汽车理论课后习题Matlab程序

武汉理工大学 1 35 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 234 19 313295 27 165 44 40 874 3 8445 1000100010001000 q nnnn 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 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 218kg m2 二前轮转动惯量 Iw1 1 798kg m2 四后轮转动惯量 Iw2 3 598kg m2 变速器传动比 ig 数据如下表 档 档 档 档 档 四档变速器6 093 091 711 00 五档变速器5 562 7691 6441 000 793 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 1 947 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 武汉理工大学 2 35 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 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 3006 km h 武汉理工大学 3 35 2 求汽车最大爬坡度程序 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 1 947 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 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 clear 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 1 947 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 Fw1 CDA ua1 2 21 15 Fw2 CDA ua2 2 21 15 Fw3 CDA ua3 2 21 15 武汉理工大学 4 35 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 假设后轮驱动 最大爬坡度相应的附着率 0 4219 武汉理工大学 5 35 4 clear nT 0 85 r 0 367 f 0 013 CDA 2 77 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 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 19 313 295 27 n 1000 165 44 n 1000 2 40 874 n 1000 3 3 8445 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 19 313 295 27 n 1000 165 44 n 1000 2 40 874 n 1000 3 3 8445 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 ginput ans 25 8223 70 0737 25 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 8s 2 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 4 4 3 3 2 210eeee PBPBPBPBBb 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 怠速转速 400r min smLQid 299 0 计算与绘制题 1 3 中货车的 1 汽车功率平衡图 2 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 武汉理工大学 7 35 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 clear 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 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 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 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 武汉理工大学 8 35 2 最高档与次高档的等速百公里油耗曲线程序 clear n 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 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 0 05138 0 0 B40 0 17768 0 0 0 0 0 0 0 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 武汉理工大学 9 35 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 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 3 1 改变 1 3 题中轻型货车的主减速器传动比 做出为 0 i 5 