汽车理论课程设计说明书

1、海南大学汽车理论课程设计说明书题目：汽车动力性计算学号：20140507310069姓名：郭东东年 级：2014 级学院：机电工程学院系另壯汽车系专业：车辆工程指导教师：张建珍完成日期：2017 年 6月 1汽车动力性计算目录1. 题目要求11. 1.题目要求31.2. 车型参数32. 计算步骤52. 1.绘制功率外特性和转矩外特性曲线52. 2.绘制驱动力一一行驶阻力平衡图62. 3.绘制动力特性图92. 4.绘制加速度曲线和加速度倒数曲线122. 5.绘制加速时间曲线192. 5. 1.二挡原地起步连续换挡加速时间曲线192. 5. 2.最高档和次高档超车加速时间233. 结论分析273.

2、 1.汽车的最高车速Ug273.2. 汽车的加速时间t273. 3.汽车能爬上的最大坡度i込284. 心得体会29参考资料3091. 题目要求题目要求（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-一行驶阻力平衡图；（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/T12543-2009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. 2.车型参数汽车发动机使用外特性Tq-n曲线的拟合

3、公式为式中，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noia=600r/min,最高转速noas=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n 1=0. 84滚动阻力系数f二0. 016空气阻力系数X迎风面积CdA二 2. / i m主减速器传动比i。二5. 970轮转动惯量If=0. 218kg m2二前轮转动惯量Iwi=l. 798kg m:四后轮转动惯量Iic=3. 598kg m:变速器传动比ix=6. 09；i:=3. 09；i3=l. 71；iFl. 00轴距L=3. 2

4、 m质心至前轴距离（满载）a=l. 947m质心高（满载）h5=0. 9m2. 计算步骤2丄绘制功率外特性和转矩外特性曲线山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：tq11Pe =9550求出功率与转速的关系。在MATLAB界面运行得n二600:100:4000;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);ho1don;plot (n, Ttq)xla

5、bel ( n/ (r/min);ylabel C Pe (kw)title ( Pen 和 Ttqn，) gtext ( Pe)gtext ( Ttq)在MATLAB中得图一n/(r/min)图一发动机外特性曲线2.2.绘制驱动力一一行驶阻力平衡图根据公式在MATLAB里运行得程序igl二6. 09;ig2=3. 09;ig3=1.71;ig4=l. 00;nT=O. 84;r二0. 367;f 二 0.016;CDA二2. 77;i0二5. 97;If 二 0.218;Iwl=l. 798;Iw2=3. 598;m=1800;萨9. 8;G=m*g;n=600:100:4000;Ttq=-

6、19. 313+295. 27*(n/1000)-165. 44*(n/1000). 2+40. 874*(n/1000). 3-3. 8445*(n/1000). 4;Ftl=Ttq*igl*iO*nT/r;Ft2=Ttq*ig2*iO*nT/r;Ft3=Ttq*ig3*iO*nT/r;Ft 4=Tt q* i g4 * i 0 *nT/r;ual=O. 377*r*n/(igl*i0);ua2二0. 377*r*n/(ig2*i0);ua3=0. 377*r*n/(ig3*i0);ua4=0. 377*r*n/(ig4*i0);Ff二G*f;ua=l inspace (0,120,100)

7、;Fw=CDA*ua. 2/21. 15;F二Ff+Fw;Ff=F-Fw;plot (ual, Ftl);hoidon;plot (ua2,Ft2);plot (ua3, Ft3);plot(ua4, Ft4);plot (ua, Ff);plot (ua, F);xlabel ( ua (km/h)ylabel ( F/N)titleC四挡驱动力-行驶阻力平衡图)gtext ( FtT )gtext ( Ft2)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一一行驶阻力平衡图

8、23 绘制动力特性图汽车的动力因数山公式 在MATLAB中运行得程序 igl二6. 09;ig2=3. 09;ig3=1.71;ig4=l. 00;nT=0. 84;汽车动力性计算m 367;f 二 0.016;CDA二2. 77;i0=5. 97;If 二 0.218;Iwl=1.798;Iw2=3. 598;m=1800;g=9.8;G=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;Ftl=Ttq*igl*iO*nT/r;

9、Ft2=Ttq*ig2*iO*nT/r;Ft3=Ttq*ig3*iO*nT/r;Ft4=Ttq*ig4*i0*nT/r;ual=0. 377*r*n/(igl*i0);ua2=0.377*r*n/(ig2*i0);ua3二0. 377*r*n/(ig3*i0);ua4=0. 377*r*n/(ig4*i0);Fwl=CDA*ual. 2/21. 15;Fw2=CDA*ua2. 2/21. 15;Fw3=CDA*ua3. 2/21. 15;Fw4=CDA*ua4. 2/21. 15; ua=linspace(0,120,35);Fw=CDA*ua. 2/21. 15;DI二(Ftl-Fwl)/G

