汽车理论课程设计

第五组

一、题目要求………………………………………………………………………………………2

二、解决过程及获得曲线分析……………………………………………………………………3

一、设计题目一………………………………………………………………………………3

          1.功率转速以及转矩转速图……………………………………………………………3

           2.驱动力—行驶阻力平衡图……………………………………………………………3

        3.动力特性图……………………………………………………………………………5

        4.加速度倒数曲线………………………………………………………………………7

        5.加速时间曲线…………………………………………………………………………9

            （1）超车加速时间曲线……………………………………………………………9

            （2）原地起步连续换挡加速时间曲线…………………………………………12

        6.动力性评价………………………………………………………………………… 13

二、设计题目二………………………………………………………………………………15

        1.功率转速图以及转矩转速图……………………………………………………… 15

        2.功率力平衡图……………………………………………………………………… 15

        3.最高档以及次高档等速百公里油耗曲线………………………………………… 17

        4.燃油经济性—加速时间曲线……………………………………………………… 18

        5.经济性评价………………………………………………………………………… 22

三、设计题目三………………………………………………………………………………24

        1.绘制.I曲线以及β曲线，f、r线组曲线…………………………………………24

        2.利用附着系数曲线与制动效率曲线……………………………………………… 27

        3.计算制动距离……………………………………………………………………… 29

三、心得体会………………………………………………………………………………………31

四、参考资料………………………………………………………………………………………32

题目要求

1.设计题目一的要求是确定一轻型货车的动力性能（本组货车装用五档变速器），利用所给数据进行汽车动力性分析与评价。

2.设计题目二的要求是采用题目一中的货车，根据汽油发动机的负荷特性以及万有特性，利用所给数据进行汽车的经济性分析与评价。

3.一中型货车装有前、后制动器分开的双管路制动系，根据所给的参数以及有关数据进行汽车制动性分析与评价。

解决过程与获得曲线分析

一、设计题目一

确定一轻型货车的动力性能，进行动力性分析和评价。

1.功率转速图以及转矩转速图

程序：

n=600:100:4000;

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

Pe=Ttq.*n/9550;

plot(n,Pe)

hold on

plot(n,Ttq)

xlabel('n(r/min)'),ylabel('Pe(Kw)')

title('\\itPe-n和Ttq-n')

gtext('Pe');gtext('Ttq');

2.驱动力—行驶阻力平衡图

程序

clc

ig1=5.560;

ig2=2.769;

ig3=1.4;

ig4=1.000;

ig5=0.793;

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; pg=7.0;

m=9590;g=9.8; 

G=m*g;

n=600:10:4000;

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

Ft1=Ttq*ig1*i0*nT/r;

Ft2=Ttq*ig2*i0*nT/r;

Ft3=Ttq*ig3*i0*nT/r;

Ft4=Ttq*ig4*i0*nT/r;

Ft5=Ttq*ig5*i0*nT/r;

ua1=0.377*r*n/(ig1*i0);

ua2=0.377*r*n/(ig2*i0);

ua3=0.377*r*n/(ig3*i0);

ua4=0.377*r*n/(ig4*i0);

ua5=0.377*r*n/(ig5*i0);

Ff=G*f;  %汽车的滚动阻力

ua=linspace(0,120,100);

Fw=CDA*ua.^2/21.15;

F=Ff+Fw;

plot(ua1,Ft1)

hold on

plot(ua2,Ft2)

hold on

plot(ua3,Ft3)

hold on

plot(ua4,Ft4)

hold on

plot(ua5,Ft5)

hold on

plot(ua,F)

hold on

plot(ua,Ff)

xlabel('ua/(km/h)'),ylabel('F/N')

title('\\it五档汽车驱动力-行驶阻力平衡图')

gtext('\\leftarrowFtⅠ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFtⅡ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFtⅢ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFtⅣ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFⅤ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFw+Ff\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowFf\\fontname{隶书}')

[ua,F]=ginput(2)

%结果是

ua =

   %五档时驱动力与行驶阻力的曲线交点对应的车速

   %四档时驱动力与行驶阻力的曲线交点对应的车速即最高车速

F =

  1.0e+003 *

1.72 五档时驱动力与行驶阻力的曲线交点对应力的大小

2.1850 四档时驱动力与行驶阻力的曲线交点对应力的大小

图：

3.动力特性图

程序

clc

ig1=5.560;

ig2=2.769;

ig3=1.4;

ig4=1.000;

ig5=0.793;

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; pg=7.0;

m=9590;g=9.8; 

G=m*g;

n=600:100:4000;

Ttq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-

3.8445*(n/1000).^4;

Ft1=Ttq*ig1*i0*nT/r;%求汽车各档驱动力的大小

Ft2=Ttq*ig2*i0*nT/r;

Ft3=Ttq*ig3*i0*nT/r;

Ft4=Ttq*ig4*i0*nT/r;