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 0 i 对汽车性能的影响 武汉理工大学 10 35 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 5 y i jiasushijian i0 i 求加速时间 end y for i 1 1 5 b i youhao i0 i 求对应i0的六工况百公里油耗 end b plot b y r hold on b1 linspace 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 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 83 for 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 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 武汉理工大学 11 35 n1 1 for j1 1 1 100 if ua 3 j1 max ua 2 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 2 function ua chesu n r ig i0 由转速计算车速 ua 0 377 r n ig i0 3 function n zhuansu ua r ig i0 求转速 n ig i0 ua 0 377 r end 4 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 5 function y qudongli Ttq ig i0 yita r 求驱动力函数 y ig i0 yita Ttq r end 6 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 武汉理工大学 12 35 7 求不同i0下的六工况油耗 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 3880 9 8 If 0 218 Iw1 1 798 Iw2 3 598 m 3880 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 0 05138 0 0 B40 0 17768 0 0 0 0 0 0 0 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 8 加速阶段处理函数 function q jiasu umax umin ig a ua0 i0 global f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg B0 B1 B2 B3 B4 n i0 ua1 umin 1 umax 把速度范围以1km h为间隔进行划分 武汉理工大学 13 35 delta 1 Iw1 Iw2 m r 2 If ig 2 i0 2 yita m r 2 P0 G f ua0 3600 CDA ua0 3 76140 delta m ua0 3600 a yita P G f ua1 3600 CDA ua1 3 76140 delta m ua1 3600 a yita dt 1 3 6 a 速度每增加1km h所需要的时间 for i 1 1 3401 重新利用拟合公式求出b与ua的关系 b0 i B0 i B1 i P0 i B2 i P0 i 2 B3 i P0 i 3 B4 i P0 i 4 end b1 interp1 ua0 b0 ua1 插值出各个速度节点的燃油消耗率 Qt P b1 367 1 pg 求出各个速度节点的燃油消耗率 i1 size Qt i i1 2 Qt1 Qt 2 i 1 q Qt 1 Qt i dt 2 sum Qt1 dt 求该加速阶段的燃油消耗量 4 34 3 一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系 其有关参数如下 载荷质量 kg 质心高 hg m轴距 L m 质心至前轴 距离 a m 制动力分配 系数 空载 40800 8453 9502 1000 38 满载 92901 1703 9502 9500 38 1 计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线 2 求行驶车速 Ua 30km h 在 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 0 02s 制动减速度上升时间 0 02s 2 2 3 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 武汉理工大学 14 35 距离 s 解 Matlab 程序 1 求利用附着系数曲线和制动效率曲线程序 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 2 950 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 f fai fm betam z Lm bm z hgm 满载时前轴的 f fai rk 1 betak z Lk ak z hgk 空载时后轴的 r fai rm 1 betam z Lm am z hgm 满载时后轴的 r plot z fai fk b z fai fm r z fai rk b z fai rm r z fai k title 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 