动力因数绘制大作业

1、坦克学大作业学号：11201106832014-5-11姓名：杨福威动力学作业-2014年一、 已知条件：1. 发动机外特性表1 发动机的外特性数据nf (r/min)10001200140016001800200022002300Pf (kW)474589697792867918935935Tf (Nm)45314690475447254601438440593882最大功率点时发动机风扇损失功率 Ps=116 kW。空气滤清器、排气装置的功率损失在合理的范围内自己选取。2. 传动简图：齿轮啮合次数4-6次。（自己选取）。3. 各挡传动比：前传动比： iq=0.68；变速箱传动比：ib1=7

2、.353 ib2=3.783 ib3=2.713 ib4=1.945 ib5=1.395 ib6=1；侧传动传动比： ic=5.387。4. 车重：战斗全重时质量M=50吨。5. 履带中心距： B=2.79m 主动轮半径： rz=0.318m。6. 主离合器的储备系数为=2.0。7. 坦克高（地面至炮塔顶）：2.19m 空气阻力系数：CD=0.5。8. 各挡离合器结合时质量增加系数ib1ib2ib3ib4ib5ib63.9031.8231.5391.3941.3041.257 9. 二挡起步，起步挡加速第一阶段末的发动机转速为其最大扭矩点的转速，并假设起步挡离合器分离时的质量增加系数为1.2。

3、不考虑其他挡位的加速第一阶段。二、 作业1、根据已知条件绘制发动机的外特性曲线。2、根据已知条件做出该坦克的动力特性曲线。3、绘制该坦克的1/a-v曲线，计算在良好路面上032km的加速时间，计算加速距离，并对其加速性、起步性做出评价。三、 要求1. 每人独立完成作业；2. 作业中应明确所用公式及所选参数；3. 作业书写工整，规范，用纸标准；4. 使用计算机，交作业时要附程序。解：1、代码：n=1000:200:2200;n=n,2300;Pf=474,589,697,792,867,918,935,935;Tf=4531,4690,4754,4725,4601,4384,4059,3882;

4、AX,H1,H2=plotyy(n,Pf,n,Tf,'plot');set(AX(1),'XColor','k','YColor','r'); set(AX(2),'XColor','k','YColor','r');HH1=get(AX(1),'Ylabel');set(get(AX(1),'Ylabel'),'String','功率/Kw') ;set(get(AX(2),'Y

5、label'),'String','扭矩/N.m') ;title('发动机外特性曲线')legend('功率','扭矩');xlabel('转速n f/min');grid on2、（1）求各档传动比：i=iq×ibi×ic，则各档传动比如下i1i2i3i4i5i626.93513.8589.9387.1255.1103.663（2）已知rz=0.318m，由V=0.377nf·rz/i，计算各档在不同转速下的车速代码：nf=1000 0 0 0 0 0 0

6、0;1200 0 0 0 0 0 0 0;1400 0 0 0 0 0 0 0;1600 0 0 0 0 0 0 0;1800 0 0 0 0 0 0 0;2000 0 0 0 0 0 0 0;2200 0 0 0 0 0 0 0;2300 0 0 0 0 0 0 0;i=26.935,0,0,0,0,0;0,13.858,0,0,0,0;0,0,9.938,0,0,0;0,0,0,7.125,0,0;0,0,0,0,5.110,0;0,0,0,0,0,3.663; E=eye(6);ii=E/iii = 0.0371 0 0 0 0 0 0 0.0722 0 0 0 0 0 0 0.1006

7、 0 0 0 0 0 0 0.1404 0 0 0 0 0 0 0.1957 0 0 0 0 0 0 0.2730 i=0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.

