汽车运用工程大作业.docx
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汽车运用工程大作业
汽车运用工程大作业
1汽车动力性计算(加速性能、最高车速、动力因素一加速时间和加速距离)
已知:
发动机外特性、装载质量、整备质量、总质量、车轮半径、传动系效率、滚动阻力系数、
空气阻力系数X迎风面积、主减速器速比飞轮转动惯量、两个前轮转动惯量、四个后轮转动惯量、
变速器速比、轴距、质心至前轴距离、质心高度。
例如,已知数据如下表:
项目
单位
数值
装载质量
kg
1995
整备质量
kg
1700
总质量
kg
3695
车轮半径
m
0.37
传动系效率
0.87
滚动阻力系数
0.012
空气阻力系数X迎风面积
2
m
2.60
主减速器速比
5.83
飞轮转动惯量
kgm2
0.22
两前轮转动惯量
2
kgm
1.80
四后轮转动惯量
kgm2
3.60
轴距
m
3.40
质心至前轴距离
m
2.0
质心高度
m
0.9
变速器速比
变速器
I档
II档
III档
IV档
V档
四档
6.12
3.11
1.69
1.00
五档
3.55
2.77
1.65
1.00
0.83
发动机外特性Tq=a+ai(n/c)+a2(n/c)2+g(n/c)3+a3(n/c)
参数
a
a1
a2
a2
as
c
数值
-19.31
296
-165
40.9
-3.85
1000
1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图;
2)求汽车的最高车速、最大爬坡度;
3)绘制加速度倒数曲线
4)用图解法或编程绘制汽车动力因数特性曲线
5)图解手工绘制II档起步,加速至70km/h的车速一时间曲线以及距离一时间曲线
1、绘制汽车驱动利于行驶阻力平衡图
m1=1995;m2=1700;mz=3695;
g=9.81;
f=0.0125-0.0025;
nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
n=600:
1:
4600;
i0=5.83;
ig仁6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
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);
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c)92+a3*(n/c)93+a4*(n/c)44;
ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fz仁mz.*g.*f+cda*ua1.A2/21.15;%fz=Ff+Fw
fz2=mz.*g.*f+cda*ua2.A2/21.15;
fz3=mz.*g.*f+cda*ua3.A2/21.15;
fz4=mz.*g.*f+cda*ua4.A2/21.15;
Plot(ua1,ft1,ua2,ft2,ua3,ft3,ua4,ft4,ua1,fz1,ua2,fz2,ua3,fz3,ua4,fz4);
title('驱动力与行驶阻力平衡图');
Xlabel('ua(km/h)');
Ylabel('ft(N)');gtext('Ftl')gtext('Ft2')gtext('Ft3')gtext('Ft4')gtext('Ff+Fw')
驱动力与行驶阻力平衡图
ua(km/h)
2、求汽车的最高车速、最大爬坡度
1)汽车的最高车速
当Ft=Ff+Fw时,汽车处于稳定状态,并达到最高车速
用matlab对驱动力与行驶阻力图进行放大处理可得交点坐标为(106.53,1757.68)
因此,uamax=106.53km/h
2)最大爬坡度
一档时有最大爬坡度,用matlab对驱动力与行驶阻力图进行放大处理可得
当ua=8.56km/h时,Ft1-(Ff+Fw)最大值。
m仁1995;m2=1700;mz=3695;
g=9.81;
f=0.0125-0.0025;
nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
i0=5.83;
ig仁6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
ua1=8.56;
n=ua1.*ig1.*i0/(0.377.*r);
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c)92+a3*(n/c)93+a4*(n/c)44;ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r
fz仁mz.*g.*f+cda*ua1.A2/21.15%fz=Ff+Fw
输出:
ft1=15415N
fz1=371.4871N
i=tana=tan[arcsin(ft1-fz1)/(mz.*g)]
可知:
a=24.02°.
