武汉理工大学汽车理论习题Matlab程序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n=600r/min,最高转速n=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 η=0.85滚动阻力系数 f=0.013空气阻力系数×迎风面积 CtA=2.77m主减速器传动比 i=5.83飞轮转动惯量 ID=0.218kg•m2二前轮转动惯量 I=1.798kg•m四后轮转动惯量 If=3.598kg•m2变速器传动比 ig(数据如下表)for i=1:1:3401b4(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;endpg=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.变1.3题中轻型货车的主减速器传动比,做出为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性—加速时间曲线,讨论不同值对汽车性能的影响。

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;

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);

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

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

6.5车身-车轮双质量系统参数:。

“人体-座椅”系统参数:。车速,路面不平度系数,参考空间频率n=0.1m。

计算时频率步长,计算频率点数。

1)计算并画出幅频特性、、和均方根值谱、、谱图。进一步计算值

2)改变“人体-座椅”系统参数:。分析值随的变化。

3)分别改变车身-车轮双质量系统参数:,。绘制三个响应量均方根值随以上四个系统参数变化的曲线。

解:Matlab程序

(1)问

yps=0.25;%阻尼比ζ

gama=9;%刚度比γ

mu=10;%质量比μ

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

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, ζ=0.25,γ=9,μ=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, ζ=0.25,γ=9,μ=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, ζs=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

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

(2)问

程序1:

clear

gama=9;%刚度比γ

mu=10;%质量比μ

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

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ζs的变化'),xlabel('“人体—座椅”系统的阻尼比ζs'),ylabel('aw/m*s^-2');

figure(2)

plot(ypss0,Law);title('Law随ζs的变化'),xlabel('“人体—座椅”系统的阻尼比ζs'),ylabel('Law/dB');

程序2:

clear

yps=0.25;%阻尼比ζ

gama=9;%刚度比γ

mu=10;%质量比μ

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

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');

(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);

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-',ff0,sfd,'b-.',ff0,sFd_G,'k--');

axis([0.25 3 -25 15]);

title('三个响应量均方根值随f0变化的曲线'),xlabel('车身部分固有频率f0/Hz'),ylabel('σz2/dB,σfd/dB,σFd/G/dB');

程序2:

clear

figure(2)

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;

c=(0.5-0.125)/180;

yps0=[0.125:c:0.5];sigmaz2=0*yps0;sigmafd=0*yps0;sigmaFd_G=0*yps0;

M=length(yps0);

for i=1:M

yps=yps0(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 yps==0.25

sgmz2=sigmaz2(i);

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(yps0,sz2,'r-',yps0,sfd,'b-.',yps0,sFd_G,'k--');

axis([0.125 0.5 -4 4]);

title('三个响应量均方根值随ζ变化的曲线'),xlabel('车身部分阻尼比ζ'),ylabel('σz2/dB,σfd/dB,σFd/G/dB');

程序3:

clear

figure(3)

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;mu=10;

gama0=[4:0.1:19];sigmaz2=0*gama0;sigmafd=0*gama0;sigmaFd_G=0*gama0;

M=length(gama0);

for i=1:M

gama=gama0(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 gama==9

sgmz2=sigmaz2(i);

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(gama0,sz2,'r-',gama0,sfd,'b-.',gama0,sFd_G,'k--');

axis([4 18 -5 6]);

title('三个响应量均方根值随γ变化的曲线'),xlabel('悬架与轮胎的刚度比γ'),ylabel('σz2/dB,σfd/dB,σFd/G/dB');

程序4:

clear

figure(4)

fs=3;yps_s=0.25;g=9.8;

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

(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;

ua=20;Gqn0=2.56*10^(-8);n0=0.1;detaf=0.2;N=180;

f0=1.5;yps=0.25;gama=9;

mu0=[5:0.1:20];sigmaz2=0*mu0;sigmafd=0*mu0;sigmaFd_G=0*mu0;

M=length(mu0);

for i=1:M

mu=mu0(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 mu==10

sgmz2=sigmaz2(i);

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(mu0,sz2,'r-',mu0,sfd,'b-.',mu0,sFd_G,'k--');

axis([5 20 -2 2]);

title('三个响应量均方根值随μ变化的曲线'),xlabel('车身与车轮部分质量比μ'),ylabel('σz2/dB,σfd/dB,σFd/G/dB');

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;

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

(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)<=u2(4)

n=ua(i)*(ig(4)*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(4)*i0*nT/r;

inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));

delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;

else

n=ua(i)*(ig(5)*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(5)*i0*nT/r;

inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));

delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;

end

a=delta(1:k);

t(i)=sum(a);

end

plot(t,ua);

axis([0 80 0 100]);

title('汽车2档原地起步换挡加速时间曲线');

xlabel('时间t(s)');

ylabel('速度ua(km/h)');

>> 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:

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)。

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,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');

(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 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215];

B40=[0.17768 0.043072 0.0068164 0.0018555 0.00068906 0.00035032 0.00028230 -0.000038568];

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;

Pe4=Fz4.*ua4./(nT*3.6*1000);

Pe5=Fz5.*ua5./(nT*3.6*1000);