汽车理论大作业
汽车理论大作业
汽车理论大作业20100410420车辆四班杨江林1.内容本文在MATLAB/Simulink中搭建ABS模型，将ABS对整车的性能影响进行仿真，并对仿真结果进行分析来证明方法的可行性。
2.原理由轮胎纵向力特性可知，车轮的滑移率b s 决定了制动力和侧向力的大小。
公式1给出了车轮滑移率b s 的定义。
式中，为车速，对应线速度，V V 为汽车线速度，r R 为车轮半径，为车轮线速度。
如图1所示为车辆在制动行使时，地面作用于车轮的制动力sb F 和侧向力y F 随车轮制动滑移率b s 的变化关系。
可以看出，侧向力随滑移率b s 的增加而下降，当滑移率从1降为0时，制动力开始随滑移率的增加而迅速增加；当滑移率增至某值opt s 时，制动力则随滑移率的增加而迅速减少。
公式1说明了车速与轮速的关系：当滑移率为1时，车速与轮速相等；当滑移率为0时，车轮已经处于抱死状态。
车轮抱死滑移时，不仅制动力减少，制动强度降低，而且车轮侧向附着力也大大减少。
因此，当前轮抱死滑移时，车辆丧失转向能力；而后轮抱死滑移则属于不稳定工况，易引起车辆急速甩尾的危险。
图1滑移率与附着系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。
因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。
图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。
图2 不同路面的附着系数与滑移率的关系利用车轮滑移率的门限值及参考滑移率设计控制逻辑，使得车轮的滑移率保持在峰值附着系数附近，从而获得最大的地面制动力和最小的制动距离。
同时获得较大的侧向力，保证制动时的侧向稳定性。
ABS 工作原理图3. 模型由于汽车动力学模型建立是个复杂的过程，采用单轮模型建立汽车动力学模型。
简化的单轮模型如图3。
汽车理论大作业
《汽车理论实习》实习报告别克凯越1.6LE-AT 2011款综合性能分析学院：专业班级：指导老师：实习时间：姓名：学号：成绩：姓名：学号：成绩：组员任务分配：动力性，燃油经济性——制动性，操纵稳定性——目录一、别克凯越1.6LE-AT 2011款动力性分析 (2)1.发动机主要参数 (2)2.参数计算 (3)3.驱动力和行驶阻力平衡图 (6)4.动力特性图 (7)5.功率平衡图 (8)二、别克凯越1.6LE-AT 2011款燃油经济性分析 (9)1.百公里油耗估算 (9)2.等速行驶百公里燃油消耗量计算 (12)3.等加速行驶工况燃油消耗量的计算 (13)4.等减速行驶工况燃油消耗量的计算 (15)5.数据分析 (16)三、别克凯越1.6LE-AT 2011款制动性分析 (18)1.结构参数 (18)2.参数分析 (18)四、别克凯越1.6LE-AT 2011款操纵稳定性分析 (22)1.结构参数 (23)2.参数分析 (23)一、别克凯越1.6LE-AT 2011款动力性分析1.发动机主要参数整车技术参数动力参数2.参数计算（1）转矩和功率计算根据发动机的最大功率max e P 和最大功率时的发动机转速p n ，则发动机的外特性的功率e P n --曲线可用下式估算：23max 12e e pp p n nn P P C C n n n ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=+-⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦汽油机中C1=C2=1， n 为发动机转速(r ／min), Pe max =81kw ，p n =6000r/min ；发动机功率Pe 和转矩tq T 之间有如下关系：9549etq P T n=可得发动机外特性中的功率与转矩曲线：可得，发动机外特性图：分析：该车实际的发动机外特性图上的转矩曲线有两个峰值，与一般外特性图相比，出现这种情况的原因应该是因为在求这两个图的功率和转矩所用的拟合公式不一样，思路也不一样引起的误差。
汽车理论大作业资料
稳态响应
固定转角：alpha0=0.5 速度区间：[0,20]m/s
k1=0.002; k2=0; k3=-0.01;
