载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计2

1、太原科技大学课程设计城市中型载货汽车总体设计摘要: 汽车设计理论是指导汽车设计实践的;而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步，又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件与硬件。汽车车身总布置设计是车身设计的重要内容。车身总布置设计是在整车总布置的基础上进行的，主要包括汽车车身底盘的布置、前围的布置、发动机选择、以及其它装备的布置。可以说车身总布置设计的好坏是决定车身设计好坏的一项重要内容。通过本次课程设计，充分了解和掌握了对汽车车身进行车身总布置设计的步骤和方法，这将为我们以后毕业从事汽车车身设计的工作打下基础。关键词：汽车，

2、动力性，匹配，计算目录设计任务说明书31、设计目的32、整车参数33、具体设计任务3第1章 整车主要目标参数的初步确定41.1 发动机的选择41.2 轮胎的选取61.3传动系最小传动比的确定71.4 变速器最大传动比的确定7第二章传动系各总成的选型92.1 发动机的选型92.2 离合器的初步选型102.3 变速器的选择112.4 传动轴的选型122.5 驱动桥的选型13第三章整车性能计算143.1发动机外特性计算143.2汽车动力性能计算16第四章发动机与传动系部件的确定43第五章设计小结44附录45设计任务说明书1、设计目的城市中型载货汽车汽总体设计2、整车参数按要求设计一辆货车，最高车速9

3、0km/h，最大爬坡度30%的载货汽车。总质量额定装载质量比功率比转矩最高车速10000kg5500kg20kw/t45Nm/t90km/h3、具体设计任务查阅相关资料，根据设计题目中的具体特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥以及车轮的选型设计；根据所选总成进行汽车动力性、实现整车的优化配置；绘制设计车辆的总体布置图，撰写说明书，详细记述自己的计算步骤与做法，原则上不少于10000字。47第1章 整车主要目标参数的初步确定1.1 发动机的选择1.1.1 发动机的最大功率 及转速 的确定汽车的动力的根本来源是发动机提供的转矩，功率。汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。参考

4、该题目中的参数，按要求设计的载货汽车最高车速是，综合考虑取最高车速为100km/h。那么发动机的最大功率应该大于或等于以该车速行驶时，滚动阻力功率与空气阻力功率之和，即 ( 1 )式中，是发动机的最大功率（KW）；T是传动系效率（包括变速器、辅助变速器传动轴万向节、主减速器的传动效率），对于驱动桥用单级主减速器的汽车可取为T=90%；Ma是汽车总质量，Ma=10000kg；g是重力加速度，g=9.8m/s2；f是滚动阻力系数，由试验测得，在车速不大于100km/h的情况下可认为是常数。故取f=0.02；CD是空气阻力系数，一般中重型货车可取0.81.0，这里取CD=0.9；A是迎风面积（），取

5、前轮距B1*总高H，A=2×2.5。故 为了验证计算结果的正确性，又采用比功率的方法进行了发动机功率的验算 如选取功率为130.22KW的发动机，则比功率为 再考虑该载货汽车要求具有相对高的车速，因此初步选择汽车发动机的最大功率为118kw。1.1.2 发动机的最大转矩及其转速的确定当发动机最大功率和其相应转速确定后，可通过下式确定发动机的最大转矩。 ( 2 ) 式中，Temax是发动机最大转矩（N·m）；是转矩适应性系数，标志着当行驶阻力增加时，发动机外特性曲线自动增加转矩的能力， 是最大功率时的转矩（N·m），可参考同类发动机数值选取，参考了机械工业出版社的汽

6、车设计课程设计指导书。其取值在1.1至1.3之间。初取=1.2；是发动机最大功率（KW）;np是最大功率是的转速（r/min）。所以 一般用发动机转矩适应性系数,表示发动机转速适应行驶工况的程度，越大，说明发动机的转速适应性越好。采用值大得发动机可以减少换挡次数，减轻司机疲劳、减少传动系的磨损和降低油耗。通常，汽油机取1.21.4，柴油机取1.22.6，以保证汽车具有相当的最低稳定车速。初取nT=2000r/min， 则，。初步选择东风EQH160-40型号的发动机 表1.1 发动机初选最大输出功率118kW额定功率转速2400rpm最大马力160.0马力最大扭矩600N*m1.2 轮胎的选取

