《汽車?yán)碚摗吩O(shè)計(jì)報(bào)告汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬學(xué) 號姓 名 張少波一學(xué) 院 交通學(xué)院班 級 車輛本1501班201汽車驅(qū)動力圖1.1汽車驅(qū)動力圖簡介1.2汽車驅(qū)動力圖2汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖2.1汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖簡介2.1.1滾動阻力2.1.2空氣阻力2.2汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖3汽車爬坡度圖3.1汽車爬坡度圖簡介3.2汽車爬坡度圖4汽車加速度圖4.1汽車加速度圖簡介4.2汽車加速度圖5汽車動力特性圖5.1汽車動力特性圖簡介5.2汽車動力特性圖6汽車功率平衡圖6.1汽車功率平衡圖簡介6.2汽車功率平衡圖TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"7汽車百公里油耗圖 7\o"CurrentDocument"7.1汽車百公里油耗圖簡介 77.2汽車百公里油耗圖 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 8\o"CurrentDocument"附錄 8汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬張少波（）摘要：通過MATLAB計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬，模擬得出汽車的各種特性曲線。包括：驅(qū)動力圖，驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖，爬坡度圖，加速度圖，動力特性圖，功率平衡圖，百公里油耗圖。同時(shí)對汽車特性曲線的計(jì)算公式加以統(tǒng)計(jì)匯總學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞：驅(qū)動力圖，驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖，爬坡度圖，加速度圖，動力特性圖，功率平衡圖，百公里油耗圖，汽車特性曲線的計(jì)算公式1汽車驅(qū)動力圖1.1汽車驅(qū)動力圖簡介驅(qū)動力是由發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)傳至驅(qū)動輪上得到的。汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪上。此時(shí)作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩Tt產(chǎn)生一對地面的圓周力F0,地面對驅(qū)動輪的反作用力F（方向與F°相反）既是驅(qū)動汽車的外力，此外力稱為汽車的驅(qū)動力。其數(shù)值為°TOC\o"1-5"\h\zT 、F=— （1.1）tr式中，Tt為作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩；r為車輪半徑。作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩Tt是由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系傳至車輪上的。若令T切表示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，ig表示變速器的傳動比，io表示主減速器的傳動比fT表示傳動系的機(jī)械效率，則有 °' T=Tiin （1.2）. ■' - . ■'-. ttqg0T對于裝有分動器、輪邊減速器、液力傳動等裝置的汽車，上式應(yīng)計(jì)入相應(yīng)的傳動比和機(jī)械效率。因此驅(qū)動力為T=s0"t （1.3）tr汽油發(fā)動機(jī)使用外特性的Tq-n曲線的擬合公式為（1.4）一般用根據(jù)發(fā)動機(jī)外特性確定的驅(qū)動力與車速之間的函數(shù)關(guān)系曲線Ft-ua來全面表示汽車的驅(qū)動力，稱為汽車的驅(qū)動力圖。設(shè)計(jì)中的汽車有了發(fā)動機(jī)的外特性曲線、傳動系的傳動比、傳動效率、車輪半徑等參數(shù)后，即可用式（1.1）求出各個(gè)檔位的Ft值，再根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間轉(zhuǎn)換關(guān)系求出七，即可求得各個(gè)檔位的F于u曲線。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為ta rnu=0.377^ （1.5）a ii式中，u為汽車行駛速度（km/h）;n為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）;r為車輪半徑（m）;ig為變速器傳動比；i。為主減速器傳動比。另：實(shí)際行駛中，發(fā)動機(jī)常在節(jié)氣門部分開啟下工作，相應(yīng)的驅(qū)動力要比它小。1.2汽車驅(qū)動力圖其車輛基本參數(shù)見附錄1，其Matlab程序見附錄2。附圖：2汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖2.1汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖簡介汽車在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。滾動阻力以符號Ff表示，空氣阻力以符號Fw表示。當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服重力沿坡道的分力，稱為坡道阻力，以符號Fi表示。汽車加速行駛時(shí)還需要克服加速阻力，以符號七表示。因此，汽車行駛的總阻力為￡F=F+F+F+F （2.1）在汽車驅(qū)動力圖上把汽車行駛中經(jīng)常遇到的滾動阻力和空氣阻力一并畫出，做出汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖。2.1.1滾動阻力滾動阻力等于滾動阻力系數(shù)與車輪負(fù)載之乘積。即F=Wf （2.2）其中滾動阻力系數(shù)由試驗(yàn)確定。滾動阻力系數(shù)與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。