Ft5=Ttq*ig5*i0*nT/r;

ua1=0.377*r*n/(ig1*i0); %求汽车各档速度的大小

ua2=0.377*r*n/(ig2*i0);

ua3=0.377*r*n/(ig3*i0);

ua4=0.377*r*n/(ig4*i0);

ua5=0.377*r*n/(ig5*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;

ua=linspace(0,120,35);

Fw=CDA*ua.^2/21.15;

D1=(Ft1-Fw1)/G; %汽车各档的动力因素

D2=(Ft2-Fw2)/G;

D3=(Ft3-Fw3)/G;

D4=(Ft4-Fw4)/G;

D5=(Ft5-Fw5)/G;

f=Fw/G;  %滚动阻力系数

plot(ua1,D1)

hold on

plot(ua2,D2)

hold on

plot(ua3,D3)

hold on

plot(ua4,D4)

hold on

plot(ua5,D5)

hold on

plot(ua,f)

xlabel('ua/(km*h^-1)'),ylabel('D')

title('\\it五档动力特性图')

gtext('\\leftarrowDⅠ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowDⅡ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowDⅢ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowDⅣ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowDⅤ\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrowf\\fontname{隶书}')

[ua,D]=ginput(2)

%结果是

ua =

 9816 五档时动力特性曲线与滚动阻力系数曲线的交点对应的车速

 .1705 四档时动力特性曲线与滚动阻力系数曲线的交点对应的车速即最高车速

D =

 0.0102 五档时动力特性曲线与滚动阻力系数曲线的交点对应的动力因数的大小

 0.0111 四档时动力特性曲线与滚动阻力系数曲线的交点对应的动力因数的大小

4.加速度倒数曲线

程序

clc

ig1=5.560;

ig2=2.769;

ig3=1.4;

ig4=1.000;

ig5=0.793;

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; pg=7.0;

m=9590;g=9.8; 

G=m*g;

n=600:100:4000;

Ttq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;  %求转矩

Ft1=Ttq*ig1*i0*nT/r;  %求汽车各档的驱动力

Ft2=Ttq*ig2*i0*nT/r;

Ft3=Ttq*ig3*i0*nT/r;

Ft4=Ttq*ig4*i0*nT/r;

Ft5=Ttq*ig5*i0*nT/r;

ua1=0.377*r*n/(ig1*i0);

ua2=0.377*r*n/(ig2*i0);

ua3=0.377*r*n/(ig3*i0);

ua4=0.377*r*n/(ig4*i0);

ua5=0.377*r*n/(ig5*i0);

F1=G*f+CDA*ua1.^2/21.15;

F2=G*f+CDA*ua2.^2/21.15;

F3=G*f+CDA*ua3.^2/21.15;

F4=G*f+CDA*ua4.^2/21.15;

F5=G*f+CDA*ua5.^2/21.15;

d1=1+(Iw1+Iw2+If*ig1^2*i0^2*nT)/(m*r^2);%各档对应的汽车旋转质量换算系数

d2=1+(Iw1+Iw2+If*ig2^2*i0^2*nT)/(m*r^2);

d3=1+(Iw1+Iw2+If*ig3^2*i0^2*nT)/(m*r^2);

d4=1+(Iw1+Iw2+If*ig4^2*i0^2*nT)/(m*r^2);

d5=1+(Iw1+Iw2+If*ig5^2*i0^2*nT)/(m*r^2);

b1=d1*m./(Ft1-F1);

b2=d2*m./(Ft2-F2);

b3=d3*m./(Ft3-F3);

b4=d4*m./(Ft4-F4);

b5=d5*m./(Ft5-F5);

plot(ua1,b1)

hold on

plot(ua2,b2)

hold on

plot(ua3,b3)

hold on

plot(ua4,b4)

hold on

plot(ua5,b5)

axis([0 100 -100 100]);  %坐标的范围

title('\\it五档汽车加速度倒数曲线')

xlabel('ua/(km/h)'),ylabel('1/a')

gtext('\\leftarrow1/a1\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrow1/a2\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrow1/a3\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrow1/a4\\fontname{隶书}')

gtext('\\leftarrow1/a5\\fontname{隶书}')

5.加速时间曲线

程序

clear 

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;If=0.218; 

Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=2.900;hg=0.9;m=9590;g=9.8;k=200;

G=m*g;ig(1)=5.56;ig(2)=2.769;ig(3)=1.4;ig(4)=1.00;ig(5)=0.793;

nmin=600;nmax=4000; 

n=linspace(nmin,nmax,k);%在最大转速和最小转速之间采样，得出200个等差数列的转速采样点

for i=1:5

deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);%各档对应的旋转质量换算系数

end

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;  %转矩

for i=1:5

   %各档对应的车速

end

   %各档对应的驱动力

end

uua=linspace(0,120,k);

Fw=CDA*uua.^2/21.15;

