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1、轻型货车动力学性能评价4209XX班姓名：XX学号：XXXXXXXX已知条件该轻型货车相关参数如下：装载质量2000kg整车装备质量1800kg总质量（总重G）3800kg（38062.8 N）车轮半径（r）0.367 m传动系机械效率T=0.85滚动阻力系数f =0.013空气阻力系数 X 迎风面积CDA=2.77 m2主减速器传动比i0=5.83飞轮转动惯量If=0.218 kgm2二前轮转动惯量Iw1=1.798 kgm2四后轮转动惯量Iw2=3.598 kgm2轴距L=3.2m质心至前轴的距离（满载）a=1.947m质心高hg=0.9m变速器传动比ig（数据见下表）变速器传动比数据如下
2、：挡位1挡2挡3挡4挡5挡传动比ig5.562.7691.6441.000.793发动机最低转速为 n=600 r/min，最高转速为 n=4000 r/min汽车发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式为：Tq=-19.313+295.27n1000-165.44n10002+40.874n10003-3.8445n10004驱动力与行驶阻力平衡图车速 ua=0.377rnigi0km/h滚动阻力：Ff=Gf=0.013*38062.8 N= 494.8164 N空气阻力：FW=CDA21.15ua2= 0.13097ua N行驶阻力：Ff+FW=494.8164+0.13097ua N驱动力
3、 ：Ft=Tqigi0Tr利用matlab绘出出每一挡的驱动力与行驶阻力平衡图如下：图 1汽车驱动力与行驶阻力平衡图最高车速和最大爬坡度l 最高车速点：图 1汽车驱动力与行驶阻力平衡图中五挡驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点。由驱动力行驶阻力平衡方程：Ft=Ff+FW可利用matlab求解出求解出最高车速为：ua=99.067159779435999.067km/hl 最大爬坡度的计算最大坡度角满足方程：Gsin=Tqigi0Tr-Gcos+CDA21.15ua2显然一挡的爬坡度最大，ig=5.56，可求解出与车速ua之间的关系。但过于复杂，可对上式进行分析可知，当驱动力与空气阻力之差最大时，剩余
4、的驱动力全部用来克服道路阻力，此时爬坡度最大。可利用matlab先找到该车所能克服的道路阻力Fmax= Fi+Ff=Ft-FW 的最大值为：13125.7359567165 N那么最大动力因数为DImax=FmaxG=0.3448442037032610.3448从而可求得最大坡度角为max=arcsinDImax-f1-DImax2+f21+f2=19.430那么最大爬坡度为imax=0.353l 克服最大爬坡度时相应的附着率计算1. 计算静态轴荷的法向反作用力作用在后轮上的地面法向反作用力FZs2=GaLcos-hgLsin=25400.85N2. 动态分量 FZd2=03. 空气升力由于
5、此时车速很小，空气升力可忽略不计FZw2=04. 滚动阻力偶产生的部分 GrfLcos也很小，可忽略不计。后驱动轮的附着率为：C2=FX2FZ2=Ff1+Fw+Fi+FjFZ2-Fw2+GghgLdudt =iaL= 0.5796156906411430.5796加速性能评价假设换挡所用时间忽略不计，坡度阻力Fi=0。l 绘制该货车各挡的行驶加速度曲线由汽车行驶方程得：dudt=1mFt-Ff-Fw式中：=1+1mIwr2+1mIfigi0Tr2=1.38288717257257（1挡）1.10273024024508（2挡）1.04289801920681（3挡）1.022377138632
6、39（4挡） 1.01790413439328（5挡）结合图 1汽车驱动力与行驶阻力平衡图中的相关数据可容易求得该轻型货车的各挡的行驶加速度曲线如下图所示：图 2汽车的行驶加速度曲线l 绘制加速度倒数曲线由图 2汽车的行驶加速度曲线，可看出在发动机正常工作范围内各挡的行驶加速度曲线没有交点。那么最佳换挡时刻的车速为各挡所对应的最高车速即在1-4档范围内加速行驶至发动机最高转速时进入下一个较高的挡位。此时加速度dudt为一个关于车速ua的分段函数：dudt=Ft2-Fw-Ffm （ 0uaua2）Ft3-Fw-Ffm （ua2uaua3）Ft4-Fw-Ffm （ua3ua4 ）式中uai=0.3