這里選取滾動阻力系數(shù)為良好的瀝青或混凝土路面滾動阻力系數(shù)。（詳見附錄1）。2.1.2空氣阻力汽車直線行駛時(shí)受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。此處討論無風(fēng)條件下汽車的運(yùn)動，空氣阻力計(jì)算公式為CAu2F=a: （2.3）式中，A為迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積（m2）；CD為空氣阻力系數(shù)；ua2為車速，km/h。（詳見附錄1）。2.2汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖其車輛基本參數(shù)見附錄1，其Matlab程序見附錄3。3汽車爬坡度圖3.1汽車爬坡度圖簡介汽車的上坡能力是用滿載（或某一載質(zhì)量）時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度七成表示的。另外、x代表了汽車的極限爬坡能力，它應(yīng)比實(shí)際行駛中遇到的道路最大坡度超出很多，這是因?yàn)閼?yīng)考慮到在實(shí)際坡道行駛時(shí)，在坡道上停車后順利起步加速、克服松軟坡道路面的大阻力、克服坡道上崎嶇不平路面的局部大阻力等要求的緣故。也可以理解汽車的爬坡能力，指汽車在良好路面上克服F+F后的余力全部fw用來（即等速）克服坡度阻力時(shí)能爬上的坡度。因此F「F"（Ff+F） （3.1）一般汽車最大爬坡度達(dá)30%左右，因此利用汽車行駛方程式確定1檔及低檔爬坡能力時(shí)，應(yīng)采用Gsina作為坡道阻力，即上式應(yīng)為（3.2）即 a=arcsm七近*■ （3.3）根據(jù)驅(qū)動力-行駛阻力圖求出汽車能爬上之坡道角，相應(yīng)地根據(jù)tana=i可求出坡度值。3.2汽車爬坡度圖其車輛基本參數(shù)見附錄1,其Matlab程序見附錄4。4汽車加速度圖4.1汽車加速度圖簡介汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時(shí)能產(chǎn)生的加速度來評價(jià)。而汽車加速行駛時(shí)，需克服的其質(zhì)量加速運(yùn)動時(shí)的慣性力，就是加速阻力Fj。汽車的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量兩部分。為了簡易計(jì)算旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，常用系數(shù)8作為計(jì)算計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力偶矩后的汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。8主要與飛輪的轉(zhuǎn)動慣量、車輪的轉(zhuǎn)動慣量以及傳動系的傳動比有關(guān)。其公式如下：8=1+L^Lw+—‘U；沼t （4.D式中，Iw為車輪的轉(zhuǎn)動慣量2（kgmm2）r2；If為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量（kg?m2）；i0為主傳動比；ig為變速器的速比。 '汽車加速時(shí)其驅(qū)動力需全力加速，即坡道阻力為0。

4.2汽車加速度圖其車輛基本參數(shù)見附錄1,其Matlab程序見附錄5。5汽車動力特性圖5.1汽車動力特性圖簡介用動力特性圖來分析汽車動力性。將汽車行駛方程兩邊除以汽車重力并整理如下：(5.1)(5.2)(5.3)F=七+(5.1)(5.2)(5.3)令 為汽車的動力因數(shù)并以符號強(qiáng)示，則G bdt汽車在各檔下的動力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線稱為動力特性圖。5.2汽車動力特性圖其車輛基本參數(shù)見附錄1，其Matlab程序見附錄6。6汽車功率平衡圖6.1汽車功率平衡圖簡介［正文部分用宋體小四號］在汽車行駛的每一瞬間，發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率始終等于機(jī)械傳動損失功率與全部運(yùn)動阻力多消耗的功率。汽車運(yùn)動阻力所消耗的功率有滾動阻力功率Pf、空氣阻力功率Pw、坡度阻力功率Pj及加速阻力功率P.O將汽車行駛方程式兩邊乘以行駛車速ua，并經(jīng)單位換算整理出汽車功率平衡方程式（式中功率單位為kw），如下a（6.1）將汽車經(jīng)常遇到的阻力功率上（Pf+Pw）。發(fā)動機(jī)功率對車速的曲線繪制。得到汽車功率平衡圖。 "T6.2汽車功率平衡圖其車輛基本參數(shù)見附錄1，其Matlab程序見附錄7o7汽車百公里油耗圖7.1汽車百公里油耗圖簡介［正文部分用宋體小四號］根據(jù)參考文獻(xiàn)［1］,等速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算。在萬有特性圖上有等燃油消耗率曲線。根據(jù)曲線可以確定發(fā)動機(jī)在一定轉(zhuǎn)速n,發(fā)出一定功率Pe時(shí)的燃油消耗率b。b=B+BP+BP2+BP3+BP4 (7.1)1 0 1e2e3e4e(7.2)(7.3)7.2汽車百公里油耗圖其車輛基本參數(shù)見附錄1，其Matlab程序見附錄8。參考文獻(xiàn)［1］余志生.汽車?yán)碚摚跰］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3.附錄附錄1車輛基本參數(shù)為發(fā)動機(jī)最低轉(zhuǎn)速600r/min,最高轉(zhuǎn)速4000r/min,裝載質(zhì)量2000kg，整車整備質(zhì)量1800kg，車輪半徑0.367m，傳動系效率0.85,滾動阻力系數(shù)0.013，空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積之積為2.77m2，主減速器傳動比5.83，飛輪轉(zhuǎn)動慣量0.218kgm2，前輪總轉(zhuǎn)動慣量為1.798kgm2，后輪總的轉(zhuǎn)動慣量為3.598kgm2,軸距為3.2m質(zhì)心至前軸距離1.947m，質(zhì)心高0.9m，四擋變速器的變速比分別為6.09，3.09，1.71，1。附錄2closeall;n=linspace(600,4000,100);%設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍(linspace(x1,x2,N)在x1x2范圍內(nèi)選取N個(gè)點(diǎn)，均分。)