7、1.2.1轮胎与车轮应满足的基本要求轮胎及车轮对汽车的的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操作稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响。因此，选择轮胎是很重要的工作。轮胎及车轮部件应满足下述基本要求：足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。1.2.2轮胎的确定 轮胎的尺寸和型号是进行汽车性能计算和绘制总布置图的重要原始数据，在计算汽车的动力参数时要运用汽车轮胎的参数。所以，在总体设计开始阶段就应选定。选择的依据是车型、使用条件、轮胎的额定负荷以及汽车的行驶速度。同时

8、还应考虑与动力传动系参数的匹配和对整车尺寸参数的影响。通过查阅货车轮胎标准GB2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷和参考同类车型所选轮胎规格，各轴轮胎规格择如表1.1：表1.2大客车、载货汽车及挂车的规格、尺寸及使用条件型号主要尺寸使用条件断面宽/mm外直径/mm最大负荷/N相应气压P/标准轮辋允许使用轮辋9.00R16LT255890185307.06.5H6.00G，6.5前轴轮胎规格为9.00R16LT,轮胎数量为2；后轮装单轴双胎，型号为9.00R16LT,轮胎数量为4；所选轮胎的单胎最大负荷18530N，气压0.7MPa，外直径890mm。1.3传动系最小传动比的确定

9、汽车大多数时间是以最高档行驶的，即用最小传动比的档位行驶。因此，最小传动比的选定很重要的。普通载货汽车最高档通常选用直接挡，若无分动器或者轮边减速器，则传动系的最小传动比等于主减速器的主减速比 。主减速比是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。载重货车为了得到足够的功率储备而使最高的车速有所下降，可按下式选择 （ 3 ） 式中，是驱动轮的滚动半径（m），所选轮胎规格为8.25R16LT的子午线轮胎，其自由直径d=855mm，因计算常数F=3.05(子午线轮胎F=3.05),故滚动半径；np是发动机最大功率时的转速，np=2400r/min; 是最高车速， =90km/h；igh是变

10、速器最高档传动比，igh=1.0。所以，初取i0=4.5。 根据所选定的主减速比的值，就可基本上确定主减速器的减速形式（单级、双级以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。1.4 变速器最大传动比的确定传动系最大传动比为变速器的挡传动比ig与主减速比的乘积。ig应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着条件、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合确定。汽车爬坡度时车速不高，空气阻力可以忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 （ 4 ） 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 （ 5 ） 式中，max是道路最大坡度角，参考汽车设

11、计课程设计指导书设计要求最大爬坡度为30%，即坡度角； 是最大道路阻力系数。 前面已将计算得rr=0.415m；发动机最大转矩Temax=830N.m；主减速比i0=4.5；传动系传动效率T=0.9。所以根据驱动车轮与路面附着条件 （ 6 ） 求得变速器的档传动比为 （ 7 ） 式中，是道路的附着系数，在良好的路面上取=0.8；是汽车满载静止于水平路面时，驱动桥承受的载荷（N），初步设计采用中国重汽MCYO5单级减速桥驱动，每个驱动桥承受的质量为6.5t，则综上所述，初步选取变速器挡传动比ig=5.5。第二章传动系各总成的选型2.1 发动机的选型根据所需发动机的最大功率和最大转矩及相应转速，所

12、选取的发动机的功率和转速应满大于所计算的参数。初步选择中国重汽 MC07.21-50型号的发动机，它的主要技术参数如下表所示： 表2.1 发动机型号及主要参数发动机：东风 EQH160-40系列：东风EQ系列发动机厂商：东风二汽适配范围：卡车用进气形式：增压中冷汽缸数：4燃料种类：柴油汽缸排列形式：直列排量：4.752L排放标准：国四/欧四最大输出功率：118kW额定功率转速：2400rpm最大马力：160.0马力最大扭矩：600N.m最大扭矩转速：1200-1600rpm全负荷最低燃油耗率：200g/kW.h发动机形式：直列、水冷、四冲程、增压中冷、高压共轨发动机净重：470kg每缸气门数：