gtext r 空载 gtext r 满载 gtext z gtext f 空载 gtext f 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 前 后制动效率曲线 xlabel 附着系数 ylabel 制动效率 gtext Ef gtext Er gtext Er gtext 满载 gtext 空载 武汉理工大学 15 35 2 问和 3 问程序 clear mk 4080 hgk 0 845 Lk 3 950 ak 2 10 betak 0 38 bk Lk ak 空载时的 武汉理工大学 16 35 参数 mm 9290 hgm 1 170 Lm 3 950 am 2 950 betam 0 38 bm Lm am 满载 时的参数 z 0 0 01 1 fai fk betak z Lk bk z hgk 空载时前轴的 f fai fm betam z Lm bm z hgm 满载时前轴的 f fai rk 1 betak z Lk ak z hgk 空载时后轴的 r fai rm 1 betam z Lm am z hgm 满载时后轴的 r 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 t1 0 02 t2 0 02 ua0 30 fai 0 80 g 9 8 ak1 Erk 81 g fai 100 am1 Erm 81 g fai 100 Sk1 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 ak1 制动距离 Sm1 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 am1 disp 空载时 汽车制动距离 Sk1 disp Sk1 disp 满载时 汽车制动距离 Sm1 disp Sm1 ak2 fai g ak Lk fai hgk am2 fai g am Lm fai hgm ak3 fai g bk Lk fai hgk am3 fai g bm Lk fai hgm Sk2 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 ak2 制动距离 Sm2 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 am2 Sk3 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 ak3 Sm3 t1 t2 2 ua0 3 6 ua0 2 25 92 am3 disp 空载时 前制动器损坏 汽车制动距离 Sk2 disp Sk2 disp 满载时 前制动器损坏 汽车制动距离 Sm2 disp Sm2 disp 空载时 后制动器损坏 汽车制动距离 Sk3 disp Sk3 disp 满载时 后制动器损坏 汽车制动距离 Sm3 disp Sm3 空载时 汽车制动距离Sk1 7 8668 满载时 汽车制动距离Sm1 5 6354 武汉理工大学 17 35 空载时 前制动器损坏 汽车制动距离Sk2 10 0061 满载时 前制动器损坏 汽车制动距离Sm2 7 5854 空载时 后制动器损坏 汽车制动距离Sk3 8 0879 满载时 后制动器损坏 汽车制动距离Sm3 13 5986 5 115 11 二自由度轿车模型的有关参数如下 总质量 m 1818 2kg 绕 Oz 轴转动惯量 2 3885mkgIz 轴距 L 3 048m 质心至前轴距离 a 1 463m 质心至后轴距离 b 1 585m 前轮总侧偏刚度 k1 62618N rad 后轮总侧偏刚度 k2 N rad 转向系总传动比 i 20 试求 1 稳定性因数 K 特征车速 uch 2 稳态横摆角速度增益曲线 车速 u 22 35m s 时的转向灵敏度 a s r u sw r 3 静态储备系数 S M 侧向加速度为 0 4g 时的前 后轮侧偏角绝对值之差 与转弯半径的比值 R R0 R0 15m 21 4 车速 u 30 56m s 时 瞬态响应的横摆角速度波动的固有 圆 频率 阻 0 尼比 反应时间与峰值反应时间 解 Matlab 程序 m 1818 2 Iz 3885 L 3 048 a 1 463 b 1 585 k1 62618 k2 i 20 g 9 8 R0 15 u1 30 56 K m a k2 b k1 L 2 Uch 1 K 1 2 特征车速 disp 稳定性因数 s 2 m 2 K disp K disp 特征车速 m s Uch disp Uch u 0 0 05 30 武汉理工大学 18 35 S u L 1 K u 2 稳态横摆角速度增益 plot u S title 汽车稳态横摆角速度增益曲线 xlabel 车速 u m s ylabel 稳态横摆角速度增益 disp u 22 35m s 时 转向灵敏度为 disp S 448 SM k2 k1 k2 a L ay 0 4 g A K ay L B L R0 R L B A C R R0 转弯半径比 disp 静态储备系数 S M disp SM disp 侧向加速度为 0 4g 时前 后轮侧偏角绝对值之差 rad a1 a2 disp A disp 侧向加速度为 0 4g 时转弯半径比值 R R0 disp C W0 L u1 k1 k2 m Iz 1 K u1 2 1 2 固有 圆 频率 D m k1 a 2 k2 b 2 Iz k1 k2 2 L m Iz k1 k2 1 K u1 2 1 2 阻 尼比 t atan 1 D 2 1 2 m u1 a W0 L k2 D W0 1 D 2 1 2 反应时间 E atan 1 D 2 1 2 D W0 1 D 2 1 2 t 峰值反应时间 