F=CDA*uua.^2/21.15+G*f;  %空气阻力与滚动阻力之和即为行驶阻力

for i=1:5

 %汽车各档的加速度

end

a_re=1./a;%加速度取倒数

j=1;

while ua(4,j)<40  %4档的车速在40Km/h以下

end

m1=j;

j=1;

while ua(4,j)<53  %5档的车速在53Km/h以下

end

m2=j;

j=1;

while ua(5,j)<53  %五档的车速在53Km/h以下

end

m3=j;

j=1;

while ua(5,j)<80

end

m4=j;

for i=1:(m2-m1)

end

t(1)=Ts(1);

for i=1:(m2-m1-1)

  %4档速度从40Km/h到53Km/h的加速时间

end

for i=1:(m4-m3)

end

for i=1:(m4-m3)

 %五档车速从53Km/h到80Km/h的加速时间以及四档从40km/h到53Km/h的加速时间累计

end

figure

plot(t,horzcat(ua(4,[m1:m2-1]),ua(5,[m3:m4-1])))

axis([0,250,35,75])

title('汽车超车时车速时间曲线图')

xlabel('t/s')

ylabel('ua/(Km/h)')

[t,ua]=ginput(1)

%结果是：

t =

  216.8779

ua =

程序：

clear 

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;If=0.218; 

Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=2.900;hg=0.9;m=9590;g=9.8; 

G=m*g; ig=[5.56 2.769 1.4 1.00 0.793]; 

nmin=600;nmax=4000; 

u1=0.377*r*nmin./ig/i0; 

u2=0.377*r*nmax./ig/i0; 

deta=0*ig; 

for i=1:5 

deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2); %各档的旋转质量换算系数

end 

ua=[0:0.01:99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua; 

Ff=G*f;  %滚动阻力

Fw=CDA*ua.^2/21.15;  %空气阻力

for i=1:N 

k=i; 

if ua(i)<=u2(1)

n=ua(i)*(ig(1)*i0/r)/0.377;  %不同的车速对应的转速

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000)^.4;   %转矩

Ft=Tq*ig(1)*i0*nT/r;   %驱动力

inv_a(i)=(deta(1)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));    %加速度的倒数

delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;   %车速变化0.01km/h所需的加速时间

elseif ua(i)<=u2(2)

n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0.377; 

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000)^.4; 

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=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; 

Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r; 

elseif ua(i)<=u2(4)

n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377; 

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; 

Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r; 

delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; 

else 

n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377; 

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; 

Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r; 

delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; 

end  %此换挡方式为最大转速时换挡

a=delta(1:k); 

t(i)=sum(a); %时间累计求和

end 

plot(t,ua); 

axis([0 200 0 100]); 

title('五档汽车1档原地起步换挡加速时间曲线'); 

xlabel('时间t（s）'); 

ylabel('速度ua（km/h）'); 

[t ua]=ginput(1)

%结果是

t =

   %五档汽车1档原地起步加速至70Km/h的加速时间

ua =

   %车速70Km/h

6.动力性分析

从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可有三方面的指标来评定：

1）.汽车的最高车速

最高车速是指在水平良好路面上汽车所能达到的最高行驶速度。

由该货车的五档汽车驱动力——行驶阻力平衡图以及五档动力特性图可知该汽车的最高车速是在四档的情况下获得的，其最高车速为85Km/h左右。

2）.汽车的加速时间

汽车的加速时间表示汽车的加速能力。它对平均车速有着很大的影响。特别是轿车，对加速时间更为重视。常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。包括选择恰当的换挡时机。原地起步加速时间指汽车由Ⅰ档或Ⅱ档起步，并以最大的加速强度逐步换至最高档后到某一预定的距离或车速所需的时间。超车加速时间是指用最高档次或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需的时间。一般常用0—402.5m或0—400m的时间表明汽车原地起步加速能力；也有用0—96.6Km/h或0—100Km/h所需的时间来表明加速能力的。对超车加速能力还没有一致的规定，采用较多的是用最高档或次高档由30Km/h或40Km/h全力加速行驶至某一高速所需的时间；还有用加速过程曲线即车速—时间关系全面反映加速能力的。

由该货车的超车车速时间曲线图可知该货车由4档从40Km/h加速到53Km/h时换挡进入5档加速至70Km/h所需时间为217s。

由该货车的一档原地起步换挡加速时间曲线图可知五档汽车1档原地起步加速至70Km/h的加速时间为95s。

3）.汽车的最大爬坡度

汽车的上坡能力是用满载时汽车在某一良好路面上的最大爬坡度imax表示的。显然，最大爬坡度是指Ⅰ档最大爬坡度。轿车最高车速大，加速时间短，经常在较好的道路上行驶，一般不强调它的爬坡能力，然而，它的Ⅰ档加速能力大，故爬坡能力也强。imax表明了汽车的极限爬坡能力，它应比实际行驶中遇到的道路最大坡度超出很多，这是因为应考虑到在实际坡道行驶时，在坡道上停车后顺利起步加速、克服松软坡道路面的大阻力、克服坡道上崎岖不平路面的局部大阻力等要求的缘故。

