【计算题】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[1]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[2]( r/min )。 发动机的最低转速 n min =600r/min, 最高转速[3] n max =4000r/min 。 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量[4] 3880kg 车轮半径 0.367m 传动系机械效率[5] η t =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数 × 迎风面积 C D A =2.77m 2 主减速器[6]传动比 i 0 =5.83 飞轮转动惯量 I f =0.218kg • m 2 二前轮转动惯量 I w1 =1.798

分析:本题主要考察知识点为汽车驱动力-行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。只要对汽车行使方程理解正确,本题的编程和求解都不会有太大困难。常见错误是未将车速的单位进行换算。 2 )首先应明确道路的坡度的定义 。求最大爬坡度时可以对行使方程进行适当简化,可以简化的内容包括两项 和 ,简化的前提是道路坡度角不大,当坡度角较大时简化带来的误差会增大。计算时,要说明做了怎样的简化并对简化的合理性进行评估。 3 )已知条件没有说明汽车的驱动情况,可以分开讨论然后判断,也可以根据常识判断轻型货车的驱动情况。 解: 1 )绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 汽车驱动力 Ft= 行驶阻力 F f +F w + F i +F j = G • f + +G • i+ 发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为: 由本题的已知条件,即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程即可得到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 1 由1)得驱动力与行驶阻力平衡图,汽车的最高车速出现在5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处, Ua max = 99.08m/s 2 。 2 汽车的爬坡能力^[7],指汽车在良好路面上克服 后的余力全部用来(等速)克服坡度阻力时能爬上的坡度,此时 ,因此有 ,可得到汽车爬坡度与车速的关系式: ;而汽车最大爬坡度 为 I 档时的最大爬坡度。利用 MATLAB 计算可得, 。 3 如是前轮驱动, = ;相应的附着率 为 1.20 ,不合理,舍去。 如是后轮驱动, = ;相应的附着率 为 0.50 。 3 )绘制汽车行驶加速度倒数曲线,求加速时间 求得各档的汽车旋转质量换算系数 如下表所示: 汽车旋转质量换算系数 I 档 II 档 III 档 IV 档 V 档 1.3829 1.1027 1.0429 1.0224 1.0179 利用 MATLAB 画出汽车的行驶加速度图和汽车的加速度倒数曲线图: 忽略原地起步时的离合器^[8]打滑过程,假设在初时刻时,汽车已具有II档的最低车速。由于各档加速度曲线不相交(如图三所示),即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位;并且忽略换档过程所经历的时间。结果用MATLAB画出汽车加速时间曲线如图五所示。如图所示,汽车用II档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为26.0s。