本科学士学位论文-【汽车运用工程课程设计】

1、学校代码： 10128学 号： 20072030203937课程设计说明书题 目： 五十铃H系列GLK6111H1中型客车动力性、经济性设计计算学生姓名： 吴 昊学 院： 能源与动力工程学院班 级： 交通运输07-2班指导教师： 宋 力 柴俊霖2011年1月15日内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称： 汽车运用工程 学院： 能源与动力工程学院 班 级： 交通运输07-2班 学生姓名： 吴 昊 _ 学号： 200720302039 _ 指导教师： 宋 力、柴俊霖 一、题目五十铃H系列GLK6111H1中型客车动力性、经济性设计计算二、目的和意义 汽车运用工程课程是交通运输本科专业的一门主干课程。

2、而汽车动力性、经济性又是汽车运用工程课程最基本、最重要的内容之一。通过应用计算机辅助计算，使学生全面掌握汽车动力性、经济性设计计算。从而培养学生通过查阅文献资料，独立分析、独立思考，熟练使用计算机高级语言完成设计、计算的能力，从而达到综合训练的目的。 三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 1原始数据、技术参数：通过查阅汽车工程手册及其他文献自选参数：发动机外特性、装载质量、整备质量、总质量、车轮半径、传动系效率、滚动阻力系数、空气阻力系数×迎风面积、主减速器速比、飞轮转动惯量、两个前轮转动惯量、四个后轮转动惯量、变速器速比、轴距、质心至前轴距离、质心高度

3、等。2设计要求、工作量要求： 汽车动力性设计计算绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图； 求汽车的最高车速、最大爬坡度；绘制加速度倒数曲线；绘制汽车动力因数特性曲线； 绘制档起步，由低速加速至高速的车速时间曲线以及距离时间曲线；优化连续换挡加速过程计算和分析。 汽车使用经济性设计计算运用计算机高级语言完成等速百公里油耗的计算和分析。撰写课程设计说明书一份，主要说明该课程设计计算的思想、方法、解决问题步骤、结果分析等。 提出对该课程建议和意见。四、工作内容、进度安排 第一周：明确本课程设计的目的和要求，查阅参考资料；确定设计方案及计算方法。具体安排：第一天主要是设计动员、安排设计任务、收集主要参考资料。

4、第二、三天阅读文献，第四、五天写出设计思路、计算方法等。第二周：熟悉计算机编程，运用计算机高级语言完成计算工作；撰写课程设计说明书。五、主要参考文献1高延龄.汽车运用工程.北京.人民交通出版社.第三版.2004.42陈家瑞.汽车发动机构造及原理. 北京.机械工业出版社.第三版.2001.6 3余志生.汽车理论.北京. 机械工业出版社. 第三版.2001.6.27 4余志生.汽车工程手册.人民交通出版社审核意见系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间 2010 年 12 月 23 日指导教师签字：_摘 要 汽车动力性、燃油经济性设计计算是进行汽车设计和性能研究的一种有效手段。它可以代替大量的整

5、车道路试验，在产品的设计阶段就能对汽车的动力性、燃油经济性进行预测，具有速度快、精度高、时间省等优点，可以大大缩短研制过程和费用。此外，运用模拟技术可以比较深入地研究汽车动力系统的各参数对动力性和燃油经济性的影响，并可针对不同的使用条件，运用优化设计的原理，寻求汽车动力系统的最合理分配方案。如果采用传统的计算方法进行各参数选定时，由于工作量太大、花费时间多、精度较差，要得到最佳的设计方案是十分困难的。而采用模拟程序计算，这些困难就很容易解决了。本文主要阐述了汽车内各参数对汽车动力性和燃料经济性的影响，以及汽车动力性和燃料经济性的评价指标，提出了其各项指标的数值计算方法，并在此基础上对汽车的动力

6、性和燃料经济性进行了程序设计，程序设计是基于VC+6.0，Matlab6.5，Mathcom，Access进行的，这种类型的软件仿真功能相信在不久的将来一定会在汽车CAD/CAE技术中起到巨大的作用。AbstractAuto power performance and fuel economy of car design calculation is research design and performance of a kind of effective means. It can replace a lot of vehicle road test, in product design