7、77r*nigi0（i=2，3，4）为相应挡位的换挡车速于是可得到该轻型货车在2挡启动时的加速度倒数曲线应该为：图 3二挡行驶时的加速度倒数曲线l 绘制加速时间曲线对图 3二挡行驶时的加速度倒数曲线中的数据进行数值积分（本文中利用matlab梯形积分命令comtapz（）和trapz（）命令进行数值积分），得到车速时间曲线如下图所示：图 4二挡原地起步加速时间曲线由程序输出当加速至70km/h时的加速时间为：25.9869498936328 s。另外如果用一挡起步的话相应的加速度加速时间为：25.1332114245632s一挡原地启动相关相关曲线图见附录。l 附录clear% Functio
8、n : 汽车理论作业1 %Author : %Email : %%Date : 2012/3/26%clc%基本参数% G: 总重 r: 车轮半径 f: 滚动阻力系数 m: 总质量%ita: 传动系机械效率 CDA: 空气阻力系数 x 迎风面积%i0: 主减速器传动比 If: 飞轮转动惯量%Iw1: 二前轮转动惯量 Iw2: 二后轮转动惯量 ig: 变速器传动比% a: 质心至前轴的距离 L： 轴距 hg： 质心高G = 38062.8; r = 0.367; f = 0.013;ita = 0.85; CDA = 2.77; i0 = 5.83;If = 0.218; Iw1 = 1.798
9、; Iw2 = 3.598;a = 1.947; L = 3.2; hg = 0.9;m = 3880; n = 600 : 1 : 4000; %绘制驱动力与行驶阻力平衡图 k = 0; Ff = G * f; %滚动阻力for ig = 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793 k = k+1; %挡位 Ft(k,:)= (-19.313 + 295.27 * (n/1000) - 165.44 * (n/1000).2 + . 40.874 * (n/1000).3 - 3.8445 * (n/1000).4) *ig*i0 * ita/r; ua(k,:)= 0.377
10、* n * r/i0/ig; delta(k,:) = 1 + (Iw1 + Iw2)/(m*r2) + If*ig2*i02*ita/(m*r2); plot(ua(k,:),Ft(k,:),LineWidth,2); hold onendu = linspace(0,max(ua(5,:),100000);Fw = CDA * u.2/21.15;plot(u,Fw+Ff,r,LineWidth,1); %输出驱动力与行驶阻力平衡图 %求解最高车速syms nn; i0=5.83; ig = 0.793;FT = (-19.313 + 295.27 * (nn/1000) - 165.44
11、 * (nn/1000)2 . +40.874 * (nn/1000)3 - 3.8445 * (nn/1000)4) *ig*i0 * ita/r;FF = CDA * (0.377 * nn * r/i0/ig)2/21.15+Ff;FT = eval(FT); FF = eval(FF);s = solve(FF - FT);ua_max = 0.377*eval(s(1)*r/ig/i0 %输出最高车速 %求解最大爬坡度Fw1 = CDA * ua(1,:).2/21.15;Fo = Ft(1,:)-Fw1; DImax = max(Fo)/G; %最大动力因数alpha = asin
12、(DImax-f*sqrt(1-DImax2+f2)/(1+f2);i_max =tan(alpha) %输出最大爬坡度%计算最大爬坡度相应的附着率Fzs2 = G*(a*cos(alpha)/L + hg*sin(alpha)/L) %后轮点面法向反力s = i_max/(a/L) %加速性能评价ua1 = max(ua(1,:); ua2 = max(ua(2,:); ua3 = max(ua(3,:);ua4 = max(ua(4,:); %换挡时刻的速度ua_all = ua(2,:) ua(3,:) ua(4,:) ua(5,:);Fw_p = CDA * ua.2/21.15; %每挡对应的空气阻力delta_a = delta * ones(1,length(Ft);a_p = (Ft - Fw_p-Ff)./(m*delta_a); %各挡加速度figure; %绘制汽车行驶加速度曲线for k =1:5 plot(ua(k,:),a_p(k,:),LineWidth,2) hold onend%二挡起步时加速度数据a= (a_p(2,:).* (ua(2,:)0&ua(2,:)ua2&ua(2,:)ua3&ua(2,:)ua4);a_2 = a(1,:) a(2,:) a(3,:) a(4,:);si
