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：年14 级学院：机电工程学院系别：汽车系专 业：车辆工程指导教师：张建珍年 6月 1日完成日期：2017汽车动力性计算目 录1. 题目要求31.1. 题目要求31.2. 车型参数32. 计算步骤42.1. 1.绘制功率外特性和转矩外特性曲线42.2. 绘制驱动力一一行驶阻力平衡图62.3. 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182.5.1. 二挡原地起步连续换挡加速时间曲线182.5.2. 最高档和次高档超车加速时间223. 结论分析2

2、73. 1.汽车的最高车速”山273. 2.汽车的加速时间t273. 3.汽车能爬上的最大坡度ia274.心得体会28参考资料29291.题目要求1.1.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-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。L 2.车型参数汽车发动机使用外特性Tq-n

3、曲线的拟合公式为Tq = T9.313 + 295.27（嬴 - 165.44（嬴2 + 40.874（嬴一 38445（嬴4式中，L.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nnin=600r/min,最高转速nn;1.=4000r/min装载质量2000kg整车装备质量1800kg总质量3880kg0. 367m车轮半径传动系机械效率n i=0. 84滚动阻力系数f=0.016空气阻力系数X迎风面积Ci>A=2. 77m2主减速器传动比飞轮转动惯量二前轮转动惯量四后轮转动惯量变速器传动比轴距io=5. 97IfO. 218kg m2Iwi=l. 79

4、8kg m:112=3. 598kg m:ii=6. 09；i2=3. 09；i3=1.71；i 4=1. 00L=3. 2 m质心至前轴距离（满载）a=l. 947m质心高（满载）hg=0. 9m2.计算步骤2.1. 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：Tq = T9.313 + 295.27(嬴-165.44(嬴2 + 40.874()3345 扁，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:Pe = I9550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

5、)-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('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=6. 09； ig2=3. 0

6、9； ig3=l. 71； ig4=1.00； nT=0. 84； r=0. 367； f=0. 016；CDA=2. 77； i0=5. 97；140.218；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；Ft2=Ttq*ig2*iO*nT/r；Ft3=T tq*i g3*i 0*nT/r；Ft4=Ttq

7、*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)；Ff=G*f；ua=linspace(0,120,100)；Fw=CDA*ua. 2/21. 15；F=Ff+Fw；Ff=F-Fw；plot(ual,Ftl)；holdon；plot (ua2,Ft2)；plot(ua3,Ft3)；plot(ua4,Ft4)；plot(ua,Ff)；plot(ua,F)；xlabel('ua(km/h)')ylabel('

8、F/N*)title。四挡驱动力-行驶阻力平衡图)gtext(*Ftl*)gtext('Ft2')gtext(* Ft31)gtext(fFt4')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2. 3.绘制动力特性图汽车的动力因数由公式D =三G在MATLAB中运行得程序igl=6. 09；ig2=3. 09；ig3=1.71；ig4=1.00；nT=0. 84；r=0. 367；40.016；CDA=2. 77；i0=5. 97；140.218；Iw

9、l=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；Ft2=Ttq*ig2*iO*nT/r；Ft3=T tq*i g3*i 0*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

10、)；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；Dl=(Ftl-Fwl)/G；D2=(Ft2-Fw2)/G；D3=(Ft3-Fw3)/G；D4=(Ft4-Fw4)/G；f=Fw/G；plot(ual,DI)；holdonplot(ua2,D2)；plot(ua3,D3)；plot (ua4,D4)；plot(ua,f)；

11、xlabel Cua(km/h)')；ylabel('D')；title('四挡动力特性图')；gtextC I ')gtext (' II ')gtext (' III')gtext ('IV ')gtext('f')ua,D=ginput(l)则在MATLAB里获取的动力特性图见图三。图三动力特性图2. 4.绘制加速度曲线和加速度倒数曲线由行驶方程式:Ttqigio TC)A 9。du -1 = Gf + Gi + 1un2 + 6m r21.15 a dt设Fj =0,则有du

12、dt= _LEt_(Ff + Fw)在MATLAB中运行得程序igl=6. 09；ig2=3. 09；ig3=l. 71；ig4=1.00；nT=O. 84；r=0.367；f=0.016；CDA=2. 77；i0=5. 97；140.218；Iwl=1.798；Iw2=3. 598；m二1800；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；Ft2=T

13、tq*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*f+CDA*ua4. "2/21. 15；dl=l+(Iwl+Iw2+If*igl'2*iO&

14、#39;2*nT)/(m*r'2)； d2=l+(Iwl+Iw2+If*ig2'2*i0'2*nT)/(m*r'2)； d3=l+(Iwl+Iw2+If*ig3'2*i0'2*nT)/(m*r'2)； d4=l+(Iwl+Iw2+If*ig4'2*i0*2*nT)/(m*r'2)； al=(Ftl-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)；