最大爬坡度：

n=[600:10:4000]; 

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; 

m=9590;g=9.8;nmin=600;nmax=4000; 

G=m*g; 

ig=[5.56 2.769 1.4 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; 

Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r; %一档驱动力

ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0; %一档各转速所对应的车速

Ff=G*f;  %滚动阻力

Fw1=CDA*ua1.^2/21.15; %空气阻力

Fz1=Ff+Fw1; %滚动阻力与空气阻力之和

Fi1=Ft1-Fz1; 

Zoom on; 

imax=100*tan(asin(max(Fi1/G))); %最大爬坡度转化成百分制的形式

disp('汽车最大爬坡度=')

disp(imax)

disp('%') 

%结果是

汽车最大爬坡度=

 0%

4）.由该货车的功率转矩图，可知该货车的经济转速在1500r/min——2500r/min。

二、设计题目二

根据设计题目一中的货车装有汽油发动机的负荷特性以及万有特性图，利用所给的相关数据进行汽车的经济性分析与评价。

1.功率转速图以及转矩转速图

程序：

clear 

n=600:100:4000; 

m=9590;g=9.8; 

G=m*g; 

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; %转矩 

Pe=Tq.*n/9550; %功率

plot(n,Tq)

hold on

plot(n,Pe) 

title('Pe-ne和Ttq-ne图'); 

xlabel('ne(r/min)'); 

ylabel('Pe(kw) Ttq(N*m)'); 

gtext('Pe'),gtext('Ttq')

2.功率力平衡图

程序：

clear 

n=[600:10:4000]; 

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;   %转矩

m=9590;g=9.8; 

G=m*g; 

ig=[5.56  2.769  1.4  1.00  0.793]; 

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; 

ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;  %各档对应的车速

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; 

Pe1=Tq.*ig(1)*i0.*ua1./(3600*r);  %发动机在各档发出的功率

Pe2=Tq.*ig(2)*i0.*ua2./(3600*r); 

Pe3=Tq.*ig(3)*i0.*ua3./(3600*r); 

Pe4=Tq.*ig(4)*i0.*ua4./(3600*r); 

Pe5=Tq.*ig(5)*i0.*ua5./(3600*r); 

ua=[0:0.35:119]; 

Ff=G*f; 

Fw=CDA*ua.^2/21.15; 

Pf=Ff*ua/3600;  %滚动阻力功率

Pw=Fw.*ua/3600;  %空气阻力功率

Pef=(Pf+Pw)./nT;  %阻力功率与机械效率的比值

Pe=max(Pe1); 

plot(ua1,Pe1,ua2,Pe2,ua3,Pe3,ua4,Pe4,ua5,Pe5,ua,Pef,ua,Pe); 

axis([0 119 0 70]); 

title('汽车功率平衡图'); 

xlabel('ua(km/h)'); 

ylabel('Pe(kw)'); 

gtext('Ⅰ'),gtext('Ⅱ'),gtext('Ⅲ'),gtext('Ⅳ'),gtext('Ⅴ'),gtext('(Pf+Pw)/nt'),gtext('Pe');

3.最高档与次高档等速百公里油耗曲线

程序：

clear 

n=600:200:4000; 

m=9590;g=9.8; 

G=m*g; 

ig=[5.56  2.769  1.4  1.00  0.793]; 

nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; 

L=3.2;a=2.900;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; pg=7.0; 

n0=[815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804]; 

B00=[1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 112.7]; 

B10=[-416.46 -303.98 -1.75 -121.59 -98.3 -73.714 -84.478 -45.291]; 

B20=[72.379 36.657 14.524 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.71113]; 

B30=[-5.8629 -2.0553 -0.51184 -0.18517 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215]; 

B40=[0.17768 0.043072 0.00681 0.0018555 0.000606 0.00035032 0.00028230 -0.000038568]; 

B0=spline(n0,B00,n); %三次样条插值

B1=spline(n0,B10,n); 

B2=spline(n0,B20,n); 

B3=spline(n0,B30,n); 

B4=spline(n0,B40,n);

Ff=G*f; 

ua4=0.377*r*n./ig(4)/i0;%车速

ua5=0.377*r*n./ig(5)/i0;  

Fz4=Ff+CDA*(ua4.^2)/21.15;%滚动阻力与空气阻力之和

Fz5=Ff+CDA*(ua5.^2)/21.15; 

Pe4=Fz4.*ua4./(nT*3.6*1000);  %阻力功率 

Pe5=Fz5.*ua5./(nT*3.6*1000); 

for i=1:18

 %燃油消耗率

end

Q4=Pe4.*b4./(1.02.*ua4.*pg);  %等速百公里的油耗 

Q5=Pe5.*b5./(1.02.*ua5.*pg); 

plot(ua4,Q4,ua5,Q5); 

axis([0 120 0 160]); 

title('最高档与次高档等速百公里油耗曲线'); 

xlabel('ua(km/h)'); 

ylabel('百公里油耗（L/100km）'); 

gtext('Ⅳ'),gtext('Ⅴ');