disp 车速 u 30 56m s 时的瞬态响应参数分别为 disp 横摆角速度波动的固有 圆 频率 rad 为 disp W0 disp 阻尼比为 disp D disp 反应时间 s 为 disp t disp 峰值反应时间 s 为 disp E 稳定性因数 s 2 m 2 K 0 0024 特征车速 m s Uch 20 6053 u 22 35m s 时 转向灵敏度为 3 3690 武汉理工大学 19 35 静态储备系数 S M 0 1576 侧向加速度为 0 4g 时前 后轮侧偏角绝对值之差 rad a1 a2 0 0281 侧向加速度为 0 4g 时转弯半径比值 R R0 1 1608 车速 u 30 56m s 时的瞬态响应参数分别为 横摆角速度波动的固有 圆 频率 rad 为 5 5758 阻尼比为 0 5892 反应时间 s 为 0 1811 峰值反应时间 s 为 0 3899 武汉理工大学 20 35 6 56 5 车身 车轮双质量系统参数 10 9 25 0 5 1 0 Hzf 人体 座椅 系统参数 车速 路面不平度系数25 0 3 ss Hzf smu 20 参考空间频率 n0 0 1m 1 38 0 1056 2 mnGq 计算时频率步长 计算频率点数 Hzf2 0 180 N 1 计算并画出幅频特性 和均方根值谱 qz 112 z z 2 zq fGz 1 谱图 进一步计算值 fGz 2 fGa awwazzq La 21 2 改变 人体 座椅 系统参数 分析5 0 125 0 6 5 1 ss Hzf 值随的变化 aww La ss f 3 分别改变车身 车轮双质量系统参数 5 0 125 0 3 25 0 0 Hzf 绘制三个响应量均方根值随以上四个系20 5 18 5 4 GFdfdz 2 统参数变化的曲线 解 Matlab 程序 1 问 yps 0 25 阻尼比 gama 9 刚度比 mu 10 质量比 fs 3 ypss 0 25 g 9 8 a0 10 6 f0 1 5 ua 20 Gqn0 2 56 10 8 n0 0 1 detaf 0 2 N 180 f detaf 0 N lamta f f0 lamtas f fs Wf 0 f deta 1 lamta 2 1 gama 1 mu lamta 2 1 2 4 yps 2 lamta 2 gama 1 mu 1 lamta 2 2 z1 q gama sqrt 1 lamta 2 2 4 yps 2 lamta 2 deta z2 z1 sqrt 1 4 yps 2 lamta 2 1 lamta 2 2 4 yps 2 lamta 2 p z2 sqrt 1 2 ypss lamtas 2 1 lamtas 2 2 2 ypss lamtas 2 z2 q gama sqrt 1 4 yps 2 lamta 2 deta p q p z2 z2 q jfg Gqddf 4 pi 2 sqrt Gqn0 n0 2 ua f jfg Gzdd1f z1 q jfg Gqddf jfg Gzdd2f z2 q jfg Gqddf jfg Gaf p q jfg Gqddf sigmaqdd sqrt trapz f jfg Gqddf 2 路面不平度加速度均方根值 sigmazdd1 sqrt trapz f jfg Gzdd1f 2 车轮加速度均方根值 sigmazdd2 sqrt trapz f jfg Gzdd2f 2 车身加速度均方根值 武汉理工大学 21 35 sigmaa sqrt trapz f jfg Gaf 2 人体加速度均方根值 for i 1 N 1 if f i 2 Wf i 0 5 elseif f i 4 Wf i f i 4 elseif f i 12 5 Wf i 1 else Wf i 12 5 f i end end kk Wf 2 jfg Gaf 2 aw sqrt trapz f kk 加权加速度均方根值 Law 20 log10 aw a0 加权振级 disp 路面不平度加速度均方根值为 disp sigmaqdd disp 车轮加速度均方根值为 disp sigmazdd1 disp 车身加速度均方根值为 disp sigmazdd2 disp 人体加速度均方根值为 disp sigmaa disp 加权加速度均方根值为 disp aw disp 加权振级 disp Law figure 1 plot f z1 q title 幅频特性 z1 q f 1 5Hz 0 25 9 10 xlabel 激振频率 f Hz ylabel z1 q figure 2 plot f z2 z1 title 幅频特性 z2 z1 f 1 5Hz 0 25 9 10 xlabel 激振频 率 f Hz ylabel z2 z1 figure 3 plot f p z2 title 幅频特性 p z2 fs 1 5Hz s 0 25 xlabel 激振频率 f Hz ylabel p z2 figure 4 plot f jfg Gzdd1f title 车轮加速度均方根值 Gz1 f 谱图 xlabel 激振频率 f Hz ylabel Gz1 f figure 5 plot f jfg Gzdd2f title 车身加速度均方根值 Gz2 f 谱图 xlabel 激振频率 f Hz ylabel Gz2 f figure 6 plot f jfg Gaf title 人体加速度均方根值 Ga f 谱图 xlabel 激振频率 f Hz ylabel Ga f 路面不平度加速度均方根值为 武汉理工大学 22 35 0 3523 车轮加速度均方根值为 0 2391 车身加速度均方根值为 0 0168 人体加速度均方根值为 0 0161 加权加速度均方根值为 0 0100 加权振级 80 0291 武汉理工大学 23 