吉林大学汽车理论第一次作业

1、 汽车理论第一次作业 1-3. 确定该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 挡起步加速行驶至70km/h的车速时间曲线，求汽车用2挡起步加速行驶至70km/h的时间。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 =-19.313+295.27()-165.44()+40.8747()-3.8445()式中，为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r/m

2、in）。发动机的最低转速600r/min，最高转速4000r/min 。该车的其他基本参数如表 1-3 所示。 表 1-3某轻型货车的基本参数 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 =0.85滚动阻力系数 f=0.013空气阻力系数×迎风面积A= 2.77m主减速器传动比 =0 5.83飞轮转动惯量 =0.218二前轮转动惯量 =1.798四后轮转动惯量 =3.598 轴距 L=3.2m质心距前轴距离（满载）a=1.947m质心高（满载）=0.9m变速器（4挡和 5挡）的传动比如表 1-4所示。 变速器传动比1 挡 2

3、 挡 3 挡 4 挡 5 挡四档变速器6.09 3.09 1.711.00 -五挡变速器 5.562.7691.6441.0 0.793 解：1） 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 。 驱动力矩=-19.313+295.27()-165.44()+40.8747()-3.8445() 主减速器传动比 =5.83 车速 Ua=0.377n*r/(*i0) 驱动力 Ft=*/r 行驶阻力（不考虑爬坡因素，加速阻力） Ff+Fw=Gf+*Ua2/21.15整合以上信息可得当一档行驶时：=5.56时， 2.561Ua17.074当二挡行驶时：=2.769时，5.142<Ua34.283当三挡行驶时

4、：=1.664时， 8.661Ua57.74当四挡行驶时：=1.00时 ，14.239Ua94.929当五挡行驶时：=0.793时，17.956Ua119.709 接下来，用MATLAB编程进行编程（程序在最后），绘制出图像： 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）最高车速：应是驱动力与行驶阻力的等值处，及图中交点处，将图像放大，可测得汽车最高车速。由上图可以看出交点处坐标为（99.07,1780），及汽车的最高车速为99.07km/h。 （2）最大爬坡度：上图为一档驱动力最大时的点坐标为（8.707,13140）。故当Ua=8.707km/h时，汽车驱动力最大为1

5、3140N。而当速度在20km/h以内是，的变化较小，故认为在Ua=8.707km/h时，最大。 （ ）max=13140-2.77*/21.15=13131.07N =()/G=13131.07/(3880*9.8)=0.34534 =19.456º =tan=0.35325（3） 该坡度时附着率： 货车为后轮驱动，则可以用以下公式计算： q=tan 得 =0.4990893）加速度倒数曲线（用MATLAB绘制）： 书中20页，加速度倒数曲线若两线没有交点，则先按低档行驶到最高速度，再换入高档。 当二挡行驶时：=2.769时，5.142<Ua34.283当三挡行驶时：=1.6

6、64时，34.283Ua57.74当四挡行驶时：=1.00时 ，57.74Ua70利用上述数据MATLAB编程得：加速时间t=25.9958。附录（用MATLAB编程的程序）1.驱动力行驶阻力平衡图以及加速度倒数曲线的绘制：clear;figure(1);m=3880; %汽车总质量r=0.367; %车轮半径Nt=0.85; %机械传动效率f=0.013; %滚动阻力系数CdA=2.77; %空气阻力系数与迎风面积的乘积i0=5.83; %主减速器传动比If=0.218; %飞轮转动惯量Iw=5.396; %车轮转动惯量之和 ig1=5.56;%一档驱动力Ua1=2.561:0.001:17

7、.074;n1=i0.*ig1.*Ua1./0.377/0.367;Ttq1=-19.313+295.27.*(n1/1000)-165.44.*(n1/1000).2+40.874.*(n1/1000).3-3.8445.*(n1/1000).4; Ft1=Ttq1.*ig1.*i0.*Nt/r; ig2=2.769; %二档驱动力Ua2=5.142:0.001:34.283; n2=i0.*ig2.*Ua2./0.377/0.367; Ttq2=-19.313+295.27.*(n2/1000)-165.44.*(n2/1000).2+40.874.*(n2/1000).3-3.8445.