4.燃油经济性—加速时间曲线

此曲线是用来求解io=5.83情况下的六工况行驶的百公里油耗。

程序

%主程序

i0=[5.17,5.43,5.83,6.17,6.33]; %输入主传动比的数据 

for i=1:1:5 

y(i)=jiasushijian(i0(i));  %求加速时间 

end 

y; 

for i=1:1:5 

b(i)=youhao(i0(i)); %求对应i0的六工况百公里油耗 

end 

b; 

plot(b,y,'+r') 

hold on 

title('燃油经济性—加速时间曲线'); 

xlabel('百公里油耗(L/100km)'); 

ylabel('加速时间s'); 

gtext('i0=5.17'),gtext('i0=5.43'),gtext('i0=5.83'),gtext('i0=6.17'),gtext('i0=6.33'); 

[b1,y1]=ginput(1)

%结果是

b1 =

  1.5421e+003  %该值为i0=5.83时的六工况百公里油耗

y1 =

%子程序

%（1）求加速时间的处理函数 

function y=jiasushijian(i0) %求加速时间的处理函数 

n1=linspace(0,5000); %先求各个档位的驱动力 

nmax=4000;nmin=600;r=0.367;yita=0.85;CDA=2.77;f=0.013;m=9590;g=9.8;G=m*g;ig=[5.56,2.769,1.4,1.00,0.793];%i0=5.83 

uamin(i)=chesu(nmin,r,ig(i),i0); 

delta(i,:)=1+(1.798+3.598+0.218*(ig(i)^2)*(i0^2)*yita)/(3880*r^2);  %求转动质量换算系数 

a(i,:)=1./(delta(i,:).*3880./(Ft(i,:)-F(i,:))); %求出加速度 

F2(i,:)=Ft(i,:)-F(i,:); 

end 

%下面分各个档位进行积分，求出加速时间 

temp1(2,:)=1./a(2,:); 

n1=1; 

for j1=1:1:100 

if ua(3,j1)>max(ua(2,:))&&ua(3,j1)<=70

temp2(1,n1)=ua(3,j1)/3.6; 

temp2(2,n1)=1./a(3,j1); 

n1=n1+1; 

end 

end 

n2=1; 

for j1=1:1:100 

if ua(4,j1)>max(ua(3,:))&&ua(4,j1)<=70;

temp3(1,n2)=ua(4,j1)/3.6; 

temp3(2,n2)=1./a(4,j1); 

n2=n2+1; 

end 

end 

n3=1;

for j1=1:1:100

if ua(5,j1)>max(ua(4,:))&&ua(5,j1)<=70

temp4(1,n3)=ua(5,j1)/3.6; 

temp4(2,n3)=1./a(5,j1); 

n3=n3+1; 

end 

y=temp1(1,1)*temp1(2,1)+qiuji(temp1(1,:),temp1(2,:))+qiuji(temp2(1,:),temp2(2,:))+qiuji(temp3(1,:),temp3(2,:))+qiuji(temp3(1,:),temp3(2,:));

end

%(2)车速

ua=0.377*r.*n/(ig*i0); 

end

%（3）转速

function n=zhuansu(ua,r,ig,i0); %求转速 

n=ig*i0.*ua./(0.377*r);

end

%(4)转矩 

y=-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4; 

end

%(5)驱动力

function y=qudongli(Ttq,ig,i0,yita,r);  %求驱动力函数 

y=(ig*i0*yita.*Ttq)/r; 

end  

%(6)积分函数 

n0=size(x0); 

n=n0(2); 

% figure;plot(x,y); 

p=trapz(x,y)  ; 

end 

%(7) %求不同i0下的六工况油耗 

function b=youhao(i0); 

global f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg B0 B1 B2 B3 B4 n  %声明全局变量 

ig=[5.56,2.769,1.4,1.00,0.793];r=0.367;m=9590;g=9.8;s=1075;

yita=0.85;CDA=2.77;f=0.013;%i0=5.83; 

n0=[815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804]; 

B00=[1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 1129.7]; 

B10=[-416.46 -303.98 -1.75 -121.59 -98.3 -73.714 -84.478 -45.291]; 

B20=[72.379 36.657 14.524 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.71113]; 

B30=[-5.8629 -2.0553 -0.51184 -0.18517 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215]; 

B40=[0.17768 0.043072 0.00681 0.0018555 0.000606 0.00035032 0.00028230 -0.000038568]; 

n=600:1:4000; 

B0=spline(n0,B00,n); 

B1=spline(n0,B10,n); 

B3=spline(n0,B30,n); 

B4=spline(n0,B40,n); 

u五档车速 

b5(i)=B0(i)+B1(i)*P_fw5(i)+B2(i)*(P_fw5(i))^2+B3(i)*(P_fw5(i))^3+B4(i)*(P_fw5(i))^4; 

end 

p7.0N/L 

P_fw5_m=F5_m.*ua5_m./(yita*3.6*1000);  %发动机功率 

Q5_a1=jiasu(40,25,ig(5),0.25,ua5,i0); 