i=tana=0.44
3、绘制加速度倒数曲线
n=600:
1:
4000;
r=0.37;
nt=0.87+0.025;
f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;
CDA=2.60;
If=0.22;Iw1=1.80;Iw2=3.60;
i0=5.83;
ig1=6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
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);a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c)92+a3*(n/c)93+a4*(n/c)44;
b1=1+(Iw1+Iw2)./(m.*r.A2)+(If.*ig1.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r92);b2=1+(Iw1+Iw2)./(m.*r.A2)+(If.*ig2.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);b3=1+(Iw1+Iw2)./(m.*r.A2)+(If.*ig3.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);b4=1+(Iw1+Iw2)./(m.*r.A2)+(If.*ig4.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);ft1=tq.*ig1.*i0.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fw1=CDA.*(ua1.A2)/21.15;
fw2=CDA.*(ua2.A2)/21.15;
fw3=CDA.*(ua3.A2)/21.15;
fw4=CDA.*(ua4.A2)/21.15;
D1=(ft1-fw1)./G;
D2=(ft2-fw2)./G;
D3=(ft3-fw3)./G;
D4=(ft4-fw4)./G;
a1=g.*(D1-f)/b1;
a2=g.*(D2-f)/b2;
a3=g.*(D3-f)/b3;
a4=g.*(D4-f)/b4;
Plot(ua1,1./a1,ua2,1./a2,ua3,1./a3,ua4,1./a4);
title('加速度倒数曲线图');
Xlabel('ua(km/h)');
Ylabel('1/a(m/sA2)');
gtext('1/a1')
gtext('1/a2')
gtext('1/a3')
gtext('1/a4')
加速度倒数曲线图
ua(km/h)
4、用图解法或编程绘制汽车动力因数特性曲线
n=600:
1:
4000;
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;CDA=2.60;
lf=0.22;lw1=1.80;lw2=3.60;
i0=5.83;ig1=6.12;ig2=3.11;ig3=1.69;ig4=1.00;
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);
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c).A2+a3*(n/c).A3+a4*(n/c).A4;
b1=1+(lw1+lw2)./(m.*r.A2)+(lf.*ig142.*iO.A2.*nt)/(m.*r.A2);
b2=1+(lw1+lw2)./(m.*r.A2)+(lf.*ig242.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);
b3=1+(lw1+lw2)./(m.*r.A2)+(lf.*ig3.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);
b4=1+(lw1+lw2)./(m.*r.A2)+(lf.*ig4.A2.*i0.A2.*nt)/(m.*r.A2);
ft1=tq.*ig1.*iO.*nt/r;
ft2=tq.*ig2.*i0.*nt/r;
ft3=tq.*ig3.*i0.*nt/r;
ft4=tq.*ig4.*i0.*nt/r;
fw1=CDA.*(ua1.A2)/21.15;
fw2=CDA.*(ua2.A2)/21.15;
fw3=CDA.*(ua3.A2)/21.15;
fw4=CDA.*(ua4.A2)/21.15;
D1=(ft1-fw1)./G;
D2=(ft2-fw2)./G;
D3=(ft3-fw3)./G;
D4=(ft4-fw4)./G;
plot(ua1,D1,ua2,D2,ua3,D3,ua4,D4)
title('汽车动力特性图');
Xlabel('ua(km/h)');
Ylabel('D');
gtext('I')
gtext('n')
gtext('川')
gtext('IV')
汽车动力特性图
□a(km/h)
5、图解手工绘制n档起步,加速至70km/h的车速一时间曲线以及距离--时间曲线
m=3695;g=9.8;G=m*g;
nmin=600;nmax=4500;
ig=[6.123.111.691.00];i0=5.83;
nt=0.87+0.025;
f=0.012-0.0025;
r=0.37;
cda=2.60;