13、4个压缩比：16.5:1一米外噪音：97dB缸径x行程：125x110mm2.2 离合器的初步选型离合器是汽车动力系统的重要部件，它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作。定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比， 称之为离合器的后备系数。必须大于1。为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨过大，不宜选取太小；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，又不宜选取太大；当发动机后备功率较大、使用条件较好时，可选取小些；当使用条件恶劣，需要拖带挂车时，为提高起步能力、减少离合器滑磨，应选取大些；货车总质量越大，也应选得越大；采用柴油机时，由于工作比较粗暴，转矩较不

14、平稳，选取的值应比汽油机大些；发动机缸数越多，转矩波动越小，可选取小些；膜片弹簧离合器由于摩擦片磨损后压力保持较稳定，选取的值可比螺旋弹簧离合器小些；双片离合器的值应大于单片离合器。在选择时，应考虑以下几点： 1)摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩；2)防止离合器滑磨时间过长；3)防止传动系过载以及操纵轻便等。根据发动机的最大转矩及上述要求，由于载货车辆的载重量很高，通过挂车的进行选型。初步选取膜片式弹簧离合器，膜片式弹簧离合器具有价格便宜，压力分布均匀可以提高使用寿命，平衡性能好，并且易于通风散热性好的优点。离合器的外径可以根据经验公式；其中KD为直径系数，中型货车的

15、直径系数为16.018.5； 通过查阅近似款车型资料，以及带入经验公式计算和与之后的变速器匹配初步选择法国F&S公司GMFZ2型（双片式）拉式膜片弹簧离合器，其转矩容量为1300N·m，紧压力为4300N。该离合器与中国重汽MC07.21-50 发动机匹配时，其后备系数为1.57。2.3 变速器的选择根据汽车理论上各个档位动力曲线图可求得，档位越多，发动机发挥最大功率附近高功率的机会就越大，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，需要采用多档变速器。根据发动机最大转矩和变速器的I挡传动比，初取挡与挡之间的比值q=1.40试计算得各挡传动比如下表：表2.2 各档传动比初

16、选档档档档档档5.378 3.8412.744 1.9601.4001.000选择 东风DF6S650变速箱。变速箱数据如下： 表2.3 变速箱型号及参数品牌：东风变速箱：东风6档系列：东风 DF6S系列档位数：6档匹配范围：额定输入扭矩不大于650N·m的各种公路用车和轻型客车。产品特点：1、单中间轴全同步器。2、操纵形式多样。3、左右置双杆操纵。换挡行驶；手动前进档位：6档倒档档位数：1个是否有同步器：全同步器最大扭矩：650N.m额定转速：2400rpm2档传动比：3.6271档传动比：5.6064档传动比：1.4873档传动比：2.3136档传动比：0.7905档传动比：1.

17、000变速箱重量：168kg倒档1传动比：5.0452.4 传动轴的选型 一般驱动桥传动轴均采用一对十字轴万向节。十字轴万向节结构简单，制造方便，维修容易。对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输 出轴相对于输入轴(有一定的夹角)是不等速旋转的，为此必须采用双万向节(或多万向节)传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。这一点是十分重要的。在设计时应尽量减小万向节的夹角。 十字轴万向节夹角的允许范围参照汽车设计课程设计指导书。万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。该车前后轴距较大，容易运动过程中产生共振现象，产生共振现象时轴的转速是轴的临界转速。因此避免

18、轴在高转速下共振。 临界转速主要大小与材料的弹性特性，轴的形状和尺寸，轴的支撑形式和轴上的零件质量等有关。为了提高传动轴的的临界转速，避免共振以及考虑整车总布置上的需要，常将传动轴分段。当传动轴分段时，需要加设安装在车架横梁上的弹性中间支撑，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及车辆行驶过程中由于弹性支承的发动机的传动和车架等变形所引起的位移。弹性元件能吸收传动轴的震动，降低噪声。 表2.4十字轴万向节夹角的允许范围万向节安装位置或相联两总成不大于离合器-变速器；变速器-分动器驱动桥传 动轴汽车满载静止时一般汽车越野汽车行驶中的极限夹角一般汽车短轴距越野汽车初步采用东风2201RLC-01