35 武汉理工大学 24 35 武汉理工大学 25 35 2 问 程序 1 clear gama 9 刚度比 mu 10 质量比 f0 1 5 g 9 8 a0 10 6 ua 20 Gqn0 2 56 10 8 n0 0 1 detaf 0 2 N 180 f detaf 0 N lamta f f0 Wf 0 f for i 1 N 1 if f i 2 Wf i 0 5 elseif f i 4 Wf i f i 4 elseif f i 12 5 Wf i 1 else Wf i 12 5 f i end end fs 3 ypss 0 25 ypss0 0 125 0 005 0 5 a 0 ypss0 La 0 ypss0 M length ypss0 for i 1 M 武汉理工大学 26 35 yps ypss0 i lamtas f fs deta 1 lamta 2 1 gama 1 mu lamta 2 1 2 4 yps 2 lamta 2 gama 1 mu 1 lamta 2 2 p z2 sqrt 1 2 ypss lamtas 2 1 lamtas 2 2 2 ypss lamtas 2 z2 q gama sqrt 1 4 yps 2 lamta 2 deta p q p z2 z2 q jfg Gqddf 4 pi 2 sqrt Gqn0 n0 2 ua f jfg Gaf p q jfg Gqddf kk Wf 2 jfg Gaf 2 aw i sqrt trapz f kk end Law 20 log10 aw a0 figure 1 plot ypss0 aw title aw 随 s 的变化 xlabel 人体 座椅 系统的阻尼比 s ylabel aw m s 2 figure 2 plot ypss0 Law title Law 随 s 的变化 xlabel 人体 座椅 系统的阻尼比 s ylabel Law dB 武汉理工大学 27 35 程序 2 clear yps 0 25 阻尼比 gama 9 刚度比 mu 10 质量比 f0 1 5 g 9 8 a0 10 6 ua 20 Gqn0 2 56 10 8 n0 0 1 detaf 0 2 N 180 f detaf 0 N lamta f f0 Wf 0 f for i 1 N 1 if f i 2 Wf i 0 5 elseif f i 4 Wf i f i 4 elseif f i 12 5 Wf i 1 else Wf i 12 5 f i end end ypss 0 25 fs 1 5 0 025 6 M length fs for i 1 M 武汉理工大学 28 35 fs0 fs i lamtas f fs0 deta 1 lamta 2 1 gama 1 mu lamta 2 1 2 4 yps 2 lamta 2 gama 1 mu 1 lamta 2 2 p z2 sqrt 1 2 ypss lamtas 2 1 lamtas 2 2 2 ypss lamtas 2 z2 q gama sqrt 1 4 yps 2 lamta 2 deta p q p z2 z2 q jfg Gqddf 4 pi 2 sqrt Gqn0 n0 2 ua f jfg Gaf p q jfg Gqddf kk Wf 2 jfg Gaf 2 aw i sqrt trapz f kk end Law 20 log10 aw a0 figure 3 plot fs aw title aw 随 fs 的变化 xlabel 人体 座椅 系统的固有频率 fs ylabel aw m s 2 figure 4 plot fs Law title Law 随 fs 的变化 xlabel 人体 座椅 系统的固有频率 fs ylabel Law dB 武汉理工大学 29 35 3 问 程序 1 clear figure 1 fs 3 yps s 0 25 g 9 8 ua 20 Gqn0 2 56 10 8 n0 0 1 detaf 0 2 N 180 f0 1 5 yps 0 25 gama 9 mu 10 ff0 0 25 0 05 3 sigmaz2 0 ff0 sigmafd 0 ff0 sigmaFd G 0 ff0 M length ff0 for i 1 M f0 ff0 i f detaf 0 N lamta f f0 lamtas f fs deta 1 lamta 2 1 gama 1 mu lamta 2 1 2 4 yps 2 lamta 2 gama 1 mu 1 lamta 2 2 z2 qdot 2 pi f gama sqrt 1 4 yps 2 lamta 2 deta fd qdot gama lamta 2 2 pi f eps sqrt deta Fd Gqdot 2 pi f gama g sqrt lamta 2 mu 1 1 2 4 yps 2 lamta 2 deta Gq dotf 4 pi 2 Gqn0 n0 2 ua Gz2f z2 qdot 2 Gq dotf Gfd qf fd qdot 2 Gq dotf GFd Gf Fd Gqdot 2 Gq dotf sigmaz2 i sqrt trapz f Gz2f sigmafd i sqrt trapz f Gfd qf sigmaFd G i sqrt trapz f GFd Gf if f0 1 5 sgmz2 sigmaz2 i 武汉理工大学 30 35 sgmfd sigmafd i sgmFd G sigmaFd G i end end sz2 20 log10 sigmaz2 sgmz2 sfd 20 log10 sigmafd sgmfd sFd G 20 log10 sigmaFd G sgmFd G plot ff0 sz2 r