If=0.22;Iw1=1.80;Iw2=3.60;
u1=0.377*r*nmin./ig/i0;
u2=0.377*r*nmax./ig/i0;
deta=0*ig;
fori=1:
4
deta(i)=1+(lw1+lw2)/(m*rA2)+(lf*(ig(i)F2*iOA2*nt)/(mW2);
end
ua=[6:
0.01:
99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;
Ff=G*f;
Fw=cda*ua.A2/21.15;
fori=1:
N
k=i;
ifua(i)<=u2
(2)n=ua(i)*(ig
(2)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)A2+40.874*(n/1000)A3-3.8445*(n/1000)A4;
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;
elseifua(i)<=u2(3)n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)A2+40.874*(n/1000)A3-3.8445*(n/1000)A4;
Ft=Tq*ig(3)*i0*nt/r;
inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));
delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;
elsen=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)A2+40.874*(n/1000)A3-3.8445*(n/1000)A4;
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;
end
a=delta(1:
k);
t(i)=sum(a);
end
plot(t,ua);
axis([030080]);
title('汽车n档起步加速至70km/h的车速--时间曲线');
xlabel('时间t(s)');
ylabel('速度ua(km/h)');
zoomon
[x,y]=ginput
(1);
zoomoff;
disp('汽车n档起步加速至70km/h的加速时间');disp(x);disp('s');汽车n档起步加速至70km/h的加速时间t=20.0115s
汽车II档起歩加速至70km/h的车速-时间曲线
时间t(s)
2汽车燃料经济性计算(等速、多工况)
例如,已知汽车结构参数同题1,负荷特性拟合公式为
234
b=BoBiPeB2F2B3PeB4Pe
1
N/(rmin-)
B
B2
B4
820
1427
-416
72
-6.0
0.18
1200
1355
-304
37
-2.05
0.043
1600
1284
-190
15
-0.51
0.007
2000
1123
-121.6
7.0
-0.185
0.0019
2600
1141
-99
4.5
-0.091
0.0007
3000
1051
-74
2.86
-0.051
0.00035
3400
1233
-85
3.0
-0.0475
0.0003
3880
1130
-45
0.71
-0.0008
-0.00004
怠速油耗为0.3ml/s(400r/min),求
1)汽车功率平衡图;
2)最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。
3)按6工况循环行驶的百公里油耗。
计算中确定燃油消耗率值b时,若发动机转速与负荷
特性中给定的转速不相等,可根据相邻转速的两根曲线用插值法求得。
1、汽车功率平衡图
m=3695;
g=9.8;
r=0.37;
nt=0.87+0.025;
f=0.0125-0.0025;
cda=2.60;
If=0.22;lw1=1.80;lw2=3.60;
i0=5.83;
ig=[6.123.111.691.00];
fori=1:
79
n(i)=(i+11)*50;
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
Tq(i)=a+a1*(n(i)/c)+a2*(n(i)/c).A2+a3*(n(i)/c)43+a4*(n(i)/c)94;end
forj=1:
4
fori=1:
79
ua(i,j)=0.377.*r.*n(i)/(ig(j).*i0);
Pe(i,j)=Tq(i).*ig(j).*iO.*nt.*ua(i,j)/(3600.*r);
Pfw(i,j)=(m.*g.*f.*ua(i,j)/3600+cda.*ua(i,j)A3/76140)/nt;
end
end
plot(ua,Pe,ua,Pfw)
title('功率平衡图');
xlabel('ua(km/h)');ylabel('Pe,Pfw(kw)');gtext('I')
gtext('n')
gtext('川')gtext('IV')
gtext('(Pf+Pw)/nt')
功率平衡图
ua(km/h)
2、最高档与次高档的等速百公里油耗曲线
1)最高档等速百公里油耗曲线
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;
m=3695;g=9.81;G=m.*g;
cda=2.60;pg=7.12;