7、stage for automobile fuel economy of the power, to carry on the forecast, high speed, high precision, time province etc, and can greatly shorten the development process and cost. In addition, using simulation technology can compare the deep study of car of dynamics system parameters on dynamic perfo

8、rmance and fuel economy influence, and can according to different conditions of use, the use of optimized design of principle, seek car power systems is the most reasonable allocation plan. If using the traditional method for calculating parameters selection, because the workload is too big and spen

9、d more time, precision is poorer, to get the best design is very difficult. While using simulated calculation, these difficulties can easily solved. This article mainly expounds the car interior parameters on car dynamic performance and fuel economy, and the influence of the dynamic performance and

10、fuel economy car evaluation index, and put forward the index and the numerical solution method, and based on the dynamic performance and fuel economy car the program design, program design is based on vc + + 6.0, Matlab6.5, Mathcom, the Access, this type of software simulation function believe in th

11、e near future will in auto CAD/CAE technology plays a tremendous role.Key words:bus and coach；power performance；fuel economy；simulation calculation目 录第1章 汽车原始数据、技术参数11.1五十铃H系列中型客车GLK6111H1技术参数11.2发动机外特性曲线图 11.3发动机转速与转矩表达式 2第2章 汽车动力性、经济性的计算22.1汽车动力性的计算 22.2汽车经济性的计算 7第3章 计算程序设计 113.1 程序开发的工具 113.2 程序的

12、设计 123.2.1 建立数据库 123.2.2 绘制界面 123.2.3 编译M文件实现VC+与Matlab接口123.2.4 VC主程序的编写 13第4章 程序运行绘制的各种曲线 15图4-1 汽车驱动力与行驶阻力平衡图 15图4-2 汽车加速度倒数曲线图 16图4-3 汽车动力因数特性曲线 16图4-4 汽车功率平衡图 17图4-5 汽车等速100km燃油消耗量曲线 17参考文献 18第1章 汽车原始数据、技术参数1.1五十铃H系列中型客车GLK6111H1技术参数装载质量整备质量总质量车轮半径传动系效率滚动阻力系数5317kg6183kg11500kg0.496m0.850.011空气

13、阻力系数迎风面积主减速器速比飞轮转动惯量前轮转动惯量后轮转动惯量0.6725.49m27.250.42Kgm27.5Kgm27.5Kgm2轴距质心至前轴距离质心高度一档速比二档速比三档速比5945mm2.36m1.32m7.484.312.45四档速比五档速比1.541.00表1-1 五十铃H系列中型客车GLK6111H1技术参数1.2发动机外特性曲线图图1-1 发动机外特性曲线（转速与转矩/功率曲线）1.3 发动机转速与转矩表达式T = -1E-12X4 +2E-08X3-0.0001X2 + 0.2652X-86.364ge = -5E-10X3 + 1E-05X2 - 0.0638X+

14、351.19第2章 汽车动力性、经济性的计算2.1汽车动力性的计算2.1.1变速器各档的速度特性 （ km/h） .(1)其中：为车轮滚动半径，m;由经验公式： (m) d-轮辋直径，inb-轮胎断面宽度，in-轮胎变形系数为发动机转速，r/min；为后桥主减速速比；为变速箱各档速比，为档位数，（以下同）。2.1.2 各档牵引力 汽车的牵引力： （ N ） .(2) 其中：为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，Nm；为传动效率。 汽车的空气阻力： （ N ） .(3) 其中：为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m2。 汽车的滚动阻力： （ N ） .(4) 其中：mg 为满载或空载汽车总

15、重(N)，为滚动阻尼系数 汽车的行驶阻力之和： （ N ） .(5)注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图2.1.3 各档功率计算 汽车的发动机功率： （kw） .(6)其中： 为第档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。汽车的阻力功率： （kw） .(7)2.1.4 各档动力因子计算 .(8)各档额定车速按下式计算 （km/h） .(9)其中：为发动机的最高转速；为第档对应不同转速（或车速）下的动力因子。对各档在0，内寻找使得达到最大，即为各档的最大动力因子注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线2.1.5 最高车速计算当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。根据最高档驱动力与行驶阻力平衡方程

