汽车理论1-4MATLAB编程

汽车理论1-4MATLAB 编程

0102030405060708090100

5000

10000

15000

汽车驱动力与阻力平衡图

u a /km.h -1

F /N

1020

3040

5060708090100

024

加速度倒数-速度曲线图

1/a

010203040

5060708090100

u/(km/h)

P /k W

汽车功率平衡图

203040

5060708090100

1214

最高档等速百公里油耗曲线

Ua/(km/h)

Q s /L

2425

2627

2829

1213

燃油积极性-加速时间曲线

燃油经济性(qs/L)

动力性--原地起步加速时间 (s t /s )

源程序：

《第一章》

m=3880; g=9.8; r=0.367; x=0.85; f=0.013; io=5.83; CdA=2.77; If=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=Iw1+Iw2;

ig=[6.09 3.09 1.71 1.00]; %变速器传动比 L=3.2; a=1.947; hg=0.9;

n=600:1:4000;

T=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; Ft1=T*ig(1)*io*x/r;%计算各档对应转速下的驱动力

Ft2=T*ig(2)*io*x/r;

Ft3=T*ig(3)*io*x/r;

Ft4=T*ig(4)*io*x/r;

u1=0.377*r*n/(io*ig(1));

u2=0.377*r*n/(io*ig(2));

u3=0.377*r*n/(io*ig(3));

u4=0.377*r*n/(io*ig(4));

u=0:130/3400:130;

F1=m*g*f+CdA*u1.^2/21.15;%计算各档对应转速下的驱动阻力

F2=m*g*f+CdA*u2.^2/21.15;

F3=m*g*f+CdA*u3.^2/21.15;

F4=m*g*f+CdA*u4.^2/21.15;

figure(1);

plot(u1,Ft1,'-r',u2,Ft2,'-m',u3,Ft3,'-k',u4,Ft4,'-b',u1,F1,'-r',u2,F2,'-m',u3,F3,'-k',u4,F4,'-b','LineWidth',2)

title('汽车驱动力与阻力平衡图');

xlabel('u_{a}/km.h^{-1}')

ylabel('F/N')

gtext('F_{t1}')

gtext('F_{t2}')

gtext('F_{t3}')

gtext('F_{t4}')

gtext('F_{f}+F_{w}')

%由汽车驱动力与阻力平衡图知，他们无交点，u4在最大转速时达到最大

umax=u4(3401)

Ft1max=max(Ft1);

imax=(Ft1max-m*g*f)/(m*g)

disp('假设是后轮驱动');

C=imax/(a/L+hg*imax/L) % 附着率

delta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(1)*r^2*io^2*x/(m*r^2);

delta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(2)*r^2*io^2*x/(m*r^2);

delta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(3)*r^2*io^2*x/(m*r^2);

delta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(4)*r^2*io^2*x/(m*r^2);

a1=(Ft1-F1)/(delta1*m); %加速度

a2=(Ft2-F2)/(delta2*m);

a3=(Ft3-F3)/(delta3*m);

a4=(Ft4-F4)/(delta4*m);

h1=1./a1; %加速度倒数

h2=1./a2;

h3=1./a3;

h4=1./a4;

figure(2);

plot(u1,h1,u2,h2,u3,h3,u4,h4,'LineWidth',2); title('加速度倒数-速度曲线图');

xlabel('u')

ylabel('1/a')

gtext('1/a1')

gtext('1/a2')

gtext('1/a3')

gtext('1/a4')

%由加速度倒数-速度曲线图可知

u1min=min(u1);

u1max=max(u1);

u2min=u1max;

u2min=min(u2);

u2max=max(u2);

u3min=u2max;

u3max=max(u3);

u4min=u3max;

u4max=70;

x1=[];

x2=[];

x3=[];

x4=[];

y=3401;

for i=1:3401;

if u3(i)<=u3min;

x1=[i];

end

q1=max(x1);

ua3=u3(q1:y);

a3=h3(q1:y);

for i=1:3401;

if u4(i)<=u4min;

x2=[i];

elseif u4(i)<=u4max;

x3=[i];

end

q2=max(x2);

q3=max(x3);

ua4=u4(q2:q3);

a4=h4(q2:q3);

s1=trapz(h2,u2 ); %二挡运行时间

s2=trapz(ua3,a3);

s3=trapz(ua4,a4);

s=[s1 s2 s3];

disp('积分得')

t=sum(s)*1000/3600 %总时间

《第二章》

Pe1=Ft1.*u1./3600;%计算各档对应转速下的功率

Pe2=Ft2.*u2./3600;

Pe3=Ft3.*u3./3600;

Pe4=Ft4.*u4./3600;

P1=F1.*u1./(3600*x);%计算各档对应的各个车速下的行驶功率

P2=F2.*u2./ (3600*x);

P3=F3.*u3./ (3600*x);

