汽车理论1.3和2.7matlab编程答案

汽车理论中期作业

孙野 20081268

1.3（1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 选用5挡变速器进行整车性能计算

发动机转速与汽车行驶速度之间的关系：ua?0.377发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式：

Tq??19.313?295.27(n1000)?165.44(n1000)?40.874(2rnigi0

n1000)?3.8445(3n1000)

4汽车驱动力：Ft?Tqigi0?Tr

CDA21.152行驶阻力：Ff?Fi?Fw?Fj?Gf?Gi?

用matlab编写程序如下： m1=2000; m2=1800; mz=3880; g=9.81; r=0.367; CdA=2.77; f=0.013;

nT=0.85;

ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793]; i0=5.83; If=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598;

%输入已知参数 Iw=2*Iw1+4*Iw2; for i=1:69

ua??mdudt?mgf?CDA21.15ua

2n(i)=(i+11)*50;

Ttq(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)^4;

end

%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距 for j=1:5 for i=1:69

Ft(i,j)=Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r; ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);

Fz(i,j)=CdA*ua(i,j)^2/21.15+mz*g*f;

1

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end

end

%计算各档位下的驱动力和行驶阻力 plot(ua,Ft,ua,Fz)

title('汽车驱动力与行驶阻力平衡图'); xlabel('ua(km/h)');

ylabel('Ft(N)');

%作汽车驱动力与行驶阻力平衡图

得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图如下：

（2）

①计算汽车最高车速

Matlab程序如下：

2

汽车理论中期作业

for k=1:175

n1(k)=3300+k*0.1;

Ttq(k)=-19.313+295.27*(n1(k)/1000)-165.44*(n1(k)/1000)^2+40.874*(n1(k)/1000)^33.8445*(n1(k)/1000)^4;

Ft(k)=Ttq(k)*ig(5)*i0*nT/r; ua(k)=0.377*r*n1(k)/(ig(5)*i0); Fz(k)=CdA*ua(k)^2/21.15+mz*g*f;

E(k)=abs((Ft(k)-Fz(k))); end

%从3300rpm开始以0.1rpm为步长搜索直到找到 for k=1:175

%驱动力与行驶阻力之差绝对值最小点(Ⅴ档处)

if(E(k)==min(E))

%通过其他检验程序可估计出该点大致位置(3310rpm附近) disp('汽车最高车速='); disp(ua(k)); disp('km/h'); end

%输出结果 end

汽车最高车速= 98.7627 km/h

计算得汽车最高车速为98.7627km/h。

②计算最大爬坡度

Matlab程序如下：

for p=1:150

%从2000rpm开始以0.5为步长搜索找驱动力 n2(p)=2000+p*0.5;

%与行驶阻力之差最大点(Ⅰ档处)

Ttq(p)=-19.313+295.27*(n2(p)/1000)-165.44*(n2(p)/1000)^2+40.874*(n2(p)/1000)^3-3.8445*(n2(p)/1000)^4;

Ft(p)=Ttq(p)*ig(1)*i0*nT/r; ua(p)=0.377*r*n2(p)/(ig(1)*i0); Fz(p)=CdA*ua(p)^2/21.15+mz*g*f; af(p)=asin((Ft(p)-Fz(p))/(mz*g));

end

%通过其他检验程序可估计出该点大致位置(2000rpm附近) for p=1:150

3

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if(af(p)==max(af)) i=tan(af(p));

disp('汽车最大爬坡度='); disp(i); end end

汽车最大爬坡度= 0.3518

计算得最大爬坡度为0.3518

（3）

①绘制汽车行驶加速度倒数曲线

Matlab程序如下：

for i=1:69

%开始计算绘制加速度倒数曲线所需数据 n(i)=(i+11)*50;

Ttq(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)^4; end

for j=1:5

for i=1:69

deta=1+Iw/(mz*r^2)+If*ig(j)^2*i0^2*nT/(mz*r^2);

ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);

a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/21.15-mz*g*f)/(deta*mz); if(a(i,j)<=0 a(i,j)=a(i-1,j); end

if(a(i,j)>0.05)

%剔除加速度值小于0.05的数据 b1(i,j)=a(i,j); u1(i,j)=ua(i,j); else

b1(i,j)=a(i-1,j); u1(i,j)=ua(i-1,j); end

b(i,j)=1/b1(i,j); end end

x1=u1(:,1);y1=b(:,1);

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x2=u1(:,2);y2=b(:,2);

x3=u1(:,3);y3=b(:,3); x4=u1(:,4);y4=b(:,4); x5=u1(:,5);y5=b(:,5);

plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5); title('加速度倒数曲线'); axis([0 120 0 30]); xlabel('ua(km/h)'); ylabel('1/aj');

%作加速度倒数曲线

绘制汽车行驶加速度倒数曲线如下图所示：

②计算汽车用2挡起步加速行驶至70km/h的加速时间

Matlab程序如下：

for i=1:69

5

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%从作出的加速度倒数曲线知,各档之间无交点 A=ua(i,3)-ua(69,2);

%因此换档时刻按低档最高转速对应的车速计 if (A<1&A>0) j=i; end

B=ua(i,4)-ua(69,3); if(B<2&B>0) k=i; end

if(ua(i,4)<=70) m=i;

end end

%以上是计算三个换档时刻

t=ua(1,2)*b(1,2);

%开始计算加速时间,这里是以二档起步得到的原始时间 for p1=2:69

t1(p1)=(ua(p1,2)-ua(p1-1,2))*(b(p1,2)+b(p1-1,2))*0.5; t=t+t1(p1);

end

%为减小计算误差,采用梯形算法累加,以下均是 for p2=j:69

t2(p2)=(ua(p2,3)-ua(p2-1,3))*(b(p2,3)+b(p2-1,3))*0.5; t=t+t2(p2); end

for p3=k:m

t3(p3)=(ua(p3,4)-ua(p3-1,4))*(b(p3,4)+b(p3-1,4))*0.5; t=t+t3(p3); end

t=t+(ua(j,3)-ua(69,2))*b(69,2)+(ua(k,4)-ua(69,3))*b(69,3)+(70-ua(m,4))*b(m,4); %加上了换档处未计算的那部分时间 tz=t/3.6;

%换算单位 disp('加速时间='); disp(tz); disp('s');

%输出计算结果 t = 100.5903 加速时间=

27.9417 s

计算得加速时间为17.9417s。

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2.7（1）汽车功率平衡图

发动机在各挡下的功率Pe：Pe?Ttq?Pf?PW2?n60?10?3??30000Ttqn(kW),n?uaigi00.377r

汽车的阻力功率

?T对车速ua的关系：

Pf?PW?T31?GfuaCDAua??? ????T?360076140??Matlab程序如下：

m1=2000; m2=1800; mz=3880; g=9.81; r=0.367; nT=0.85; f=0.013; CdA=2.77; i0=5.83; If=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598;

ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];

n1=[815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804]; Iw=2*Iw1+4*Iw2;

nd=400;Qid=0.299; %输入已知参数 for j=1:5

for i=1:69

n(i)=(i+11)*50;

Ttq(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)^4;

Pe(i)=Ttq(i)*n(i)/9550;

ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);

Pz(i,j)=(mz*f*g*ua(i,j)/3600+CdA*ua(i,j)^3/76140)/nT; end

end %计算各档阻力功率 plot(ua,Pe,ua,Pz); xlabel('ua(km/h)'); ylabel('Pe(kW)');

title('汽车功率平衡图');

text(12,65,'Pe1'); text(26,65,'Pe2'); text(46,65,'Pe3'); text(80,65,'Pe4');