19、0传动轴总成，其参数如下： 表2.5传动轴型号及参数产品代号2201RLC-010适用扭矩范围1300018000 N.m最大滑动量150 mm万向节摆角  30 °检验：发动机最大转矩Temax=600N.m，不计传动损失，传到传动轴上的最大转矩为600*5.5=3300 N.m，远小于传动轴许用转矩范围，所以选定的传动轴合格。2.5 驱动桥、转向桥的选型驱动桥处于传动系的末端，其基本公用是增大由传动轴传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、右驱动轮具有差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车价之间的垂向力、纵向力和横向力。经过查阅汽车设计课本，确定满载时所设

20、计车型轴荷分配比为后轴承载65%，即Mmax*65%=6500kg。由此查阅相关资料选择合理的驱动桥。 表2.6 驱动桥形式及参数车桥型号：中联 HNQ080D-380车桥型式：驱动桥适用轮胎：使用范围：不同的车厢和车架宽度额定轴荷：8000kg自重：498kg轮距：1800mm制动器：气压滚轮制动器制动器尺寸：400×180车轮螺栓：8×M20×1.5mm传动速比：4.875最大输出扭矩：18000N.m备注：铸造桥壳，单级中央减速转向桥，是指承担转向任务的车桥。一般汽车的前桥是转向桥。它利用车桥中的转向节使两端的车轮偏转一定的角度，以实现汽车的转向。它除承担汽

21、车的垂直载荷外，还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。经过查阅汽车设计课本，确定满载时所设计车型轴荷分配比为前轴承载35%，即Mmax*35%=3500kg。由此查阅相关资料选择合理的转向桥。 表2.7 转向桥形式及参数车桥型号：中联 HNQ050F车桥类型：转向桥车轮螺栓：10×M24×1.5mm额定轴荷：5000kg自重：374kg轮距：1810mm制动器：气压滚轮制动器制动器尺寸：400×1302.5.1 驱动桥结构形式和布置形式的选择驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式有关。大货车主要是后轮驱动。并且在后轴上布置的都是货箱，所以没有必要设计独立悬架，故大

22、货车采用的都是非独立悬架。减速器分为单双级两种单级减速就是一级减速，简单，传动效率高，因传递能力大，对制造技术水平高双级减速就是两级减速，复杂，传达效率低，因传递能力一般，制造技术水平低。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动布置在同一个纵向垂直平面内，且相邻的两桥的传动轴是串联的布置。其优点是不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各种驱动桥零件的互通性，并且简化了结构，减少了体积和质量，成本较低。但对于中型货车来说单级主减速驱动桥就合适了。 第三章整车性能计算3.1发动机外特性计算如将发动机的功率 、转矩 以及燃油消耗率b与发动机曲轴转速n之间的函数关系已曲轴表示，则此曲线称为发动机特性曲线。如果发

23、动机节气门全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。发动机外特性计算公式： ； （ 8 ）其中； ； （ 9 ）； （ 10 ）则可得 根据发动机特性试验数据， 利用Matlab强大的数据运算处理功能，基于最小二乘法原理与多元线性回归理论模型，拟合得到其外特性和万有特性曲线，可以提高计算效率，并得到较高的试验精度。1.Matlab编程得发动机外特性曲线步骤：通过列出各档位功率、转矩与发动机对应的转速n的相关公式（查阅资料，选择合理公式并计算出自己所需要的参数）可知，T=600-0.0002*(1600-n).

24、2，Pe=T.*n/9550，进行matlab编程，在matlab软件中进行拟合，皆可得到发动机外特性的转速n-功率Pe图和转速n-转矩T图。 程序如下：n=600:1:2400N=n/1000T=600-0.00002*(1600-n).2Pe=T.*n/9550 %发动机净功率figure(1)plot(n,T)xlabel('转速n/min')ylabel('转矩T')figure(2)plot(n,Pe)xlabel('转速n/min')ylabel('功率Pe/kw')由此matlab程序拟合出的特性曲线如下： （图1.