Q5_a2=jiasu(50,40,ig(5),0.2,ua5,i0); 

Q5all=(sum(Q5_m)+Q5_a1+Q5_a2+Q_i)*100/s;  %五档行驶时六工况百公里燃油消耗量 

b=Q5all; 

end

%(8)加速阶段处理函数  

function q=jiasu(umax,umin,ig,a,ua0,i0); 

global f G CDA yita m r If Iw1 Iw2 pg B0 B1 B2 B3 B4 n; %i0 ; 

delta=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig^2*i0^2*yita)/(m*r^2);  

P0=(G*f.*ua0./3600+CDA.*ua0.^3/76140+(delta*m.*ua0/3600)*a)/yita; 

P=(G*f.*ua1/3600+CDA.*ua1.^3/76140+(delta*m.*ua1/3600)*a)/yita; 

b0(i)=B0(i)+B1(i)*P0(i)+B2(i)*(P0(i))^2+B3(i)*(P0(i))^3+B4(i)*(P0(i))^4; 

end 

i=i1(2); 

Qt1=Qt(2:i-1); 

q=(Qt(1)+Qt(i))*dt./2+sum(Qt1)*dt;%求该加速阶段的燃油消耗量

end 

5.经济性评价分析

1）、该发动机在四档情况下的燃油消耗在低速阶段比五档要高，但是其动力性能比五档好，该货车的最高车速就是出现在四档情况下的。

2）燃油消耗量：

a.等速过程有等速行驶时单位时间内的燃油消耗量与整个等速过程行径s（m）行程的燃油消耗量折算成百公里燃油消耗量（L/100Km）

b.等加速行驶工况下燃油消耗量的计算其发动机功率是由空气阻力、加速阻力、滚动阻力功率组成的。主要表现在单位时间燃油消耗量

c.等减速行驶工况下燃油消耗量的计算等于减速行驶的时间与怠速油耗的乘积

d.怠速停车时的燃油消耗量是怠速燃油消耗率与时间的乘积。

e.整个循环工况的百公里燃油消耗量是对于由等速、等加速、等减速、怠速停车等行驶工况下组成的循环。

3）、使用方面

（1）行驶车速方面：汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量Qs最低，高速时随车速增加，QS迅速增加。这是因为在高速行驶时，虽然发动机的负荷率高，但汽车的行驶阻力增加很多而导致百公里油耗增加的缘故。

（2）档位选择方面：在一定道路上，汽车用不同排挡行驶，燃油消耗量是不一样的，显然，在同一道路条件下与车速下，虽然发动机发出的功率是相同的，但档位越低，后备功率越大，发动机的负荷率越低。燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，而使用高档时的情况相反。

（3）挂车的应用：拖带挂车以后，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但以100t*Km计的油耗却下降了。即分摊到每吨货物上的油耗下降了。拖带挂车后节油的原因有：一是带挂车后阻力增加了，发动机的负荷率增加了，使燃油消耗率b下降了，另一个原因是汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整车整备质量之比）较大。

（4）正确的保养与调整：汽车的调整与保养会影响到发动机的性能与汽车的行驶阻力，所以对百公里油耗有相当大的影响。

4）、汽车结构方面

（1）缩减轿车总尺寸和减轻质量

大型轿车费油的原因是大幅度增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。

（2）发动机

发动机中的热损失与机械损失占燃油化学能中的65%左右。显然，发动机是对汽车燃油经济性最有影响的部件。

目前提高发动机经济性的主要途径是：

a、提高现有汽油发动机的热效率与机械效率

b、扩大柴油发动机的应用范围

c、增压化（目前常提供选用的增压汽油机，采用增压的柴油机已很普遍）

d、广泛采用电子计算机控制技术（如电控汽油喷射系统、柴油机的高压共轨系统、可变进气流量控制和可变配气相位的控制）

（3）传动系

传动系的档位增多后，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会，有利于提高燃油经济性。

档数无限的无级变速器，在任何条件下都提供了发动机在最经济状况下工作的可能性。

目前，轿车上得到广泛应用的无级变速器是自动液力变速器。不过，由于液力变矩器的传动效率较低，汽车装用自动液力变速器后，燃油经济性均有所下降。但由于它具有运动平稳，操作方便，乘坐舒适性等优点而受到人们欢迎。近年来，为了节油和进一步提高动力性，自动液力变速器的档数有所增加，一般为4档，在有的档位进行功率分流。即较大部分功率不经过液力变矩器而直接经输出轴输出，高档装有锁止离合器，当离合器锁止时滑转完全消除，提高了传动效率，从而提高了装有液力变速器汽车的燃油经济性。

