速度倒数图的U0=99;ig=5.56;2.769;1.644;1.00;0.793for i=l:5Ua(i,l)=(600*0.377*r)/(ig(i)*io);if (4000*0.377*r)/(ig(i)*io)TtqtgtoMrTtq =igioEua = 0.377r-nigi。=流动阻力年= W-f空气阻力8 =蝶igioQ0.377-r=a + & =仍/ +等f =

13、494.312 +/JL,，D0.13ua2发动机使用外特性的几q -九曲线拟合公式：YinTLXITtq = T9.313 + 295.27- 165.44()2 + 40.874(-)3 . 3,8445( 将式，代入拟合公式，得：部=-19.313 + 295.27黯16544（罂 + 40.874（舞厅-3.8445（黑尸= Ft=-19.313 + 295.27+ 40.874-3.8445V A 4-3773-r4S5启I沛3774丁5然5.44禺比将变速器各档位传动比ig , nmin ,几代入式，：I 挡igl = 5.56 = Ftl = -1449.93 + 5193.39

14、6% 681.724诏 + 39.459成 一 0.8695说almin = 2.56 , Ualmax = 17.07II挡ig2 = 2.769= Ft2 = -722.095 + 1288.095% 84.208咫 + 2.427一。,。266说 a2min = 5.14 , La2max = 34.28HI 挡ig3 = 1.644= % = -428.719 + 454.052ua - 17.623谥 + 0.3016/ - 0.0197说 a3min = 8.66 , Ua2max = 57.74IV 挡ig = 1= Ft4 = -260,778 + 167.997% 3.966

15、咫 + 0.0413碗0.00016uJ a4min = 14.24 , a4max = 94.93V 档 ig5 = 0.793= Fts = -206.797 + 105.645% 1.978咫 + 0.016贬一5.1 x 10-5uua5min = 17.96 , Uamax = 119.71由Excel描点作图得：作图取G uaimin , uaimax,除始末点外，为方便计算,其余作图点均取整数点,且增量为1 ,并利用Excel自带函数功能求出不同-I档II档HI档-IV档-V档阻力必对应的尸切，最终散点描点作图。20204060 u/(km/h)80100120100001200

16、0P Over-Resistanceo O o O o O8 6 (WNkblo o o4o o o2 由Matlab作图得：最初解题时采用Excel计算求解并作图，对于问题3无法利用Excel进行图解积分法，转而利用Matlab再次计算求解并验证问题1、2的解和图，在附录 中也一并附上了利用两种软件的过程。2.求最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。a.最高车速驱动力-行驶阻力平衡图中，阻力曲线与四档曲线的交点的横坐标即 为该车的最大车速。Ft4 一保 + &) = -260.778 + 167.997% 3.966咫 + 0.0413咫-0.00016说-(494.312 + 0

17、.13ua2)=-755.09 + 167.997% - 4.096 + 0.0413谎0.00016说利用Excel求解，令=0 ,得到丽” =99.97km/hb.最大爬坡度利用I档爬坡,igl = 5.56爬坡时a =穿=0* =7一 + &)VrrictqmaxgOlTGsina =CDAUaTG/+带入数字，得带入数字，得a = arcsin(0.3322) = 19.402=最大爬坡度=最大爬坡度i = tana =0.3522c.克服最大爬坡度时相应的附着率附着率 “2=詈卜Z2式中，Fz2 = cosa + ?sina),Fx2 = Ft Ff = GfTtqigiuDT ”1

18、2641.14525374.03212641.14525374.032=0.498代入，得：“2 =善=尸工z2 G (-cosa+-sina)LtLj3,绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用II挡起步加速行驶至70km/h的车速一时间曲线，用计算机求汽车用II挡起步加速至70km/h的加速时间。加速阻力 Fj = 5m =瓦（年+ 九）式中，3 = 1+工冷+工洛包 m rz m rz由可得个=焉忸L旧+右）由可得:dt = 3m由可得:dt = 3mdu氏一（尸/+。）a. I 档)=5.56a. I 档)=5.56od ,1X5.396,d = 1 H +3880X0.367

19、22x5.562x0.853880X0.3672=1.3829S-m = 1.3829 x 3880 = 5365.602Ftl 一(Ff + Fw) = -0.3624 + 0.9679% - 0.1271 咫 + 0.007354咫-0.0001621说代入，可得：工 al- 0.3624+0.9679q-0.1271 陷+0.007354说一 0.0001621说b. II 档 1=2.769b. II 档 1=2.769o d .1x5.3960 = 1 H +3880X0.36722X2.7692XO.853880X0.3672=1.10278-m = 1.1027 x 3880 =

20、 4278.593Fti - （Ff + Fw）=-0.2843 + 0.3011ua - 0.01971 谥 + 0.0005673说6,226代入，可得：10-6说a2 -0.2843+0.3011ua6utc. Ill 档 ig = l.644+1x5.396十 3880X0.36723880X0.3672=1.04298-m = 1.0429 x 3880 = 4046.444Fti -（Ff + Fw）=-0.2281 + 0.1122% - 0.004388咫 + 7.454 10-54.85710-7 说代入,可得：代入,可得：1 _ 1a3 - a-0.004388u? + 7

21、.454xl0-5u-4.857xl0-7u一档户5 = 1+就募+2x12x0.853880X0.3672=1.0224S-m = 1.0224 x 3880 = 3966.8Ftl 一（Ff + Fw） = -0.1904 + 0.042354 - 0.001033呜 + 1.041 10-5 一 4.125 - 10-8uJ代入,可得：代入,可得：1 _ 1a4 - -0.1904+0.04235ua-0.001033u1 + 1.041xl0-5u1-4.125xl0-8ue. V 档）=0.793o 4 .1x5.3960 = 1 H +3880X0,36722x0.7932x0.8

22、53880X0.3672=1.01798-m = 1.0179 x 3880 = 3949.468Fti -（Ff + Fw）=-0.1775 + 0.02675% - 0.0005340说 + 4.134 10-6 1.299- 10说代入,可得：代入,可得：1 _ 1a5 - -0.1775+0.02675ua-0.0005340u2 4-4.134xl0-6u1-1.299xl0-8u 由Excel描点作出五条行驶速度-加速度倒数曲线图：作图取码G uaimin f Uaimax,除始末点外，为方便计算，其余作图点均取整数点，且增量为1 ,并利用Excel自带函数功能求出不同丁 JI H JI JI H H J + O 642086420 1 1 1 1(WZVS)、(E二)u/(km/h)对应的-,最终散点描点作图。