25、发动机外特性中功率与转速曲线）（图2.发动机外特性中功率与转矩曲线）拟合发动机外特性曲线时最大转速应该有一定的富余，即转速应该不仅仅局限于额定转速2400r/min，这里在与老师沟通后，我重新选择的是3500转每分，并重新进行了曲线拟合。3.2汽车动力性能计算3.2.1汽车驱动力和行驶阻力汽车行驶时驱动力与行驶阻力的平衡方程式为： （11） 这是因为，汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。汽车滚动阻力以符号表示，空气阻力以符号表示。加速时还会受到加速阻力的作用，上坡时会受到重力沿坡道的分力，即坡度阻力。 上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存

26、在的，坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在。在水平道路上等速行驶时就没有坡度阻力和加速阻力。 发动机在转速下发出的转矩经汽车传动系传递到驱动轮上的驱动力按下式计算： （ 12 ）式中 汽车驱动力，N；发动机转矩，N.m；主减速器速比，io=4.5；传动系效率， 0.9在驱动轮不打滑的情况下，发动机转速所对应的汽车车速（km/h）为： （ 13 ）式中 发动机转速，r/min； 滚动阻力： （ 14 ）式中 重力加速度，g=9.8m/s2； 坡道的坡度角，； 滚动阻力系数，同式（1-1）说明； 空气阻力： （ 15 ）式中 空气阻力系数，CD=0.9；迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积, =

27、22.5；空气密度，一般；汽车行驶速度，m/s。若以km/h计，则 坡度阻力： （ 16 ）坡道的坡度为时 加速阻力： （ 17 ）式中 汽车旋转质量换算系数，按式估算， 为变速器速比； 汽车总质量，=10000kg； 汽车行驶加速度，。汽车在水平路面上加速行驶时驱动力与行驶阻力平衡方程式 （ 18 ）或，由此可得 （ 19 ）式中 汽车旋转质量换算系数，按式估算， 为变速器速比； 、如前所述。得， （ 20 ）通过上式可求得汽车从初始车速全力加速到的加速时间。由式得和汽车的行驶性能曲线可以作出连续换档加速时间曲线（图6）、加速度曲线（图5）、加速度倒数曲线（图4）。计算和查表可得如下数据：

28、表3.1 飞轮参数表飞轮转动惯量二前轮转动惯量四后轮转动惯量轴距L=6.8m质心至前轴距离（满载）a=1.97m质心高度（满载）hg=0.7m变速器传动比ig(数据如下表)： 表3.2 各档实际传动比档档档档档档倒挡传动比5.6063.6272.3131.48710.7905.045综合上面的公式，进行拟合所需要的Matlab编程:n=600:1:2400N=n/1000T=600-0.0002*(1600-n).2m=10000;g=9.8;nmin=600;nmax=2400;G=m*g;ig=5.606 3.627 2.313 1.487 1 0.79;nT=0.9;r=0.445;f=

29、0.02;CDA=4.5;i0=4.5;L=6.8;a=1.947;hg=0.7;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

30、;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);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('Ft+Fw');zoom

31、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='109.3548; 由此得出的汽车驱动力-阻力平衡图如下所示： (图3.驱动力-行驶阻力平衡图)图像数据分析：由上图可知，1档时驱动力Ft1远远大于行驶阻力Ft+Fw，即1档可用于爬坡等场合，2档可用于货车起步，当货车需要高速行驶时，即在较好的路况情况下，可以选择5档或6当行驶，这样具有合理的燃油经济性，同时驱动力在车速不大于110km/h情况下完全够用，而设计的货车在满载时重达10吨，市区内是绝不允许达

32、到这样的高速的。3.2.2货车加速度性能计算汽车的加速度性能是反映汽车性能的主要标志，汽车从一定的初速度v0加速到一定的末速度vt，用的时间越少，表明它的加速性能越好汽车的加速性能包括汽车的原地起步加速时间和超车加速时间。原地起步加速时间，指汽车从静止状态下，由第一挡起步，并以最大的加速强度(包括选择最恰当的换挡时机)逐步换至高挡后，到某一预定的距离或车速所需的时间。目前，常用0100km/h所需的时间(秒数)来评价。超车加速时间是指用最高挡或次高挡全力加速至某一高速所需要的时间。加速时间越短，汽车的加速性就越好，整车的动力性也就越高。汽车的加速性能越好，驾驶员的操纵就越灵活，也就意味着安全性

33、越高。加速性能还看汽车能获得的最大加速度从物理原理知道加速度与汽车的动力，即发动机所提供的最大动力、汽车的质量以及路况有关，还与空气的流速及风速情况有关。查阅相关资料，已知Tq=600-0.00002*(1600-n).2;进行matlab编程：n=600:1:2400N=n/1000;Tq=600-0.0002*(1800-n).2;m=10000;g=9.8;nmin=600;nmax=2400;G=m*g;ig=6.61 3.63 2.32 1.49 1 0.8;nT=0.9;r=0.445;f=0.02;CDA=4.5;i0=4.5;L=6.8;a=1.947;hg=0.7;If=0.