OS
NS NS
固定转角：alpha0=0.5 速度区间：[0,40]m/s k1=0.002; k2=0; k3=-0.01;
OS
US NS
瞬态响应
分析汽车各参数是如何影响瞬态响应的。 1.时域分析
低速：10km/h - 50km/h
高速：50km/h - 90km/h
综合参数分析
轮胎拖距ζ
前轮侧偏刚度kf
后轮侧偏刚度kr
转向系统刚度ks
质量m
转动惯量I
轮胎拖距ζ对瞬态响应β的影响
后轮侧偏刚度kr对瞬态响应的影响
•β
• Wr
质量m对瞬态响应的影响
•β
前后轴距比对瞬态响应的影响
•β
转动惯量I对瞬态响应的影响
•β
选择车速v=50km/h
转动惯量I对瞬态响应的影响
•Β
当v=20km/h时
谢谢
β由于β在不同的参数下会有正负的变化，所以先定性分析 其时域特性，再分析其评价指标。
ωr用ωr/ωr0 – t图线易于比较不同参数下响应的超调量，且 不影响其它时域评价指标。
由于超调量பைடு நூலகம்上升时间可以从曲线中直观地进行比较，所 以作出瞬态响应曲线后，仅标出稳定时间。 2.频域分析
利用Bode图进行频域分析（仅标出共振峰）
汽车操纵稳定性分析 （第6题）
题目参数
总质量 绕Oz轴的转动惯量/kgm2 轴距/m 质心至前轴的距离/m 质心至后轴的距离/m 前轮总侧偏刚度（N/rad） 后轮总侧偏刚度（N/rad） 轮胎拖距/m 转向系绕主销的等效弹性系数 驾驶员手、腕与转向盘之间的等效弹性系数
汽车理论大作业
料消耗量；
（3）计算汽车在“城市客车四工况”下行驶 时的燃料消耗量；
（4）计算汽车在“商用车六工况”下行驶时 的燃料消耗量。
注：仅使用四工况和六工况计算，不分析商用车。
• 3、结合4.3.3节内容，根据下表中的参数，计算系 统的频域和时域响应，分析驾驶员操纵对汽车运 动稳定性的影响。
• 1、计算装有液力变矩器和五挡（也可为三 挡或四挡）变速器汽车的动力性。
（1）计算驱动力-行驶阻力图，并与传统同 级别汽车的驱动力图进行对比；
（2）计算动力特性图；
（3）计算功率平衡图；
（4）在一张图中画出驱动力（与不同坡道上 的行驶阻力以及发动机转速）图。
• 2、计算装有液力变矩器和五挡（也可为三 挡或四挡）变速器汽车的经济性。
驾驶员手、腕与转向盘之间的等效弹性系数/(N/rad)
1818.2 3885 3.048 1.463 1.585 62618 110185 50 9000 0-60
• 4、结合4.1节的二自由度汽车数学模型（415）、（4-16），
（1）推导系统的通解；
（2）计算转向盘角阶跃输入下系统的时域响 应；
质量ms1 质量ms2
69.4 对应的弹簧刚度和阻 Ks1=68000
尼系数
Cs1=1540
6
对应的弹簧刚度和阻 Ks2=24000
尼系数
Cs2=190
（3）计算系统的频域响应；
（4）分析侧偏刚度、车速、轴距、转动惯量、 汽车质量以及固有频率和阻尼比对系统响 应的影响。
• 5、结合5.4.1节的二自由度汽车模型，
（1）计算系统的稳态响应；
汽车理论作业
汽车理论作业第一章1、什么是汽车的动力性？其评价指标是什么？2、何谓汽车驱动力---行驶阻力平衡图，试以此图分析汽车动力性。
3、什么是动力因数D，何谓汽车的动力特性图，试以此图分析汽车动力性。
4、何谓汽车功率平衡方程式，请用结构参数写出该式。
5、画出五挡汽车功率平衡图并利用该图分析汽车的动力性？计算U a<U amax时的负荷率？6、何谓汽车行驶的附着条件?7、画出汽车主、从动轮在硬路面上滚动时的受力图，列出平衡方程，写出滚动阻力系数表达式。
8、分析变速器的传动比i g、档数、及主减速器的速比i o对汽车动力性的影响。
第二章1、何谓燃油经济性？汽车燃油经济性的两种评价指标是什么？2、什么是发动机的负荷特性？3、什么是发动机的负荷率？4、何为发动机的万有特性？会利用其计算燃油消耗量Q t ( ml/s )及百公里油耗Q s(l/100km)5、影响汽车燃油经济性的主要因素有哪些？6、何谓最低油耗曲线和发动机最小油耗特性？7、 当前汽车的发展动向是什么？8、 设已知汽车的车速为120km/h ，发动机功率为43kW ，在万有特性图上确定燃油消耗率b=270g/(kW ·h)，该车怠速时单位时间的燃油消耗量为6.2 mL/s ，并取L N g /1.7=ρ。