10、;D2二(Ft2-Fw2)/G;D3=(Ft3-Fw3)/G;D4二(Ft4-Fw4)/G;f=Fw/G;plot (ual, DI);hoidonplot(ua2, D2);plot (ua3, D3);plot (ua4, D4);plot (ua, f);xlabel ( ua (km/h);ylabel ( D);titleC四挡动力特性图);gtext ( I )gtext (T1) gtext (Ill) gtext ( ) gtext ( f)ua, D=ginput (1)则在MATLAB里获取的动力特性图见图三。匹扌当功力特性图图三动力特性图24 绘制加速度曲线和加速度倒数曲

11、线山行驶方程式:设 ，则有在MATLAB中运行得程序 igl=6. 09;ig2=3. 09;ig3=1.71;ig4=l. 00;nT二0. 84;r二0.367;f=0.016;CDA二2. 77;i0=5. 97;If 二 0.218;Iwl=l. 798;Iw2=3. 598;m二1800;g=9.8;G=m*g;n二600:100:4000;Ttq=-19. 313+295. 27*(n/1000)-165. 44*(n/1000). 2+40. 874*(n/1000). 3-3. 8445*(n/1000). 4;Ftl=Ttq*igl*iO*nT/r;Ft2=Ttq*ig2*i

12、O*nT/r;Ft3=Ttq*ig3*iO*nT/r;Ft4=Ttq*ig4*iO*nT/r;ual=0. 377*r*n/(igl*i0);ua2=0. 377*r*n/(ig2*i0);ua3=0.377*r*n/(ig3*i0);ua4=0. 377*r*n/(ig4*i0);Fl=G*f+CDA*ual. 2/21. 15;F2=G*f+CDA*ua2. 2/21. 15;F3=G*f+CDA*ua3. 2/21. 15;F4=G*f+CDA*ua4. 2/21. 15;dl=l+(Iwl+Iw2+If*igl2*i0 2*nT)/(m*r2);d2=l+(Iwl+Iw2+If*ig2

13、2*iO2*nT)/(m*r2);d3=l+(Iwl+Iw2+If*ig32*iO2*nT)/(m*r2);d4=l+(Iwl+Iw2+If*ig42*iO2*nT)/(m*r*2);al二(Ft 1 -Fl)/(dl*m);a2=(Ft2-F2)/(d2*m);a3=(Ft3-F3)/(d3*m);a4=(Ft4-F4)/ (d4*m);plot(ual, al):holdon;plot(ua2, a2);plot(ua3, a3);plot (ua4, a4);titleC行驶加速度曲线)xlabel ( ua )ylabel ( a/ (m/s-2)gtext (T )gtext (ll

14、)gtext (* nr)gtext (TV)在MATLAB里获取加速度曲线如图四3143.S行驶加傥官曲线35280706050uao4302090100图四行驶加速度曲线 同理在MATLAB中运行得igl二6. 09;ig2=3. 09;ig3=1.71;ig4=l. 00;nT二0. 84;r二0. 367;f 二 0.016;CDA二2. 77;iO二5. 97;If 二 0.218;Iwl=l. 798;Iw2=3. 598;m=1800;g二9. 8;G=m*g;n二600:100:4000;Ttq=-19. 313+295. 27*(n/1000)-165. 44*(n/1000

15、). 2+40. 874*(n/1000). 3-3. 8445*(n/1000). 4;Ftl=Ttq*igl*iO*nT/r;Ft2=Ttq*ig2*iO*nT/r;Ft3=Ttq*ig3*iO*nT/r;Ft4=Ttq*ig4*iO*nT/r;ual=0. 377*r*n/(igl*i0);ua2=0. 377*r*n/(ig2*i0);ua3=0.377*r*n/(ig3*i0);ua4=0. 377*r*n/(ig4*i0);Fl=G*f+CDA*ual. 2/21. 15;F2=G*f+CDA*ua2. 2/21. 15;F3=G*f+CDA*ua3. 2/21. 15;F4=G*

16、f+CDA*ua4. 2/21. 15;dl=l+(Iwl+Iw2+If*igl2*i0 2*nT)/(m*r2);d2=l+(Iwl+Iw2+If*ig22*iO*2*nT)/(m*r2);d3=l+(Iwl+Iw2+If*ig3 *2*iO*2*nT)/(m*r*2); d4=l+(Iwl+Iw2+If*ig42*iO 2*nT)/(m*r2); bl=dl*m. /(Ftl-Fl);b2=d2*m. /(Ft2F2);b3=d3*m. /(Ft3-F3);b4=d4*m. /(Ft4F4);plot(ual, bl):holdon;plot(ua2, b2);plot(ua3, b3);