8、*(n2/1000).4; Ft2=Ttq2.*ig2.*i0.*Nt/r; ig3=1.644; %三档驱动力Ua3=8.661:0.001:57.74; n3=i0.*ig3.*Ua3./0.377/0.367; Ttq3=-19.313+295.27.*(n3/1000)-165.44.*(n3/1000).2+40.874.*(n3/1000).3-3.8445.*(n3/1000).4; Ft3=Ttq3.*ig3.*i0.*Nt/r; ig4=1.0; %四档驱动力Ua4=14.239:0.001:94.929; n4=i0.*ig4.*Ua4./0.377/0.367; Ttq4

9、=-19.313+295.27.*(n4/1000)-165.44.*(n4/1000).2+40.874.*(n4/1000).3-3.8445.*(n4/1000).4; Ft4=Ttq4.*ig4.*i0.*Nt/r; ig5=0.793; %五档驱动力Ua5=17.956:0.001:119.709; n5=i0.*ig5.*Ua5./0.377/0.367;Ttq5=-19.313+295.27.*(n5/1000)-165.44.*(n5/1000).2+40.874.*(n5/1000).3-3.8445.*(n5/1000).4; Ft5=Ttq5.*ig5.*i0.*Nt/r

10、; Ua6=0:0.001:130; %行驶阻力计算FfFw=9.81.*m.*f+CdA.*Ua6.2/21.15;plot(Ua1,Ft1,Ua2,Ft2,Ua3,Ft3,Ua4,Ft4,Ua5,Ft5,Ua6,FfFw); xlabel('Ua(km/h)'); ylabel('F(N)'); title('驱动力-行驶阻力平衡图（42100451）'); hold on; figure(2);VV1=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig12)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa1=VV1./(F

11、t1-9.81.*m.*f-CdA.*Ua1.2/21.15); %加速度倒数VV2=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig22)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa2=VV2./(Ft2-9.81.*m.*f-CdA.*Ua2.2/21.15); %加速度倒数VV3=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig32)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa3=VV3./(Ft3-9.81.*m.*f-CdA.*Ua3.2/21.15); %加速度倒数VV4=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2

12、.*ig42)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa4=VV4./(Ft4-9.81.*m.*f-CdA.*Ua4.2/21.15); %加速度倒数VV5=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig52)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa5=VV5./(Ft5-9.81.*m.*f-CdA.*Ua5.2/21.15); %加速度倒数plot(Ua1,aa1,Ua2,aa2,Ua3,aa3,Ua4,aa4,Ua5,aa5); axis(0 95 0 18); xlabel('Ua(km/h)');ylabel('1/a(s2

13、/m)');title('加速度倒数曲线（42100451）');2. 计算加速时间 clear; m=3880; %汽车总质量 r=0.367; %车轮半径 Nt=0.85; %机械传动效率 f=0.013; %滚动阻力系数 CdA=2.77; %空气阻力系数与迎风面积的乘积 i0=5.83; %主减速器传动比 If=0.218; %飞轮转动惯量 Iw=5.396; %车轮转动惯量之和 ig2=2.769; Ua2=5.142:0.0001:34.283;%二档加速范围 n2=i0.*ig2.*Ua2./0.377/0.367; Ttq2=-19.313+295.27

14、.*(n2/1000)-165.44.*(n2/1000).2+40.874.*(n2/1000).3-3.8445.*(n2/1000).4; Ft2=Ttq2.*ig2.*i0.*Nt/r; ig3=1.644; Ua3=34.283:0.0001:57.74;%三档加速范围 n3=i0.*ig3.*Ua3./0.377/0.367; Ttq3=-19.313+295.27.*(n3/1000)-165.44.*(n3/1000).2+40.874.*(n3/1000).3-3.8445.*(n3/1000).4; Ft3=Ttq3.*ig3.*i0.*Nt/r; ig4=1.0; Ua4

15、=57.74:0.0001:70;%四档加速范围 n4=i0.*ig4.*Ua4./0.377/0.367; Ttq4=-19.313+295.27.*(n4/1000)-165.44.*(n4/1000).2+40.874.*(n4/1000).3-3.8445.*(n4/1000).4; Ft4=Ttq4.*ig4.*i0.*Nt/r; VV2=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig22)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa2=VV2./(Ft2-9.81.*m.*f-CdA.*Ua2.2/21.15); %加速度倒数 VV3=m.*(1+Iw/(m.*r.2)+(Nt.*If.*i0.2.*ig32)/(m.*r.2); %计算等效平移质量 aa3=VV3./(Ft3-9.81.*m.*f-CdA.*Ua3