计算①汽车该速度的等速百公里油耗；②若汽车以该速度行驶10公里后以8m/s2的匀减速度制动直至停车，则整个过程的燃油消耗量是多少？第三章1、 汽车发动机功率应如何选择？2、 主传动器传动比i o 如何选择？3、 变速器最大传动比i o 确定原则是什么？4、 如何确定变速器档数和各档传动比？为什么？第四章1、 何谓汽车制动性？简要说明汽车制动性评价指标。
2、 何谓制动器制动力？地面制动力？地面附着力？三者间有什么联系和区别？画出车轮和整车制动受力图。
3、 何谓车轮滑动率？纵向附着系数、横向制动力系数和滑动率之间有什么关系？4、 汽车制动过程的时间大致分几个阶段 ？何谓汽车制动距离？它与哪些因素有关？5、 试分析汽车制动过程中减速度的变化，汽车在不同路程面上制动最大减速度a max 由什么决定？等于何值？6、 何谓汽车制动效能恒定性？影响热衰退因素有那些？7、何谓汽车跑偏？造成跑偏的原因是什么？8、何谓汽车侧滑？试画图说明汽车制动时，在侧向力作用下发生前轴和后轴侧滑情况？为什么说高速制动时发生后轴侧滑更危险？(图4-25会画会说明。
汽车理论大作业
汽车理论大作业题目：燃油经济性计算指导老师：侯永平作者：徐宁学号：0818282011年11月题目内容：负荷特性曲线的拟合公式为：44332210B b ee e e P B P B P B P B ++++= 式中，b 为燃油消耗率[g ／(kw. h)]; P e 为发动机净功率(kw)拟合式中的系数为 怠速油耗s mL /299.0Q id = (怠速转速400r/min)。
计算与绘制题1.3中货车的1)汽车功率平衡图。
2)最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线。
3）利用计算机求货车按JB3352－83规定的六工况循环行驶的百公路油耗。
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，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。
一、绘制汽车功率平衡图有效转速n=600—4000(r/min)。
ua=0.377rn/i g i0(km/h)。
不同档位取不同i g。
根据拟合公式分别求出各转速对应的转矩Tq=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）2+40.874（n/1000）3-3.8445（n/1000）4(N/m)。
再根据公式Pe=Ttq×n/9550(kw)求出净功率。
然后依次描点就得到汽车各档功率曲线。
发动机输出功率与阻力功率相平衡。
Pe=1/η（Gfu a/3600+C D Au a3/76140+Giu a/3600+δmu a a/3600）绘制功率平衡图时只考虑P f和P w,所以Pe=1/η（Gfu a/3600+C D Au a3/76140）利用公式分别求出各点阻力功率，并描点画图，得到阻力曲线。
二、求最低档和最高档的等速百公里曲线由已知条件44332210B b e e e e P B P B P B P B ++++=“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，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。
汽车理论大作业
二自由度轿车模型的有关参数如下：总质量 m ＝1818．2kg绕z o 轴转动惯量 23885z I kg m =⋅轴距 L=3.048m质心至前轴距离 a=1.463m质心至后轴距离 b=1.585m前轮总侧偏刚度 rad N k /626181-=后轮总侧偏刚度 2110185k =- /N rad转向系总传动比 i=20试求：1)稳定性因数K 、特征车速ch u 。
2)稳态横摆角速度增益曲线r ωδ)s ----a u 车速u=22.35m/s 时的转向灵敏度r swωδ。
3)静态储备系数S.M.，侧向加速度为0．4g 时的前、后轮侧偏角绝对值之差12a a -与转弯半径的比值R/R 0(R 0=15m)。