（4)汽车外形与轮胎

降低CD值是节约燃油的有效途径。

现在公认子午线轮胎的综合性能最好。由于它的滚动阻力小，与一般斜交轮胎相比，可节油6%—8%。

从以上该货车的各性能参数曲线，总体上，该五档货车，四档的性能比五档更好，动力性能体现在最高车速上，四档时货车所能达到的最高车速比五档更高；经济性能主要体现在等速百公里油耗上，四档时的燃油消耗在低速时比五档要高。并且在io=5.83时的六工况百公里油耗为1542.1L/100km.并且燃油经济性曲线是成C字形。

三、设计题目三

一中型货车装有前、后制动器分开的双管路制动系，利用所给的相关参数进行汽车的制动性分析与评价。

1.I曲线与β曲线、f、r曲线

1）I曲线与β曲线

程序：

m=4080;hg=0.845;l=3.950;a=2.000;b=1.950;beta=0.38;g=9.8;G=m*g;

M=9590;Hg=1.170;L=3.950;A=2.900;B=1.050;Beta=0.38;g=9.8;G1=M*g;

Fu1=0:1000:50000;FU1=0:1000:50000;F1=0:1000:50000;

Fu2=1/2*(G/hg*(b^2+4*hg*l/G*Fu1).^0.5-(G*b/hg+2*Fu1));%空载时的I曲线，前后轮制动器制动力的关系曲线

plot(Fu1,Fu2,'r')

hold on

FU2=1/2*(G1/Hg*(B^2+4*Hg*L/G1*FU1).^0.5-(G1*B/Hg+2*FU1)); %满载时的I曲线，前后轮制动器制动力的关系曲线

plot(FU1,FU2)

hold on

F2=(1-beta)/beta*F1;%制动器制动力分配系数β曲线

plot(F1,F2,'g')

title('理想的前后制动器制动力分配曲线与β曲线')

xlabel('Fu1'),ylabel('Fu2')

gtext('I曲线（空载）');gtext('I曲线（满载）');gtext('β曲线');

图：

2）f、r线组

程序：

%空载时的f、r线组程序：

m=4080;hg=0.845;l=3.950;a=2.000;b=1.950;beta=0.38;g=9.8;G=m*g;

M=9590;Hg=1.170;L=3.950;A=2.900;B=1.050;Beta=0.38;g=9.8;G1=M*g;

fai=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9];

for i=1:10

Fxb1fk=0:1000:50000;Fxb1rk=0:1000:50000;

Fxb2fk=(l-fai(i)*hg)/(fai(i)*hg)*Fxb1fk-G*b/hg;%空载时的f线组

Fxb2rk=-1*fai(i)*hg/(l+fai(i)*hg)*Fxb1rk+fai(i)*G*a/(l+fai(i)*hg);%空载时的r线组

plot(Fxb1fk,Fxb2fk,'r')

hold on

plot(Fxb1rk,Fxb2rk)

axis([0 50000 -100000 20000])

end

xlabel('Fxb1')

ylabel('Fxb2')

title('空载时的f、r线组图')

gtext('f线组'),gtext('r线组')

图：

%满载时f、r曲线组的程序：

m=4080;hg=0.845;l=3.950;a=2.000;b=1.950;beta=0.38;g=9.8;G=m*g;

M=9590;Hg=1.170;L=3.950;A=2.900;B=1.050;Beta=0.38;g=9.8;G1=M*g;

fai=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9];

for i=1:10

Fxb1fm=0:2000:50000;Fxb1rm=0:2000:50000;

Fxb2fm=(l-fai(i)*Hg)/(fai(i)*Hg)*Fxb1fm-G1*B/Hg;%满载时的f线组

Fxb2rm=-1*fai(i)*Hg/(l+fai(i)*Hg)*Fxb1rm+fai(i)*G1*A/(l+fai(i)*Hg);%满载时的r线组

plot(Fxb1fm,Fxb2fm,'r')

hold on

plot(Fxb1rm,Fxb2rm)

axis([0 50000 -100000 80000])

end

xlabel('Fxb1')

ylabel('Fxb2')

title('满载时的f、r线组图')

gtext('f线组'),gtext('r线组')

图：

2.利用附着系数与制动效率曲线

利用附着系数曲线与制动效率曲线程序：

m=4080;hg=0.845;l=3.950;a=2.000;b=1.950;beta=0.38;g=9.8;G=m*g;

M=9590;Hg=1.170;L=3.950;A=2.900;B=1.050;Beta=0.38;g=9.8;G1=M*g;

z=0:0.01:1.0;

figure(1)

fai=z;

faifk=beta*z*l./(b+z*hg);%空载时前轴的利用附着系数

faifm=Beta*z*L./(B+z*Hg);%满载时前轴的利用附着系数

fairk=(1-beta)*z*l./(a-z*hg);%空载时后轴的利用附着系数

fairm=(1-Beta)*z*L./(A-z*Hg);%满载时后轴的利用附着系数

plot(z,faifk,'b--',z,faifm,'r',z,fairk,'b--',z,fairm,'r',z,fai,'k')

title('利用附着系数与制动强度的关系曲线')

xlabel('制动强度（z/g）')

ylabel('利用附着系数φ')

gtext('φr(空载)'),gtext('φr(满载)'),gtext('φ=z'),gtext('φf(满载)'),gtext('φf(空载)'); 

figure(2); 