8、1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730;0.0317,0.0722,0.1006,0.1404,0.1957,0.2730; v=0.377*0.318*nf*iv = 4.5715 8.8902 13.9251 20.4137 28.3348 54.5418 5.4858 10.6682 16.7102 24.4964 34.0018 65.4502 6.4001 12.4462 19.4952 28.5792 39.6687 76.3586 7.3144 14.2243 22.2802 32.6619 45.3357 87

9、.2669 8.2287 16.0023 25.0652 36.7446 51.0026 98.1753 9.1430 17.7803 27.8503 40.8274 56.6696 109.0837 10.0573 19.5584 30.6353 44.9101 62.3365 119.9921 10.5144 20.4474 32.0278 46.9515 65.1700 125.4462表一 各档在不同转速下的速度表（单位：km/h）转速/档位一档二档三档四档五档六挡10004.5715 8.8902 13.9251 20.4137 28.3348 54.5418 12005.4858

10、10.6682 16.7102 24.4964 34.0018 65.4502 14006.4001 12.4462 19.4952 28.5792 39.6687 76.3586 16007.3144 14.2243 22.2802 32.6619 45.3357 87.2669 18008.2287 16.0023 25.0652 36.7446 51.0026 98.1753 20009.1430 17.7803 27.8503 40.8274 56.6696 109.0837 220010.0573 19.5584 30.6353 44.9101 62.3365 119.9921 23

11、0010.5144 20.4474 32.0278 46.9515 65.1700 125.4462 （3）计算效率(a)动力装置的效率：空气滤清器的损失功率为发动机最大功率的2%-4%，取3%，则空气滤清器损失功率P1=935×3%=28.05Kw排气装置的损失功率为发动机最大功率的1%-2%，取1%,则排气装置损失功率P2=935×1%=9.35Kw。pe=pemax（nenep）3动力装置的效率e=(pf-p1-p2-pf)/pf。可以得到各档在不同档位下动力装置的效率e：表二 各档在不同档位下动力装置的效率转速/档位一档二档三档四档五档六挡10000.81470.8

12、1470.81470.81470.81470.814712000.83370.83370.83370.83370.83370.833714000.84500.84500.84500.84500.84500.845016000.85090.85090.85090.85090.85090.850918000.85220.85220.85220.85220.85220.852220000.84940.84940.84940.84940.84940.849422000.84130.84130.84130.84130.84130.841323000.83590.83590.83590.83590.835

13、90.8359（b）传动装置的效率：假设齿轮啮合为圆柱齿轮啮合5次。圆柱齿轮啮合效率一般为0.97-0.98,取0.97，则传动装置的效率为ch=0.975= 0.8587.（c）行动装置的效率：xd=0.95-0.0017V表三 各档不同转速下行动装置的效率转速档位 一档 二档 三档 四档 五档 六档1000 0.9435 0.9353 0.9295 0.9214 0.9101 0.8944 1200 0.9422 0.9323 0.9254 0.9157 0.9021 0.8832 1400 0.9410 0.9294 0.9213 0.9099 0.8942 0.8721 1600 0.

14、9397 0.9265 0.9172 0.9042 0.8862 0.8610 1800 0.9384 0.9235 0.9131 0.8985 0.8782 0.8498 2000 0.9371 0.9206 0.9090 0.8928 0.8702 0.8387 2200 0.9358 0.9176 0.9049 0.8870 0.8623 0.8276 2300 0.9351 0.9162 0.9028 0.8842 0.8583 0.8220（d）总效率：=e×ch×xd。表四 各档在不同转速下的总效率转速/档位一档二档三档四档五档六挡10000.6601 0.65

15、43 0.6503 0.6446 0.6367 0.6257 12000.6745 0.6674 0.6625 0.6555 0.6458 0.6323 14000.6828 0.6744 0.6685 0.6602 0.6488 0.6328 16000.6866 0.6770 0.6702 0.6607 0.6475 0.6291 18000.6867 0.6758 0.6682 0.6575 0.6427 0.6219 20000.6835 0.6715 0.6630 0.6512 0.6347 0.6117 22000.6760 0.6629 0.6537 0.6408 0.6229

16、0.5979 23000.6712 0.6576 0.6480 0.6347 0.6161 0.5900 （4）计算动力因数D：（a）计算计算牵引力Fj：表五 各档在不同转速下的计算牵引力（单位：102kN）转速/档位一档二档三档四档五档六挡10002.5332 1.2920 0.9208 0.6544 0.4636 0.3266 12002.6795 1.3641 0.9710 0.6888 0.4867 0.3416 14002.7494 1.3971 0.9932 0.7032 0.4957 0.3465 16002.7479 1.3939 0.9896 0.6994 0.4916 0.