i0=5.83;ig3=1.69;ig4=1;
n=[8001200160020002600300034003800];
B0=[14271355128411231141105112331130];
B仁[-416-304-190-121.6-99-74-85-45];
B2=[7237157.04.52.863.00.71];
B3=[-6.0-2.05-0.51-0.185-0.091-0.051-0.0475-0.0008];
B4=[0.180.0430.0070.00190.00070.000350.0003-0.00004];
ua=(0.377*r*n)/(ig4*i0);
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c)92+a3*(n/c)93+a4*(n/c)44;
P=(1/nt)*(G*f*ua/3600+cda*ua.A3/76140);
b=B0+B1.*P+B2.*P.A2+B3.*P.A3+B4.*P.A4;
Qs=P.*b./(1.02*ua*pg);
b=polyfit(ua,Qs,3);
ua4=8:
1:
100;
f=polyval(b,ua4);
figure;
plot(ua,Qs,'k.',ua4,f,'LineWidth',2);
title('汽车最高档等速百公里油耗曲线');
xlabel('ua/(km/h)');
ylabel('Qs/[1/L(100km)]');
汽车最高档等速百公里油耗曲线
21
2D
19
18
17
16
15
14
13
12
11“wf““巾“““
0102030405060708090100
ua/(km/h)
16
2)次高档等速百公里油耗曲线
r=0.37;nt=0.87+0.025;f=0.0125-0.0025;m=3695;g=9.81;G=m.*g;cda=2.60;pg=7.12;i0=5.83;ig3=1.69;ig4=1;n=[8001200160020002400280032003600];
B0=[14271355128411231141105112331130];
B仁[-416-304-190-121.6-99-74-85-45];
B2=[7237157.04.52.863.00.71];
B3=[-6.0-2.05-0.51-0.185-0.091-0.051-0.0475-0.0008];
B4=[0.180.0430.0070.00190.00070.000350.0003-0.00004];ua=(0.377*r*n)/(ig3*i0);
a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
tq=a+a1*(n/c)+a2*(n/c)92+a3*(n/c)93+a4*(n/c)44;
P=(1/nt)*(G*f*ua/3600+cda*ua.A3/76140);b=B0+B1.*P+B2.*P.A2+B3.*P.A3+B4.*P.A4;
Qs=P.*b./(1.02*ua*pg);
b=polyfit(ua,Qs,3);
ua3=8:
1:
55;
f=polyval(b,ua3);
figure;
plot(ua,Qs,'k.',ua3,f,'LineWidth',2);
title('汽车次高档等速百公里油耗曲线');
xlabel('ua/(km/h)');ylabel('Qs/[1/L(100km)]');
汽车次高档等速百公里油耗曲线
24
23
22
21
20
19
18
17
3、按6工况循环形式的百公里耗油clear;
m=3695;g=9.81;G=m*g;
pg=7.00;
Iw1=1.80;Iw2=3.60;Iw=Iw1+Iw2;
If=0.22;
f=0.0125-0.0025;nt=0.87+0.025;
cda=2.60;
r=0.37;
i0=5.83;
ig=[3.552.771.651.000.83];a=-19.31;a1=296;a2=-165;a3=40.9;a4=-3.85;
c=1000;
fori=1:
137,
n(i)=(i+23)*25;
end
fori=1:
137,
Tq(i)=a+a1*(n(i)/c)+a2*(n(i)/c)42+a3*(n(i)/c)43+a4*(n(i)/c)94;
end
forj=1:
5
fori=1:
137ua(i,j)=0.377*r*n(i)/ig(j)/i0;
Pz(i,j)=(G*f*ua(i,j)/3600+cda*ua(i,j)A3/76140)/nt;
end
end
n0=[8151207161420122603300634033804];
B0=[14271355128411231141105112331130];
B1=[-416-304-190-121.6-99-74-85-45];
B2=[7237157.04.52.863.00.71];
B3=[-6.0-2.05-0.51-0.185-0.091-0.051-0.0475-0.0008];
B4=[0.180.0430.0070.00190.00070.000350.0003-0.00004];forj=1:
5
fori=1:
8
Tq(i)=a+a1*(n0(i)/c)+a2*(nO(i)/c)42+a3*(nO(i)/c)43+a4*(n0(i)/c)44;ub(i,j)=0.37
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