ua1=0.377*0.367火n/(5.83*6.09);%公式計(jì)算各檔車速范圍ua2=0.377*0.367火n/(5.83*3.09);ua3=0.377*0.367火n/(5.83*1.71);ua4=0.377*0.367火n/(5.83*1);Ttq=(-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4);%?Ttq-n曲線擬合公式x1=6.09;x2=3.09;x3=1.71;x4=1;Ft1=x1火Ttq*5.83*0.85/0.367;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的驅(qū)動力Ft2=x2火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft3=x3火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft4=x4火Ttq*5.83*0.85/0.367;plot(ua1,Ft1,'g',ua2,Ft2,'r',ua3,Ft3,'y',ua4,Ft4,'b');%汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖xlabel('ua/(km/h)');%汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖ylabel('F/N');legend('1','2','3','4');gridon;title('汽車驅(qū)動力圖');附錄3closeall;n=linspace(600,4000);%設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍ua1=0.377*0.367火n/(5.83*6.09);%公式計(jì)算各檔車速范圍ua2=0.377*0.367火n/(5.83*3.09);ua3=0.377*0.367火n/(5.83*1.71);ua4=0.377*0.367火n/(5.83*1);Ttq=(-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4);%?Ttq-n曲線擬合公式x1=6.09;x2=3.09;x3=1.71;x4=1;Ft1=x1火Ttq*5.83*0.85/0.367;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的驅(qū)動力Ft2=x2火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft3=x3火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft4=x4火Ttq*5.83*0.85/0.367;F1=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua1.八2;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)的各個(gè)車速下的行駛阻力F2=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua2.八2;F3=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua3.八2;F4=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua4.八2;plot(ua1,Ft1,'g',ua2,Ft2,'b',ua3,Ft3,'y',ua4,Ft4,'m',ua1,F1,'r',ua2,F2,'r',ua3,F3,'r',ua4,F4,'r');%汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖？xlabel('ua/(km/h)');%汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖ylabel('F/N');legend('1','2','3','4','行駛阻力');gridon;title('汽車驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖');附錄4closeall;n=600:10:4000;Tq=-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4;m=3800;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[6.093.091.711];nT=0.85;%傳動系效率r=0.367;%車輪半徑f=0.013;%滾動阻力系數(shù)CDA=2.77;%空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積之積i0=5.83;%主減速器傳動比L=3.2;%軸距a=1.947;%質(zhì)心至前軸距離hg=0.9;%質(zhì)心高If=0.218;%飛輪轉(zhuǎn)動慣量Iw1=1.798;%前輪總轉(zhuǎn)動慣量Iw2=3.598;%后輪總轉(zhuǎn)動慣量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;ua1=0.377火r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377火r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377火r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377火r*n/ig(4)/i0;Fw1=CDA*ua1.八2/21.15;Fw2=CDA*ua2.八2/21.15;Fw3=CDA*ua3.八2/21.15;Fw4=CDA*ua4.八2/21.15;Ff=G*f;i1=asin((Ft1-Ff-Fw1)/G);i2=asin((Ft2-Ff-Fw2)/G);i3=asin((Ft3-Ff-Fw3)/G);i4=asin((Ft4-Ff-Fw4)/G);plot(ua1,i1,ua2,i2,ua3,i3,ua4,i4);title('汽車的爬坡度圖');xlabel('ua/(km*h八-1)');ylabel('i/%');legend('1','2','3','4');gridon;附錄5closeall;n=600:10:4000;Tq=-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[6.093.091.711.00];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;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;ua1=0.377火r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377火r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377火r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377火r*n/ig(4)/i0;Fw1=CDA*ua1.