17、3424 18002.6762 1.3550 0.9608 0.6778 0.4752 0.3296 20002.5381 1.2828 0.9084 0.6396 0.4471 0.3089 22002.3243 1.1725 0.8293 0.5827 0.4063 0.2796 23002.2070 1.1125 0.7862 0.5520 0.3843 0.2638 (b)计算空气阻力Fk。Fk=CDAv221.15取CD=0.5，A=0.85x2.79x2.19= 5.1936m2。得到各档在不同转速下的空气阻力表六 各档在不同转速下的空气阻力（单位：N）转速/档位一档二档三档四档五

18、档六挡10001.77339.19917.859134.785667.5845131.519712002.553613.246525.717150.091397.3214189.388614003.475618.030135.003868.1798132.4658257.77816004.539623.549345.719789.0512173.0161336.6918005.745529.804757.8639112.7054218.9731426.123720007.093336.795771.4369139.1424270.338526.07922008.582744.523186.43

19、85168.3623327.1085636.554123009.380848.662794.4748184.0159357.5219695.7381（c）计算动力因数DD=(Fj-Fk)/G表七 各档在不同转速下的动力因数转速/档位一档二档三档四档五档六挡10000.5066 0.2584 0.1841 0.1308 0.0926 0.0651 12000.5359 0.2728 0.1942 0.1377 0.0971 0.0679 14000.5499 0.2794 0.1986 0.1405 0.0989 0.0688 16000.5496 0.2787 0.1978 0.1397 0.

20、0980 0.0678 18000.5352 0.2709 0.1920 0.1353 0.0946 0.0651 20000.5076 0.2565 0.1815 0.1276 0.0889 0.0607 22000.4648 0.2344 0.1657 0.1162 0.0806 0.0546 23000.4414 0.2224 0.1570 0.1100 0.0761 0.0514 （5）画图代码：D=0.5066 0.2584 0.1841 0.1308 0.0926 0.0651 0.5359 0.2728 0.1942 0.1377 0.0971 0.0679 0.5499 0.2

21、794 0.1986 0.1405 0.0989 0.0688 0.5496 0.2787 0.1978 0.1397 0.0980 0.0678 0.5352 0.2709 0.1920 0.1353 0.0946 0.0651 0.5076 0.2565 0.1815 0.1276 0.0889 0.0607 0.4648 0.2344 0.1657 0.1162 0.0806 0.05460.4414 0.2224 0.1570 0.1100 0.0761 0.0514v=3.80048.655812.060516.8320 23.461732.7289;4.560510.386914.

22、472620.198428.15439.2747;5.320512.118116.884723.564832.846445.8204;6.080613.849219.296926.931237.538752.3662;6.840715.580421.70930.297642.23158.912;7.600817.311524.121133.66446.923465.4578;8.360819.042726.533237.030451.615772.0035;8.740919.908327.739238.713653.961975.2764;plot(v,Fj);xlabel('v/(k

23、m/h)')ylabel('D')title('发动机动力特性曲线')gtext('1')gtext('2')gtext('3')gtext('4')gtext('5')gtext('6')grid on3、由表一。可知要加速到32km/h，需要到四档。（a）加速第一阶段：，取f0=0.03，二档起步，二档第一阶段：Dmax=0.2794，f=1.823，=2.0，带入得x21= 2.8427(m/s2)，起步挡加速第一阶段末的发动机转速为其最大扭矩点的转速，

24、差表可知，当n=1400rpm的时候，转矩最大。此时车速为v1=12.1181km/h=3.3613m/s。v1=v0+ 3.6x21t1v0=0，得t21=1.18s。S21=v03.6t1+0.5x1t1=0+0.5×2.6717×1.262=1.98m。（b）加速第二阶段1 =3.903，2=1.823，3=1.539，4=1.344，5=1.304，6=1.288。可得各档不同转速下的加速度x2表八 各档不同转速下加速度转速/档位一档二档三档四档五档六挡10001.1968 1.2277 0.9814 0.7350 0.4703 0.2667 12001.2703