Efk=z./faifk*100;%空载时前轴的制动效率 

Efm=z./faifm*100;%满载时前轴的制动效率 

Erk=z./fairk*100;%空载时后轴的制动效率 

Erm=z./fairm*100;%满载时后轴的制动效率 

plot(faifk,Efk,'b',faifm,Efm,'r',fairk,Erk,'b',fairm,Erm,'r'); 

axis([0 1 0 100]); 

title('前.后制动效率曲线'); 

xlabel('附着系数φ'); 

ylabel('制动效率%'); 

gtext('Ef'),gtext('Er'),gtext('Er'),gtext('满载'),gtext('空载');

图：

3.计算制动距离

制动距离程序：

m=4080;hg=0.845;l=3.950;a=2.000;b=1.950;beta=0.38;g=9.8;G=m*g;

M=9590;Hg=1.170;L=3.950;A=2.900;B=1.050;Beta=0.38;g=9.8;G1=M*g;

t1=0.02;t2=0.02;ua0=30;fai=0.80;

z=0:0.01:1.0;

faifk=beta*z*l./(b+z*hg);%空载时前轴的利用附着系数φf

faifm=Beta*z*L./(B+z*Hg);%满载时前轴的利用附着系数φf

fairk=(1-beta)*z*l./(a-z*hg);%空载时后轴的利用附着系数φr

fairm=(1-Beta)*z*L./(A-z*Hg);%满载时后轴的利用附着系数φr

Efk=z./faifk*100;%空载时前轴的制动效率 

Efm=z./faifm*100;%满载时前轴的制动效率 

Erk=z./fairk*100;%空载时后轴的制动效率 

Erm=z./fairm*100;%满载时后轴的制动效率 

ak1=Erk(81)*g*fai/100; %由制动效率曲线可知，当φ=0.8时，制动效率都是采用后轴制动效率

am1=Erm(81)*g*fai/100; 

Sk1=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*ak1);%制动距离 

Sm1=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*am1); 

disp('空载时，汽车制动距离Sk1='); 

disp(Sk1); 

disp('满载时，汽车制动距离Sm1='); 

disp(Sm1); 

ak2=fai*g*a/(l+fai*hg); 

am2=fai*g*A/(L+fai*Hg); 

ak3=fai*g*b/(l-fai*hg); 

am3=fai*g*B/(L-fai*Hg); 

Sk2=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*ak2);%制动距离 

Sm2=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*am2); 

Sk3=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*ak3); 

Sm3=(t1+t2/2)*ua0/3.6+ua0^2/(25.92*am3); 

disp('空载时，前制动器损坏，汽车制动距离Sk2='); 

disp(Sk2); 

disp('满载时，前制动器损坏，汽车制动距离Sm2='); 

disp(Sm2); 

disp('空载时，后制动器损坏，汽车制动距离Sk3='); 

disp(Sk3); 

disp('满载时，后制动器损坏，汽车制动距离Sm3='); 

disp(Sm3); 

%结果是

空载时，汽车制动距离Sk1=

满载时，汽车制动距离Sm1=

空载时，前制动器损坏，汽车制动距离Sk2=

满载时，前制动器损坏，汽车制动距离Sm2=

空载时，后制动器损坏，汽车制动距离Sk3=

满载时，后制动器损坏，汽车制动距离Sm3=

心得体会

 通过本周的汽车理论课程设计让我熟悉了，汽车的三大特性：动力性、燃油经济性以及制动性。以及这三种的特性的评价指标，即评价动力性的指标是最高车速、加速时间以及汽车的最大爬坡度；评价燃油经济性的指标是等速行驶的百公里燃油消耗量以及循环工况行驶下的百公里油耗；评价制动性的指标是制动效能、制动效能的恒定性以及制动时汽车的方向稳定性。

    此次课程设计，可以说是汽车用MATLAB的简单建模分析，通过驱动力—行驶阻力平衡图以及功率平衡图了解了汽车最高车速的确定以及汽车驱动条件和后备功率的实际应用，通过对该货车的动力性、燃油经济性以及制动性的分析时，需注意各种工况下的汽车各种性能指标的变化，尤其在制动时，前轮制动失效货车后轮制动失效，以及前后轮制动时先后抱死和同时抱死各种情况下的制动距离的变化和制动减速度的变化。

    本次课程设计让我初步了解到汽车模型的建立与MATLAB的关系，为以后的深入了解打下了一定的基础。

参考资料

[1].蒋珉.MATLAB程序设计及应用[M].北京邮电大学出版社

[2].余志生.汽车理论[M].清华大学，机械工业出版社

[3].基于MATLAB仿真的汽车动力性实验[J].武汉理工大学