P4=F4.*u4./ (3600*x);

figure(3);

plot(u1,Pe1,'-r',u2,Pe2,'-m',u3,Pe3,'-k',u4,Pe4,'-b',u1,P1,'k',u2,P2,'k',u3,P3,'k', u4,P4,'k','linewidth',2);

gtext('Pe1')

gtext('Pe2')

gtext('Pe3')

gtext('Pe4')

xlabel('u/(km/h)');

ylabel('P/kW');

title('汽车功率平衡图');

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

Ua=[];

Ua=0.377*r*n./(io*ig(4))

ft=[];

ft=m*g*f+(2.77/21.15)*Ua.^2;%计算各转速对应的各个车速下的行驶阻力

Pe(1)=ft(1).*Ua(1)./(3600*x);%计算各转速对应的各个车速下的行驶阻力功率

Pe(2)=ft(2).*Ua(2)./(3600*x);

Pe(3)=ft(3).*Ua(3)./(3600*x);

Pe(4)=ft(4).*Ua(4)./(3600*x);

Pe(5)=ft(5).*Ua(5)./(3600*x);

Pe(6)=ft(6).*Ua(6)./(3600*x);

Pe(7)=ft(7).*Ua(7)./(3600*x);

Pe(8)=ft(8).*Ua(8)./(3600*x)

B0=[1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 1129.7];

B1=[-416.46 -303.98 -189.75 -121.59 -98.893 -73.714 -84.478 -45.291];

B2=[72.739 36.657 14.525 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.7113];

B3=[-5.8629 -2.0533 -0.51184 -0.18517 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215];

B4=[0.17768 0.043072 0.0068164 0.0018555 0.00068906 0.00035032 0.00028230

-0.000038568];

b1=(B0(1))+(B1(1)*Pe(1))+(B2(1)*Pe(1)^2)+(B3(1)*Pe(1)^3)+(B4(1)*Pe(1)^4);

b2=(B0(2))+(B1(2)*Pe(2))+(B2(2)*Pe(2)^2)+(B3(2)*Pe(2)^3)+(B4(2)*Pe(2)^4);

b3=(B0(3))+(B1(3)*Pe(3))+(B2(3)*Pe(3)^2)+(B3(3)*Pe(3)^3)+(B4(3)*Pe(3)^4);

b4=(B0(4))+(B1(4)*Pe(4))+(B2(4)*Pe(4)^2)+(B3(4)*Pe(4)^3)+(B4(4)*Pe(4)^4);

b5=(B0(5))+(B1(5)*Pe(5))+(B2(5)*Pe(5)^2)+(B3(5)*Pe(5)^3)+(B4(5)*Pe(5)^4);

b6=(B0(6))+(B1(6)*Pe(6))+(B2(6)*Pe(6)^2)+(B3(6)*Pe(6)^3)+(B4(6)*Pe(6)^4);

b7=(B0(7))+(B1(7)*Pe(7))+(B2(7)*Pe(7)^2)+(B3(7)*Pe(7)^3)+(B4(7)*Pe(7)^4);

b8=(B0(8))+(B1(8)*Pe(8))+(B2(8)*Pe(8)^2)+(B3(8)*Pe(8)^3)+(B4(8)*Pe(8)^4);

p=0.7;

Qs=[];

Qs(1)=(Pe(1)*b1)/(1.02*Ua(1).*p*g);

Qs(2)=(Pe(2)*b2)/(1.02*Ua(2).*p*g);

Qs(3)=(Pe(3)*b3)/(1.02*Ua(3).*p*g);

Qs(4)=(Pe(4)*b4)/(1.02*Ua(4).*p*g);

Qs(5)=(Pe(5)*b5)/(1.02*Ua(5).*p*g);

Qs(6)=(Pe(6)*b6)/(1.02*Ua(6).*p*g);

Qs(7)=(Pe(7)*b7)/(1.02*Ua(7).*p*g);

Qs(8)=(Pe(8)*b8)/(1.02*Ua(8).*p*g);

M=polyfit(Ua,Qs,2);

UA=0.377*r*600/(ig(4)*io):1:0.377*r*4000/(ig(4)*io);%UA表示车速

QS=polyval(M,UA);%QS表示油耗

figure(4);

plot(UA,QS,'linewidth',2);

title('最高档等速百公里油耗曲线');

xlabel('Ua/(km/h)');

ylabel('Qs/L');

《第三章》

io=[5.17 5.43 5.83 6.17 6.33];

Va=0.377*r*n(7)./(io.*ig(4));