16、，求解。舍去中的负值或非实数值和超过额定车速的值；若还有剩余的值，则选择它们中最大的一个为最高车速，否则以最高档额定车速作为最高车速。额定车速按下式计算 （km/h） .(10)其中：为发动机的最高转速 为最高档传动比附着条件校验根据驱动形式计算驱动轮的法向反力驱动形式 4*4全驱 ：4*2前驱 ： 4*2后驱： 其中： 为轴距，为满载或空载质心距前轴的距离若满足下式 其中：道路附着系数 则表示“超出路面附着能力，达不到计算得出的最高车速值！”2.1.6爬坡能力计算 .(11)其中：为第档对应不同转速（或车速）下的爬坡度各档爬坡度在0，中对寻优，找到最大值附着条件校验 计算道路附着系数提供的极

17、限爬坡能力 驱动形式 4*4： ，计算 4*2 前驱： ，计算 4*2后驱： ，计算 其中： 满载或空载质心到后轴的距离 道路附着系数 轴距 取、之小者作为一档或直接档的最大爬坡度2.1.7 最大爬坡度按下式计算最大起步驱动力 （N） .(12) 其中：为发动机的最大输出扭矩 为起步档位的传动比，这里分别取一档传动比和二档传动比 为主减速器的传动比 为 起步档（一档或二档）的传动效率 按下式计算最大爬坡度 （rad） .(13) 附着条件校验按校验附着条件，得到极限爬坡度，取和之较小者作为最大起步坡度。2.1.8加速性能计算计算第档的旋转质量换算系数² 如果已知经验值，则按下式计算

18、.(14) 其中：第档传动比² 如果已知车轮的转动惯量和飞轮的转动惯量，则按下式计算 .(15) 其中：满载或空载质量按下式计算第档加速度 .(16)其中：为第档对应不同转速（或车速）下的加速度注：可画出加速度倒数随车速变化的曲线连续起步换档加速时间和加速距离的计算² 确定最佳换档点：设从第档换到档（）的最佳换档点对应的车速为² 计算加速时间 (s) .(17)² 计算加速距离 (s) .(18)最高档或直接档加速时间和加速距离的计算 .(19) 其中：为最高档（或直接档）加速度用户指定的加速终了速度 用户指定的加速起始速度2.1.9 比功率计算 按下式

19、计算比功率 （kw/kg） .(20) 其中：为发动机的最大功率 为汽车满载总质量2.1.10 载质量利用系数计算 按下式计算载质量利用系数 .(21) 其中： 为装载质量为整车整备质量2.2 汽车经济性的计算2.2.1 直接档（或超速档）等速百公里油耗计算计算燃油消耗率² 按下式计算行驶阻尼功率 ： （kw） .(22)² 按下式计算对应的发动机转速： （r/min） .(23) 其中：直接档（或超速档）传动比² 根据万有特性，通过插值求出对应于上面计算结果、的有效燃油消耗率（g/kw·h） 计算直接档等速百公里油耗 （L/100km） .(24) 其

20、中： 为燃料的重度 注：可画出百公里燃油消耗率随车速或转速的曲线2.2.2最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m）取计算的时间步长为。初速度 ： km/h（GB/T12545-1990）在第个时间段内 （） .(25)末速度： （）累积行驶距离 （） .(26) 燃油消耗率：² 起点燃油消耗率以初速度对应的发动机转速和插值得到起点 .(27) 其中： 为最高档传动比² 终点燃油消耗率 以末速度对应的发动机转速和插值得到 .(28)累积燃油消耗量 .(29) 如果，则再次 计算，否则停止，并以作为。2.2.3循环工况百公里燃油消耗量按照GB/T12545-1990，

21、根据载货车总重量选择的标准试验循环工况号，并按要求工况计算燃油消耗量及行驶距离。怠速工况的计算² 燃油消耗量： （ml） .(30) 其中：为怠速燃油消耗率 为怠速工况时间（由标准工况决定）² 行驶距离 （m） .(31) 匀速工况的计算² 燃油消耗量Ø 发动机功率 Ø 发动机转速 其中：车轮滚动半径Ø 由、根据万有特性插值得到燃油消耗率Ø 按下式计算燃油消耗量 .(32) 其中：t为匀速工况时间² 行驶距离 .(33) 其中：为匀速工况的行驶速度 为匀速工况时间加速工况的计算² 燃油消耗量：Ø