15、plot(ua4,a4)；title('行驶加速度曲线')xlabel('ua')ylabel('a/(m/s-2),)gtext(' 1 ')gtext ( II )gtext (' III')gtext ('IV')在MATLAB里获取加速度曲线如图四36行驶加速度曲线 4ua3 6 2 52 1 0.s、E)/e图四行驶加速度曲线同理在MATLAB中运行得igl=6. 09；ig2=3. 09；ig3=l. 71；ig4=1.00；nT=0. 84：r=0. 367；40.016；CDA=2. 77；

16、i0=5. 97；If=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；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=

17、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*igr2*iO2*nT)/(m*r*2)； d2=l+(Iwl+Iw2+If*ig2'2*i0'2*nT)/(m*r'2)； d3=l+(Iwl+Iw2+If*ig3'2*i0*2*nT)/(m*r'2)； d4

18、=l+(Iwl+Iw2+If*ig4'2*i0'2*nT)/(m*r'2)； bl=dl*m./(Ftl-Fl)；b2=d2*m. /(Ft2-F2)；b3=d3*m. /(Ft3-F3)；b4=d4*m. /(Ft4-F4)；plot(ual,bl)；hoidon；plot(ua2,b2);plot(ua3,b3)；plot(ua4,b4)；title('加速度倒数曲线')xlabel('ua (km/h)')ylabel('1/a')gtext('1/al')；gtext('l/a2')

19、gtext('l/a3")gtext (*l/a4f)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.绘制加速时间曲线用积分法求加速时间a2 1t = dua2. 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=O. 84；r=0.367；f=0.016；CDA=2. 77；i0=5. 97；If=O. 218；Iwl=1.798;Iw2=3. 598；m=1800；g=9. 8；G=m*g；ig=6. 093. 091.711.00；nmin=600；nmax=4000；ul=0. 377*r*nmin. /ig/iO；u2=0

20、. 377*r*nmax. /ig/iO；deta=O*ig；fori=l：4deta(i)=l+(Ivl+Iw2)/(m*r"2) + (If*(ig(i) -2*iO*nT) / (m*r-2)； endua=0：0. 01:99；N=length(ua)；n=0；Ttq=O；Ft=O；inv_a=O*ua；delta=O*ua；Ff=G*f；Fw=CDA*ua. "2/21. 15；fori=2：Nk=i；ifua(i)<=u2(2)n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0. 377；Ttq=-19. 313+295. 27*(n/1000)-165. 44

21、*(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. 8445*(n/1000). *4；Ft=Ttq*ig(3)*iO*nT/

22、r；inva(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)；delta=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)=0. 01*inv_a(i)/3. 6；enda=delta(2：k)；t (i)=sum(

23、a)；endplot (t,ua)；axis(0 40 0 120)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六二档原旭起步摭挡加速时间曲线 1201008060402000510152025303540时间但(qEn 超期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(3)=1.

24、71；ig(4)=1.00；nT=0. 84；r=0. 367；40.016；CDA=2. 77；i0=5. 97；L=3. 2； a=1.947；hg=O. 9；If=O. 218；Iwl=1.798；Iw2=3. 598；pg=7. 0；m二1800；g=9. 8；G=m*g；n=600：4000；nmin=600；nmax=4000；k=200；n=linspace(nmin,nmax,k)；fori=l：4deta(i)=l + (Iwl+Iw2)/(m*r"2) + (If*(ig(i) '2*iO'2*nT) / (m*r'2)； endTq=-1

25、9. 313+295. 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) / (

26、deta (i) *m)；endenda_re=l./a；j=l;whileua(3,j)<40产 j+1；endml=j;J=l；whileua(3,j)<41j=j+l;endm2=j;j=l;whileua(4,j)<41j=j+l;endm3=j；J=l；whileua(4,j)<60j=j+1；endm4=j;fori=l：(m2-ml)Ts(i) = (ua(3,ml+i)-ua(3,ml+i-l)/3. 6/a(3,ml+i-1)；endt(l)=Ts(l)；fori=l：t(i+l)=t(i)+Ts(i+l)endfori=l：(m4-m3)Ts(m2-

27、ml+i) = (ua(4,m3+i)-ua(4,m3+i-l)/3. 6/a(4,m3+iT)；endfori=l：(m4-m3)t (m2-ml+i)=t (m2-ml+iT) +Ts (m2-ml+i);endfigureplot (t,horzcat (ua(3, ml：m2T),ua(4, m3：m4-l)axis(0,25,30,60)title('超车加速时间')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七60汽车超车时车速时间曲线图5 D 5 D 5 5 5 4 4 3 (M/ulwen图七超车加速时间曲线3.结论分析3.L汽车的最高车速Ua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