4)车速u=30.56m/s,瞬态响应的横摆角速度波动的固有(圆)频率0ω、阻尼比ζ、反应时间τ与峰值反应时间ε。
提示： 1) 稳定性系数：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122k b k a L m K =0.002422/m s 特征车速Ku ch 1==20.6s m /=74.18km/h 2) 转向灵敏度21KuL u s r +=⎪⎭⎫δω=0.618 3) ()211αα-=L a K y ⇒ 21αα-=0.0281rad δL R =0 ()21ααδ--=LR ⇒0R R =1.16 4) 固有圆频率 m c '=0ω=5.58rad/s.0f =0.8874Hz 阻尼比m h '=02ωξ=0.5892 反应时间ωτΦ-== 0.1811s 峰值反应时间 ωξωωεΦ-=0arctg=0.3899sMATLAB程序m=1818.2 ; Iz=3885 ; L=3.048 ;a=1.463 ; b=1.585 ;k1=-62618 ; k2=-110185 ;i=20 ; R0=15 ;t=0:0.05:8 ;K=m/(L*L)*(a/k2-b/k1);u_ch=(1/K)^0.5 ;q0=L/R0 ;u=30;w_r0=u./L*q0./(1+K.*u.*u) ;w0=L./u.*(k1.*k2.*(1+K.*u.*u)/(m.*Iz)).^0.5 ;zuni=(-m.*(a.*a.*k1+b.*b*k2)-Iz*( k1+k2))./(2*L.*(m.*Iz.*k1.*k2.*(1+K.*u.*u)).^0.5) ;Q=atan((1-zuni.^2).^0.5./( m.*u.*a.*w0/L/k2+zuni )) ;w=w0.*(1-zuni.^2).^0.5 ;w_r=w_r0.*(1+(1./(1-zuni.*zuni).*( (-m.*u*a/(L*k2)).^2.*w0.^2 + 2*m.*u*a.*zuni.*w0/(L*k2) +1 )).^0.5.*exp(-zuni.*w0.*t).*sin(w.*t+Q));plot(t,w_r);利用5.11的数据，在MATLAB 分别画出横摆角速度瞬态响应曲线。
汽车理论大作业
一、确定一轻型货车的动力性能。
1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图；2）求汽车最高车速与最大爬坡度；3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线；用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 所需的加速时间。
已知数据略。
（参见《汽车理论》习题第一章第3题）解题程序如下:用Matlab语言(1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图m1=2000; m2=1800; mz=3880;g=; r=; CdA=; f=; nT=;ig=[ ]; i0=;If=; Iw1=; Iw2=;Iw=2*Iw1+4*Iw2;for i=1:69n(i)=(i+11)*50;Ttq(i)=+*(n(i)/1000)*(n(i)/1000)^2+*(n(i)/1000)^*(n(i)/1000)^4;endfor j=1:5for i=1:69Ft(i,j)=Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r;ua(i,j)=*r*n(i)/(ig(j)*i0);Fz(i,j)=CdA*ua(i,j)^2/+mz*g*f;endendplot(ua,Ft,ua,Ff,ua,Ff+Fw)title('汽车驱动力与行驶阻力平衡图');xlabel('ua(km/h)');ylabel('Ft(N)');gtext('Ft1')gtext('Ft2')gtext('Ft3')gtext('Ft4')gtext('Ft5')gtext('Ff+Fw')(2)求最大速度和最大爬坡度for