22、 在加速初速度和末速度中均匀取50个点，记为Ø 按3.2.3.2中同样方法计算燃油消耗率，并按下式计算各速度下单位时间的燃油消耗： .(34)Ø 加速时间 .(35) 其中：加速度Ø 燃油消耗量按下式计算 .(36)² 行驶距离 .(37) 其中：为加速度 减速工况计算² 燃油消耗量 .(38) 其中：为怠速燃油消耗率 为减速工况时间² 行驶距离 .(39) 其中：为减速运动的初速度 为减速运动的末速度 为减速度。 各工况之总油耗记为，总的行驶路程记为 .(40) 循环工况百公里油耗： .(41)第3章 计算程序设计3.1 程序开发的

23、工具Visual C+是一种功能强大和行之有效的可视化编程工具。它以可视化技术为基础，以C+语言为蓝本，以众多的集成工具为骨架，在计算机领域的诸多方面都发挥着重要的作用。Visual C+提供了简洁实用的开发环境，集成的工具能让用户高效率地开发应用程序。本程序中主要运用Visual C+制作工作界面、运用其自带的数据库访问技术ODBC访问Access数据库。Matlab是一个可视化的计算程序，被广泛使用于从个人计算机到超级计算机范围内的各种计算机上。Mathcom用以实现VC与Matlab的接口。Mathcom是Math Tools公司开发的基于C+矩阵函数库Matrix的一个Matlab的M

24、文件与cpp文件的转换程序。它经过简单的设置后能够将Matlab的M文件转化为C语言的代码，并通过VC将其编译成可执行程序（exe）或动态链接库（.dll），然后在VC中通过Shell调用。Access数据库管理系统是Microsoftomce的重要组成部分，适用于小型商务活动，用以存储和管理商务活动所需要的数据。本程序主要运用Access建立一系列相关联的表，通过VC+的ODBC访问这些表，并且对表中的数据进行添加、修改及删除等操作。3.2 程序的设计3.2.1 建立数据库在Access下创建数据库，建立ODBC数据源。3.2.2 绘制界面 在VC环境下创建软件界面并使用与其上述所建立的数据

25、源相连接。汽车动力性及经济性测试程序主界面，如图3-1所示。图3-1 汽车动力性及经济性计算程序主界面3.2.3 编译M文件实现VC+与Matlab接口Matlab里创建COM组件，包括：a.编写M文件；b.创建新的comtool工程；c.为新工程添加所需的M和MEX文件，第2步执行完毕后将会回到Matlab combuilder界面单击Add files，将上面已在Matlab下编译通过的M函数文件添加到新建的组件类中。所有文件添加完成之后，点击Build>COM Object编译当前工程的COM组件。需要注意的是必须确保计算机上已经安装了某个版本的VC，并且Matlab命令窗口中已经

26、使用mbuild setup命令，成功地设置了该C+编译器。在MFC应用程序中使用Matlabcombuilder生成的组件，以下的代码省略。3.2.4 VC主程序的编写对“写入数据”按钮程序的编写。Void CBiyeshejiView:OnButtonl()/TODO:Add your control notification handler code here/设计数据集为添加记录状态M_pSet->AddNew();/用控件的当前内容作为成员变量UpdatcData(TRUE);/把成员变量的值赋值给数据集的相应成员m_pSet->m_chexing=m_combol;m_

27、pSet->m_n=_edit2;m_pSet->m_n2=m_edit22;m_pSet->m_Ttq=m_edit3;/-/执行写入操作m_pSet->Update();/更新数据m_pSet->Requery();/-对“绘制曲线”按钮的编写，仅仅给出对Ttq-n按钮的编写过程，其余编写过程类似。a.用Matlab6.5编写M文件，并命名为f.m，具体编写程序如下：function f(x,y)n=x:0.5:y;l=length(n)for i=1:l;tq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000) 3-3.8445*(n(i)/1000) 4endplot(n,tq)xlabel(转速)ylabel(发动机转矩)title(发动机使用外特性Tq-n曲线拟合图形)%-hold onb.利用MatCOM将上述M文件f.m添加到VC+6.0中，添加“matlib.h”和“f.h”2个头文件。c.在Ttq-n按钮中添加如下