八2/21.15;Fw2=CDA*ua2.八2/21.15;Fw3=CDA*ua3.八2/21.15;Fw4=CDA*ua4.八2/21.15;Ff=G*f;deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r八2)+(If*ig(1)八2火i0八2*nT)/(m*r八2);%汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r八2)+(If*ig(2)八2火i0八2*nT)/(m*r八2);deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r八2)+(If*ig(3)八2火i0八2*nT)/(m*r八2);deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r八2)+(If*ig(4)八2火i0八2*nT)/(m*r八2);a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3火m);a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4火m);plot(ua1,a1,ua2,a2,ua3,a3,ua4,a4);title('汽車的行駛加速度曲線,);xlabel('ua/(km*h八-1)');ylabel('a/(m*s八-2)');legend('1','2','3','4');gridon;附錄6closeall;n=linspace(600,4000);%設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍ua1=0.377*0.367火n/(5.83*6.09);%公式計(jì)算各檔車速范圍ua2=0.377*0.367火n/(5.83*3.09);ua3=0.377*0.367火n/(5.83*1.71);ua4=0.377*0.367火n/(5.83*1.00);Ttq=(-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4);%Ttq-n曲線擬合公式m=3800;g=9.8;G=m*g;x1=6.69;x2=3.09;x3=1.71;x4=1;Ft1=x1火Ttq*5.83*0.85/0.367;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的驅(qū)動力Ft2=x2火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft3=x3火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft4=x4火Ttq*5.83*0.85/0.367;F1=(2.77/21.15)*ua1.八2;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)的各個(gè)車速下的空氣阻力F2=(2.77/21.15)*ua2.八2;F3=(2.77/21.15)*ua3.八2;F4=(2.77/21.15)*ua4.八2;D1=(Ft1-F1)/G;D2=(Ft2-F2)/G;D3=(Ft2-F2)/G;D4=(Ft3-F3)/G;plot(ua1,D1,ua2,D2,ua3,D3,ua4,D4);title('汽車的動力特性圖');xlabel('ua/(km*h八-1)');ylabel('D');legend('1','2','3,,'4')gridon;附錄7closeall;n=linspace(600,4000);%設(shè)定轉(zhuǎn)速范圍?ua1=0.377*0.367火n/(5.83*6.09);%公式計(jì)算各檔車速范圍？ua2=0.377*0.367火n/(5.83*3.09);ua3=0.377*0.367火n/(5.83*1.71);ua4=0.377*0.367火n/(5.83*1.00);Ttq=(-19.13+259.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).八2+40.874*(n/1000).八3-3.8445*(n/1000).八4);%?Ttq-n?曲線擬合公式？x1=6.09;x2=3.09;x3=1.71;x4=1;Ft1=x1火Ttq*5.83*0.85/0.367;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的驅(qū)動力？Ft2=x2火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft3=x3火Ttq*5.83*0.85/0.367;Ft4=x4火Ttq*5.83*0.85/0.367;F1=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua1.八2;%公式計(jì)算各檔對應(yīng)的各個(gè)車速下的行駛阻力?F2=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua2.八2;F3=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua3.八2;F4=3800*9.8*0.013+(2.77/21.15)*ua4.八2;Pe1=Ft1.*ua1./(3600*0.85);%計(jì)算各檔對應(yīng)轉(zhuǎn)速下的功率？Pe2=Ft2.*ua2./(3600*0.85);Pe3=Ft3.*ua3./(3600*0.85);Pe4=Ft4.*ua4./(3600*0.85);P1=F1.*ua1./(3600*0.85);%計(jì)算各檔對應(yīng)的各個(gè)車速下的行駛阻力功率？P2=F2.*ua2./(3600*0.85);P3=F3.*ua3./(3600*0.85);P4=F4.*ua4./(3600*0.85);plot(ua1,Pe1,'b',ua2,Pe2,'y',ua3,Pe3,'m',ua4,Pe4,'y',ua1,P1,'r',ua2,P2,'r',ua3,P3,'r',ua4,P4,'r');%汽車功率平衡圖？？xlabel('ua/(k