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text(115,65,'Pe5');

text(98,78,'(Pf+Pw)/ηT'); %作功率平衡图

绘制汽车功率平衡图如下：

（2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线

先确定最高档次和次高档次的发动机转速的范围，然后利用ua?0.377rni0ig，求出对应档位

的车速。由于汽车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该比汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即Pe?2(Ff?FW)ua3600?T34。然后根据不同的Pe和n，用题中给出的拟合公式

b?B0?B1Pe?B2Pe?B3Pe?B4Pe求出对应工况的燃油消耗率。先利用表中的数据，使

用插值法，求出每个n值对应的拟合系数：B0,B1,B2,B3,B4。在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。利用求得的各个车速对应下的功率求出对应的耗油量燃油消耗率

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汽车理论中期作业

b。利用公式Qs?Pb1.02ua?g，即可求出对应的车速的百公里油耗（L/100km）。

Matlab程序如下：

for j=1:5 for i=1:8

Td(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)^4;

Pd(i)=n1(i)*Td(i)/9549; u(i,j)=0.377*n1(i)*r/(ig(j)*i0);

end

end %计算在给定转速下的发动机功率

b(1)=0.17768*Pd(1)^4-5.8629*Pd(1)^3+72.379*Pd(1)^2-416.46*Pd(1)+1326.8; b(2)=0.043072*Pd(2)^4-2.0553*Pd(2)^3+36.657*Pd(2)^2-303.98*Pd(2)+1354.7; b(3)=0.0068164*Pd(3)^4-0.51184*Pd(3)^3+14.524*Pd(3)^2-189.75*Pd(3)+1284.4; b(4)=0.0018555*Pd(4)^4-0.18517*Pd(4)^3+7.0035*Pd(4)^2-121.59*Pd(4)+1122.9; b(5)=0.00068906*Pd(5)^4-0.091077*Pd(5)^3+4.4763*Pd(5)^2-98.893*Pd(5)+1141.0; b(6)=0.00035032*Pd(6)^4-0.05138*Pd(6)^3+2.8593*Pd(6)^2-73.714*Pd(6)+1051.2; b(7)=0.00028230*Pd(7)^4-0.047449*Pd(7)^3+2.9788*Pd(7)^2-84.478*Pd(7)+1233.9; b(8)=-0.000038568*Pd(8)^4-0.00075215*Pd(8)^3+0.71113*Pd(8)^2-45.291*Pd(8)+1129.7; %计算在给定转速下的燃油消耗率 u1=u(:,1)'; u2=u(:,2)'; u3=u(:,3)'; u4=u(:,4)'; u5=u(:,5)';

B1=polyfit(u1,b(1,:),3); B2=polyfit(u2,b(2,:),3); B3=polyfit(u3,b(3,:),3);

B4=polyfit(u4,b(4,:),3); B5=polyfit(u5,b(5,:),3);

%根据计算得到的每档8个点拟合五条b~ua曲线 for q=1:69

bh(q,1)=polyval(B1,ua(q,1)); bh(q,2)=polyval(B2,ua(q,2)); bh(q,3)=polyval(B3,ua(q,3));

bh(q,4)=polyval(B4,ua(q,4)); bh(q,5)=polyval(B5,ua(q,5));

end %插值计算各档在对应转速下的燃油消耗率 for i=1:5

for q=1:69

Q(q,i)=Pz(q,i)*bh(q,i)/(1.02*ua(q,i)*7.05); %燃油的重度取为7.05N/L end %计算各档的百公里油耗

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end

plot(ua(:,4),Q(:,4),ua(:,5),Q(:,5)); title('4档5档等速百公里油耗图')

xlabel('ua(km/h)');

ylabel('Qs(L/100km)'); %作4档5档等速百公里油耗图 text(75,100,'4档'); text(100,46,'5档');

最高档与次高档的等速百公里油耗曲线：

从图中可以看出，当ua?40km/h时，4档与5档耗油相差不多，当40km/h?ua?66km/h时，5档耗油比四档稍多，当ua?66km/h时，四档耗油明显比5档多。这是因为在同一车速下，汽车受到的阻力基本相等，因此Pe基本相等，但是在同一车速下，4档的负荷率要比5档小，这就导致了5档的油耗较小。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2q95.html