17、plot (ua4,b4);titleC加速度倒数曲线)xlabel ua (km/h)ylabel (1/()gtext ( 1/al);gtext C l/a2)gtext ( 1/&3)gtext C l/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25绘制加速时间曲线用积分法求加速时间2. 5.1.二挡原地起步连续换挡加速时间曲线在MATLAB中运行得程序nT二0. 84;r二0. 367;f 二 0.016;CDA二2. 77;i0二5. 97;If=0.218;Iwl=l. 798;Iw2=3. 598;m=1800;g=9.8;G=m*g;ig=6. 093

18、.091.711.00;nmin=600;nmax=4000;ul=0. 377*r*nmin. /ig/iO;u2=0.377*r*nmax. /ig/iO;deta=O*ig;fori=l:4deta(i) =1+ (Iwl+Iw2) /(m*r2) + (If*(ig(i) 2*iO*nT)/(m*r2);endua=O:O. 01:99;N=length(ua);n二 0;Ttq二0;Ft 二0;inv_a=O*ua;del tan*；Ff=G*f;Fw=CDA*ua. 2/21. 15;fori=2:Nk二 i;ifua(i)=u2 (2)n=ua(i)*(ig(2)*iO/r)/O

19、. 377;Ttq=-19. 313+295. 27*(n/1000)-165. 44*(n/1000). 2+40. 874*(n/1000). 3-3. 8445*(n/1000). 4;Ft=Ttq*ig(2)*iO*nT/r;inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(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). 3-3. 84

20、45水(n/1000). 4;Ft=Ttq*ig(3)*iO*nT/r;inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i);delta(i)=0. 01*inv_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). 3-3. 8445*(n/1000). 4;Ft=Ttq*ig(4)*iO*nT/r;inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i);delta(i)二0. 01*inv_a

21、(i) /3. 6:enda=delta(2：k);t(i)=sum(a);endplot (t, ua);axis(0 40 0 120)titleC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)III MATLAB获取原地起步连续换挡加速时间曲线如图六1202051015202530时间)二档原地起步换挡加速讨间由线(qE呂弓駆墩6C4040图六二挡原地起步连续换挡加速时间曲线2. 5. 2. 最高档和次高档超车加速时间在MATLAB界面运行得程序ig(l)=6. 09;ig(2)=3. 09;ig(

22、3)=1.71;ig(4)=1.00;nT二0. 84;r=0. 367;f 二 0.016;CDA二2. 77;iO二5. 97;L=3.2;a 二 1.947;hg二0. 9;If 二 0.218;Iwl=l. 798;Iw2=3. 598;pg二7. 0;m=1800;g=9.8;G=m*g;n二600:4000;nmin=600;nmax=4000;k二200;n=linspace(nmin, nmax, k);fori=l:4deta(i) =1+ (Iwl+Iw2)/(m*r2) + (If*(ig(i) 2*iO2*nT)/(m*r2); endTq二-19. 313+295.

23、27*(n/1000)-165. 44*(n/1000). 2+40. 874*(n/1000). 3-3. 8445*(n/1000). 4;fori=l:4ua(i, :)=0. 377*n. *r/(ig(i)*i0);endfori=l:4Ft(i, :)=Tq. *ig(i)*iO*nT/r;enduua=linspace(0,120,k);Fw=CDA*uua. 2/21. 15;F=CDA*uua. 2/21. 15+G*f:fori=l:4forj=l:200a(i, j) = (Ft(i, j)-F(j)/(deta(i)*m); endenda_re=l. /a;j二 1；

24、whileua(3,j)40j二j+1；endml二 j;j二 1；whi.1 eua(3, j) 41j二j+1；endm2二 j;j二 1；whileua(4, j) 41j二j+1；endm3二 j;J=l；whileua(4, j) 60j二j+l;endm4=j;fori=l: (m2-ml)Ts(i) = (ua(3, ml+i)-ua(3,ml+i-1)/3. 6/a(3, ml+i-1);endt =Ts(l);fori=l: (m2-ml-1)t(i+l)=t(i)+Ts(i+l)endfori=l: (m4-m3)Ts (m2-ml+i) = (ua (4, m3+i) -

25、ua(4, m3+il)/3. 6/a(4, m3+iT);endfori=l:(m4-m3)t(m2-ml+i)=t(m2-ml+i-1)+Ts(m2-ml+i);endfigureplot (t,horzcat(ua(3, ml:m2l), ua(4, m3:m4-1)axis (0,25, 30, 60)titleC超车加速时间)xlabel ( t/s)ylabel ( ua/ (km/h)t, ua=ginput (1)III MATLAB获得超车加速时间曲线如图七图七超车加速时间曲线3. 结论分析3. 1.汽车的最高车速u j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。由驱动力一行驶阻力平衡图可知，该车Us二90. 56km/h,高于 90km/h,满足法规对最高车速的要求。3. 2.汽车的加速时间t加速时间表示汽