34、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

35、.15;Fw4=CDA*ua4.2/21.15;Fw5=CDA*ua5.2/21.15;Ff=G*f;deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(1)2*i02*nT)/(m*r2);deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(2)2*i02*nT)/(m*r2);deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(3)2*i02*nT)/(m*r2);deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(4)2*i02*nT)/(m*r2);deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(5)2*i02*nT)/(

36、m*r2);a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);ad1=a1;a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);ad2=a2;a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3*m);ad3=a3;a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4*m);ad4=a4;a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(deta5*m);ad5=a5;plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua4,ad5);axis(0 99 0 10);title('汽车的加速度曲线');xlabel('ua(km/h)');ylabel('a&

37、#39;);gtext('a1'),gtext('a2'),gtext('a3'),gtext('a4'),gtext('a5'); 拟合的加速度曲线如下图所示： （图4.加速度曲线图）一般来说，在排量一定的情况下，缸径小，行程长的汽缸较注重扭矩的发挥，转速都不会太高，即加速度都不会太高，比如设计的这款载货汽车。这种发动机也是为了适用于需要大载荷的车辆。3.2.3加速度倒数曲线拟合加速度倒数曲线同样可以反映出汽车的加速性能，从而让我们更直接的了解汽车的动力性能。有上述加速度曲线启发进行倒数曲线拟合matlab编程，

38、程序如下：n=600:1:2400N=n/1000;Tq=600-0.0002*(1600-n).2;m=10000;g=9.8;nmin=600;nmax=2400;G=m*g;ig=6.61 3.63 2.32 1.49 1 0.8;nT=0.9;r=0.445;f=0.02;CDA=4.5;i0=4.5;L=6.8;a=1.947;hg=0.7;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(

39、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*r2)+(If*ig(1)2*i02*nT)/(m*r2);deta2=1+(Iw1+Iw2

40、)/(m*r2)+(If*ig(2)2*i02*nT)/(m*r2);deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(3)2*i02*nT)/(m*r2);deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(4)2*i02*nT)/(m*r2);deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(5)2*i02*nT)/(m*r2);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=(

41、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,ua4,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

42、('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，最大爬坡度相对应的附着力=');disp(C);'假设后轮驱动，最大爬坡度相对应的附着力='0.3732;拟合出的曲线如下图所示： （图5.加速度倒数曲线图）加速度倒数曲线图与加速度曲线图一样，都是可以反映出汽车加速性能的matlab编程图，倒数曲线图更能直观地反映出一些加速度直接曲线图反映不出的性能，这也是在设计过程中已经出了加速度曲线图又再出倒数曲线图的原因。3.2.4

43、各档最大爬坡度曲线由驱动力阻力平衡公式得即 式中是传动系效率，=0.9；ma是汽车总质量；这里ma=10000kg，是滚动阻力系数，=0.02；CD是空气阻力系数CD=0.9；A是迎风面积这里A=2*2.5=5；ge是燃油消耗率（b），可根据发动机转速从外特性曲线图上读取；ua是汽车车速（km/h）；由上述公式进行matlab程序编程：n=600:1:2400;T=600-0.000022*(1600-n).2i0=4.5; %减速器的传动比ig1=5.606%一档传动比ig2=3.627ig3=2.313ig4=1.487ig5=1ig6=0.79nT=0.89r=0.445f=0.02m1

44、=4500m2=10000CdA=4.5Ff1=m1*9.8*fFf2=m2*9.8*fFf3=m2*9.8*f*0.96Fj=m2*9.8*0.29ft1=T*ig1*i0*nT/r %一档所产生的的驱动力ft2=T*ig2*i0*nT/rft3=T*ig3*i0*nT/rft4=T*ig4*i0*nT/rft5=T*ig5*i0*nT/rft6=T*ig6*i0*nT/rFt=ft1;ft2;ft3;ft4;ft5;ft6'ua1=0.377*r*n/(ig1*i0) %一档的速度ua2=0.377*r*n/(ig2*i0)ua3=0.377*r*n/(ig3*i0)ua4=0.3