k=1:175n1(k)=3300+k*;Ttq(k)=+*(n1(k)/1000)*(n1(k)/1000)^2+*(n1(k)/1000)^*(n1(k)/1000)^4;Ft(k)=Ttq(k)*ig(5)*i0*nT/r;ua(k)=*r*n1(k)/(ig(5)*i0);Fz(k)=CdA*ua(k)^2/+mz*g*f;E(k)=abs((Ft(k)-Fz(k)));endfor k=1:175if(E(k)==min(E))disp('汽车最高车速=');disp(ua(k));disp('km/h');endendfor p=1:150n2(p)=2000+p*;Ttq(p)=+*(n2(p)/1000)*(n2(p)/1000)^2+*(n2(p)/1000)^*(n2(p)/1000)^4;Ft(p)=Ttq(p)*ig(1)*i0*nT/r;ua(p)=*r*n2(p)/(ig(1)*i0);Fz(p)=CdA*ua(p)^2/+mz*g*f;af(p)=asin((Ft(p)-Fz(p))/(mz*g));endfor p=1:150if(af(p)==max(af))i=tan(af(p));disp('汽车最大爬坡度=');disp(i);endend汽车最高车速=h汽车最大爬坡度=（3）计算2档起步加速到70km/h所需时间for i=1:69n(i)=(i+11)*50;Ttq(i)=+*(n(i)/1000)*(n(i)/1000)^2+*(n(i)/1000)^*(n(i)/1000)^4; endfor j=1:5for i=1:69deta=1+Iw/(mz*r^2)+If*ig(j)^2*i0^2*nT/(mz*r^2);ua(i,j)=*r*n(i)/(ig(j)*i0);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/-mz*g*f)/(deta*mz);if(a(i,j)<=0)a(i,j)=a(i-1,j);endif(a(i,j)>b1(i,j)=a(i,j);u1(i,j)=ua(i,j);elseb1(i,j)=a(i-1,j);u1(i,j)=ua(i-1,j);endb(i,j)=1/b1(i,j);endendx1=u1(:,1);y1=b(:,1);x2=u1(:,2);y2=b(:,2);x3=u1(:,3);y3=b(:,3);x4=u1(:,4);y4=b(:,4);x5=u1(:,5);y5=b(:,5);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5);title('加速度倒数时间曲线');axis([0 120 0 30]);xlabel('ua(km/h)');ylabel('1/aj');gtext('1/a1')gtext('1/a2')gtext('1/a3')gtext('1/a4')gtext('1/a5')for i=1:69A=ua(i,3)-ua(69,2);if (A<1&A>0)j=i;endB=ua(i,4)-ua(69,3);if(B<2&B>0)k=i;endif(ua(i,4)<=70)m=i;endendt=ua(1,2)*b(1,2);for p1=2:69t1(p1)=(ua(p1,2)-ua(p1-1,2))*(b(p1,2)+b(p1-1,2))*;t=t+t1(p1);endfor p2=j:69t2(p2)=(ua(p2,3)-ua(p2-1,3))*(b(p2,3)+b(p2-1,3))*;t=t+t2(p2);endfor p3=k:mt3(p3)=(ua(p3,4)-ua(p3-1,4))*(b(p3,4)+b(p3-1,4))*;t=t+t3(p3);endt=t+(ua(j,3)-ua(69,2))*b(69,2)+(ua(k,4)-ua(69,3))*b(69,3)+(70-ua(m,4))*b(m,4);tz=t/;disp('加速时间=');disp(tz);disp('s');加速时间=二、计算与绘制题1 中货车的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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二自由度轿车模型的有关参数如下：