25、1.3052 1.0453 0.7851 0.5047 0.2887 14001.3054 1.3406 1.0734 0.8058 0.5176 0.2952 16001.3046 1.3371 1.0687 0.7999 0.5109 0.2877 18001.2686 1.2952 1.0319 0.7681 0.4854 0.2668 20001.1992 1.2175 0.9649 0.7120 0.4426 0.2338 22001.0918 1.0989 0.8640 0.6286 0.3804 0.1875 23001.0329 1.0343 0.8090 0.5836 0.3

26、468 0.1627 表九 各档不同转速下的1/x2转速/档位一档二档三档四档五档六挡10000.8356 0.8145 1.0189 1.3605 2.1262 3.7493 12000.7872 0.7662 0.9567 1.2737 1.9816 3.4640 14000.7661 0.7459 0.9316 1.2410 1.9321 3.3879 16000.7665 0.7479 0.9357 1.2501 1.9572 3.4760 18000.7883 0.7721 0.9691 1.3020 2.0600 3.7479 20000.8339 0.8213 1.0363 1.

27、4045 2.2596 4.2763 22000.9159 0.9100 1.1574 1.5907 2.6291 5.3345 23000.9681 0.9668 1.2361 1.7136 2.8833 6.1477 代码：i=3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.90

28、3,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;3.903,1.823,1.539,1.344,1.304,1.288;；D = 0.5066 0.2584 0.1841 0.1308 0.0926 0.0651; 0.5359 0.2728 0.1942 0.1377 0.0971 0.0679; 0.5499 0.2794 0.1986 0.1405 0.0989 0.0688; 0.5496 0.2787 0.1978 0.1397 0.0980 0.0678; 0.5352 0.2709 0.192

29、0 0.1353 0.0946 0.0651; 0.5076 0.2565 0.1815 0.1276 0.0889 0.0607; 0.4648 0.2344 0.1657 0.1162 0.0806 0.0546;0.4414 0.2224 0.1570 0.1100 0.0761 0.0514;x2= 9.8*(D-0.03)./i;X2=1./x2;plot(v,X2);xlabel('v/km/h') ylabel('1/a')grid ongtext('1')gtext('2')gtext('3')gt

30、ext('4')gtext('5')gtext('6')1/a-v曲线求v/a-v曲线代码：X=v.*X2/3.6；plot(v,X);xlabel('v/m/s');ylabel('v/a');title('v/a-v曲线');grid on利用matlab中工具curve fitting tool对1/a-v曲线进行3阶拟合二档1/a与v的函数关系式：fv2= 0.004336v23+ 0.00584v22-0.2128v2+1.231；三档1/a与v的函数关系式：fv3= 0.00246v33

31、-0.001086v32-0.1752v3 + 1.523；四档1/a与v的函数关系式：fv3= 0.0006023v43-0.003759v42-0.09718v4 + 1.983；利用matlab中工具curve fitting tool对v/a-v曲线进行3阶拟合二档v/a与v的函数关系式：fv2= 0.07641v230.6322v22+ 2.306v2 -1.001；三档v/a与v的函数关系式：fv3= 0.05463v330.636v32+3.168v3 -2.13；四档v/a与v的函数关系式：fv4= 0.04418v43 0.7288v42+4.934v4-5.324；对于1/

32、a-v曲线，利用matlab求出二档与三档的交点速度。代码：syms v;solve('0.004336*v3+ 0.00584*v2-0.2128*v+1.231=0.00246*v3-0.001086*v2-0.1752*v+ 1.523',v)得v= 5.3884m/s.则二档第二阶段加速时间t22=3.36135.3884(0.004336v23+ 0.00584v22-0.2128v2+1.231)dv= 1.6143s。二档加速第三阶段：x23=-gf0=-9.8×0.03÷1.2=-0.245m/s2.假设驾驶员换挡时间为1s。则二档第三阶段终了速度v23=5.3884-0.245×1=5.1434m/s。行驶位移S23=v23t-0.5x23t2=5.3884×1-0.5×0.245×1=5.2659m同理，三档与四档的交点速度：代码：syms v;solve('0.00246*v3-0.001086*v2-0.1752*v + 1.523=0.0006023*v3-0.003759