45、77*r*n/(ig4*i0)ua5=0.377*r*n/(ig5*i0)ua6=0.377*r*n/(ig6*i0)ua=ua1;ua2;ua3;ua4;ua5;ua6'fw1=CdA*ua1.2/21.15+Ff2 %满载时一档的行驶阻力fw2=CdA*ua2.2/21.15+Ff2fw3=CdA*ua3.2/21.15+Ff2fw4=CdA*ua4.2/21.15+Ff2fw5=CdA*ua5.2/21.15+Ff2fw6=CdA*ua6.2/21.15+Ff2Fz1=fw1;fw2;fw3;fw4;fw5;fw6'fw7=CdA*ua1.2/21.15+Ff3+Fj %

46、满载上坡时一档的行驶阻力fw8=CdA*ua2.2/21.15+Ff3+Fjfw9=CdA*ua3.2/21.15+Ff3+Fjfw10=CdA*ua4.2/21.15+Ff3+Fjfw11=CdA*ua5.2/21.15+Ff3+Fjfw12=CdA*ua6.2/21.15+Ff3+FjFz2=fw7;fw8;fw9;fw10;fw11;fw12'P1=(ft1-fw1)/100000P2=(ft2-fw2)/100000P3=(ft3-fw3)/100000P4=(ft4-fw4)/100000P5=(ft5-fw5)/100000P6=(ft6-fw6)/100000Q1=asi

47、n(P1)Q2=asin(P2)Q3=asin(P3)Q4=asin(P4)Q5=asin(P5)Q6=asin(P6)i1=tan(Q1)*100i2=tan(Q2)*100i3=tan(Q3)*100i4=tan(Q4)*100i5=tan(Q5)*100i6=tan(Q6)*100i=i1;i2;i3;i4;i5;i6'figure(5)plot (ua,i)xlabel('ua/(km.h)')ylabel('i/%')title('汽车爬坡度图')axis(0 100 0 45)拟合出的曲线如图所示： 图6汽车爬坡度图由拟合出的

48、曲线图可以主观的看出汽车最大可以在1挡时爬上40度的坡道，此外较高车速的2档和3挡依然可以爬一定程度的坡道。汽车的爬坡能力完全满足30°的设计要求。而且从图上可以看出设计的汽车在5挡和6挡时是不适合爬坡度较大的坡道的，这也符合实际当中的情况。3.2.4换档加速时间曲线设计货车采用二挡加速，汽车加速时间反映出汽车的加速性能优良与否，汽车二挡起步加速时间性能优良与否决定了汽车从原地到达某一车速的性能。通过matlab软件分析汽车的这一性能具有直观、方便的特点。查阅相关资料，进行matlab编程如下：nT=0.9;r=0.427;f=0.02;CDA=5.4;i0=4;L=3.2;a=1.

49、947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;g=9.8;m=8500;G=m*g;ig=6.47 4.01 2.32 1.43 1 0.8;nmin=600;nmax=2300;u1=0.377*r*nmin./ig/i0;u2=0.377*r*nmax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*ig(i)2*i02*nT)/(m*r2);endua=(0:0.01:99);N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;Ff=G*f;F

50、w=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=830-0.0008124*(1800-n).2; 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=830-0.0008124*(1800-n).2; Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r; inv_a(

51、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=830-0.0008124*(1800-n).2; 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; elseif ua(i)<=u2(5); n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377; Tq=830-0.0008124*(1800-n).

52、2; 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; else ua(i)<=u2(6); n=ua(i)*(ig(6)*i0/r)/0.377; Tq=830-0.0008124*(1800-n).2; Ft=Tq*ig(6)*i0*nT/r; inv_a(i)=(deta(6)*m)/(Ft-Ff-Fw(i); deta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; end a=delta(1:k); t(i)=sum(a);endplot(t,ua);axis(0 100 0 100);title('汽车二挡原地起步换挡加速时间曲线');xlabel('时间t(s)');ylabel('速度ua(km/h)'); （图7.换挡时间曲线图）由拟合出的曲线可以看出，汽车而由2挡原地起