总质量 m ＝1818．2kg
绕z o 轴转动惯量 23885z I kg m =⋅
轴距 L=3.048m
质心至前轴距离 a=1.463m
质心至后轴距离 b=1.585m
前轮总侧偏刚度 rad N k /626181-=
后轮总侧偏刚度 2110185k =- /N rad
转向系总传动比 i=20
试求：
1)稳定性因数K 、特征车速ch u 。
2)稳态横摆角速度增益曲线r ωδ)s ----a u 车速u=22.35m/s 时的转向灵敏度r sw
ωδ。
3)静态储备系数S.M.，侧向加速度为0．4g 时的前、后轮侧偏角绝对值之差12a a -与转弯半径的比值R/R 0(R 0=15m)。
4)车速u=30.56m/s,瞬态响应的横摆角速度波动的固有(圆)频率0ω、阻尼比ζ、反应时间τ与峰值反应时间ε。
提示： 1) 稳定性系数：⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=122k b k a L m K =0.002422/m s 特征车速K
u ch 1=
=20.6s m /=74.18km/h 2) 转向灵敏度21Ku
L u s r +=⎪⎭⎫δω=0.618 3) ()211αα-=L a K y ⇒ 21αα-=0.0281rad δL R =
0 ()
21ααδ--=L
R ⇒0R R =1.16 4) 固有圆频率 m c '=
0ω=5.58rad/s.0f =0.8874Hz 阻尼比m h '
=02ωξ=0.5892 反应时间ω
τΦ-== 0.1811s 峰值反应时间 ωξωωεΦ-=0
arctg
=0.3899s
MATLAB程序
m=1818.2 ; Iz=3885 ; L=3.048 ;
a=1.463 ; b=1.585 ;
k1=-62618 ; k2=-110185 ;
i=20 ; R0=15 ;
t=0:0.05:8 ;
K=m/(L*L)*(a/k2-b/k1);
u_ch=(1/K)^0.5 ;
q0=L/R0 ;
u=30;
w_r0=u./L*q0./(1+K.*u.*u) ;
w0=L./u.*(k1.*k2.*(1+K.*u.*u)/(m.*Iz)).^0.5 ;
zuni=(-m.*(a.*a.*k1+b.*b*k2)-Iz*( k1+k2))./(2*L.*(m.*Iz.*k1.*k2.*(1+K.*u.*u)).^0.5) ;
Q=atan((1-zuni.^2).^0.5./( m.*u.*a.*w0/L/k2+zuni )) ;
w=w0.*(1-zuni.^2).^0.5 ;
w_r=w_r0.*(1+(1./(1-zuni.*zuni).*( (-m.*u*a/(L*k2)).^2.*w0.^2 + 2*m.*u*a.*zuni.*w0/(L*k2) +1 )).^0.5.*exp(-zuni.*w0.*t).*sin(w.*t+Q));
plot(t,w_r);
利用5.11的数据，在MATLAB 分别画出横摆角速度瞬态响应曲线。
三种不同车速：低速（30km/h ）、中速（80km/h ）、高速（120km/h ），分析瞬态响应曲线的变化情
况。
求出对应的表征响应品质好坏的4个瞬态响应参数
(1)低速（30km/h ）
固有圆频率
m c '=0ω=12.331rad/s. 阻尼比m h '
=02ωξ=-0.977 反应时间ω
τΦ-== -0.349s 峰值反应时间
ωξωωεΦ-=0arctg
= -0.267s
(2) 中速（80km/h ）
固有圆频率
m c '=0ω=6.304rad/s. 阻尼比m h '
=02ωξ=0.717 反应时间ω
τΦ-== 0.2407s 峰值反应时间 ω
ξωωεΦ-=0arctg
=0.4162s
(3)高速（120km/h ）
固有圆频率
m c '=0ω=5.435rad/s. 阻尼比m h '
=02ωξ=0.554 反应时间ω
τΦ-== 0.167s 峰值反应时间 ωξωωεΦ-=
0arctg
=0.385s。