Ps=46.9366;

disp('假设以最高档，较高转速（n取3401 ），最经济负荷（即90%负荷大约 46.9366Kw）行驶时油耗')

qs=[];

qs(1)=(Ps*b7)/(1.02*Va(1).*p*g);

qs(2)=(Ps*b7)/(1.02*Va(2).*p*g);

qs(3)=(Ps*b7)/(1.02*Va(3).*p*g);

qs(4)=(Ps*b7)/(1.02*Va(4).*p*g);

qs(5)=(Ps*b7)/(1.02*Va(5).*p*g);

st=[ 17.5813 16.2121 14.5126 13.3775 12.9185];%加速时间：（这里以最高档〈四档〉、速度由0加速到94.93Km/h 的时间）因与题1.3第三问求法相同，这里不在累述，可直接有计算机求得：

figure(5);

plot(qs,st,'+','linewidth',2) hold on

plot(qs,st,'linewidth',2); gtext('5.17') gtext('5.43') gtext('5.83') gtext('6.17') gtext('6.33')

title('燃油积极性-加速时间曲线'); xlabel('燃油经济性(qs/L)');

ylabel('动力性--原地起步加速时间 (st/s)');

《第四章》 4-3

1）

前轴利用附着系数为：g

f zh b z

L +=

β?

后轴利用附着系数为： ()g

r zh a z

L --=β?1

空载时：g

h b L -=

β?0=

413.0845

.085

.138.095.3-=-?

所以0??>空载时后轮总是先抱死。

满载时：g

h b L -=

β?0

4282.017

.11

38.095.3=-?

0??<时：前轮先抱死

0??>时：后轮先抱死

利用MATLAB 作图得到下图：

2）由MA TLAB 计算知当φ=0.8时，(空载)制动效率为0.6720

所以其最大制动减速度为g g a b 5376.06720.08.0max =?=

代入公式：

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

56.092.253030202.002.06.312?+???? ??+==6.57m 计算可得：满载时制动效率为0.87

因此其最大动减速度g g a b 696.087.08.0max '=?= 制动距离

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

696.092.253030202.002.06.312

???? ??+==5.34m 3）A.若制动系前部管路损坏 Gz dt

g G F xb ==2 )(2g z zh a L

F -=

?后轴利用附着系数 g r zh a Lz

?后轴制动效率L

h L

a z

E g r r

r /1/??+=

代入数据得：空载时：r E =0.45

满载时：r E =0.60

a)空载时其最大动减速度g g a b 36.045.08.0max =?= 代入公式：

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

36.092.253030202.002.06.312?+???? ??+==10.09m

b)满载时其最大动减速度g g a b 48.06.08.0max =?= 代入公式：

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

48.092.253030202.002.06.312?+???? ??+==7.63m

B ．若制动系后部管路损坏 Gz dt

g G F xb ==1 )(1g z zh b L

F +=

?前轴利用附着系数 g

f zh b Lz

?前轴制动效率L

h L

b z

E g f f

f /1/??-=

代入数据空载时：f E =0.57

满载时：f E =0.33

a)空载时其最大动减速度g g a b 456.057.08.0max =?= 代入公式：

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

456.092.253030202.002.06.312?+???? ??+==8.02m

b)满载时其最大动减速度g g a b 264.033.08.0max =?= 代入公式：

max

022

92.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'=ττ g

264.092.253030202.002.06.312?+???? ??+==13.67m

4-5

1）同步附着系数8.063

.025

.165.07.20=-?=-=

g h b L β? 2）因7.0=?0?< 所以前轮先抱死 L

h L

b z

E g f f

f //?β?-=

= 7.0=f ?

.2/63.07.065.07

.2/25.1?-=0.951

3）最大制动减速度：

max b a =2/53.67.0s m g E f =??

4）T

F G =

65.0=β

a) 1失效

''2

27.0)1(22

1)1(G G T F T F u

u =-=-=ββ

2失效

''1

13.122

1G G T F T F u

u ===ββ b)1失效

'2121G T F u =

2失效

'2121G T F u =

c) 1失效

'2121G T F u =

2失效

121G T F u =

5）a)1失效Gz dt

g G F xb ==2 )(2g z zh a L

F -=

?后轴利用附着系数 g

r zh a Lz

?后轴制动效率L h L a z

E g r r

r /1/??+=

=?+=7

.2/63.07.017

.2/45.10.46

最大动减速度g g a b 32.046.07.0max =?= 2失效Gz dt

g G F xb ==

1 )(1g z zh b L

F +=

?前轴利用附着系数 g

f zh b Lz

+=?

?前轴制动效率

L h L b z

E g f f

f /1/??-=

=?-=7

.2/63.07.017

.2/25.10.55

最大动减速度g g a b 39.055.07.0max

=?=

b)由第2）问知：前轮先抱死 1失效与2失效情况相同。

Gz dt

g G F xb ββ

==1 )(1g z zh b L

F +=

?前轴利用附着系数 g

zh b Lz

β?

?前轴制动效率

L h L b z

E g f f

f //?β?-=

.2/63.07.065.07

.2/25.1?-=0.95

最大动减速度g g a b 33.02

95.07.0max =?

?= c) 与b ）回路的情况相同。 6）比较优缺点：

a ）其中一个回路失效时，不易发生制动跑偏现象。但当1失效时，容易后轮先抱死，发生后轴测滑的不稳定的危险工况。

b ）实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难。

c ）实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难。其中一个管路失效时，极容易制动跑偏。