整理汽车理论课程设计基于Matlab的汽车动力性的仿真.docx
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整理汽车理论课程设计基于Matlab的汽车动力性的仿真
（完整版）汽车理论课程设计：
基于Matlab的汽车动力性的仿真
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尊敬的读者朋友们：
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（完整版）汽车理论课程设计:
基于Matlab的汽车动力性的仿真
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张嬗雒老师
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成绩
2009届
海南大学机电工程学院
汽车工程系
汽车理论课程设计
题目:
汽车动力性的仿真
学院：
机电工程学院
专业：
09级交通运输
姓名：
黄生锐
学号:
20090504
指导教师：
编号
名称
件数
页数
编号
名称
件数
页数
1
课程设计论文
1
3
Matlab编程源程序
1
2
设计任务书
1
2012年6月20日
汽车理论课程设计任务书
姓名
黄生锐
学号
20090504
专业
09交通运输
课程设计题目
汽车动力性的仿真
内容摘要：
本设计的任务是对一台Passat1.8T手动标准型汽车的动力性能进行仿真。
采用MATLAB编程仿真其性能，其优点是：
一是能过降低实际成本，提高效率；二是获得较好的参数模拟，对汽车动力性能提供理论依据。
主要任务:
根据该车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数，结合自己选择的适合于该车的发动机型号求出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。
并结合整车的基本参数,选择适当的主减速比.依据GB、所求参数,结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识,计算出变速器参数,进行设计。
论证设计的合理性。
设计要求：
1、动力性分析:
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） 用图解法或编程绘制汽车动力特性曲线
4） 汽车加速时间曲线。
2、燃油经济性分析:
1）汽车功率平衡图；
完成内容：
1．Matlab编程汽车驱动力与行驶阻力平衡图
2．编程绘制汽车动力特性曲线图
3．编程汽车加速时间曲线图
4．课程设计论文1份
汽车动力性仿真
摘要
本文是对Passat1。
8T手动标准型汽车的动力性能采用matlab编制程序,对汽车动力性进行计算.从而对汽车各个参数做出准确的仿真研究，为研究汽车动力性提供理论依据，本文主要进行的汽车动力性仿真有：
最高车速、加速时间和最大爬坡度。
及相关汽车燃油性经济。
关键词：
汽车;动力性；试验仿真;matlab
1.Passat1。
8T手动标准型汽车参数
功率Pe（kw）
转速n（r/min）
15
1000
36
1750
50
2200
66
2850
80
3300
90
4000
110
5100
105
5500
各档传动比
主减速器传动比
第1档
3。
665
4.778
第2档
1。
999
第3档
1。
407
第4档
1
第5档
0。
472
车轮半径
0。
316（m）
传动机械效率
0。
91
假设在良好沥青或水泥路面上行驶,滚动阻力系数
0。
014
整车质量
1522kg
CDA
2.4m2
2。
最高车速
汽车的最高车速是指汽车标准满载状态，在水平良好的路面（混凝土或沥青路面）上所能达到的最高行驶速度。
由已知的Tq曲线和其他参数可得到汽车各挡位下的驱动力Ft，并可做出驱动力曲线。
（a）
（b）
（c）
（d）
汽车在水平路面上匀速行驶时阻力包括滚动阻力和空气阻力，运用公式（b）可求出不同挡位下汽车的行驶速度,继而利用公式（c）、公式（d）分别求出滚动阻力和空气阻力。
Ft+Fw与车速的关系为行驶阻力曲线，结合公式（a）的各档驱动力曲线就得到汽车驱动力—行驶阻力平衡，如图1。
第Ft5曲线与Ft+Fw曲线的交点便是最高车速u
。
显然最高车速为90km/h。
3。
加速时间
常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。
原地起步加速时间是指汽车由Ⅰ挡或Ⅱ挡起步,并以最大的加速度（包括选择最恰当的换挡时间）逐步换至最高挡到某一预定的距离或车速所需的时间。
如图2.一般常用0—100km/h所需的时间来表明原地起步的加速能力。
4。
最大爬坡度
汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好的路面上的最大爬坡度.轿车的最高车速大,加速时间短，经常在较好的道路上行驶，一般不强调它的爬坡能力；然而，它的Ⅰ挡加速能力大,故爬坡能力也强.货车在各种地区的各种道路上行驶，所以必须具有足够的爬坡能力，一般最大爬坡度在30％即16。
7º左右。
（1）
（2）
（3）
为坡道的角度
（4）
5。
汽车功率平衡
汽车行驶时，不仅驱动力和行驶阻力互相平衡，发动机功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡。
如图3汽车功率平衡图。
式中，
为发动机转矩（N*m）；n为发动机转速（r/min）.
发动机最低转速
=1000r/min，最高转速
=5500r/min
附件:
matlab编程原程序
（1）驱动力与行驶阻力平衡图（注：
红色字为本文要仿真的参数）
Matlab输入语句：
closeall；
n=linspace（1000，5500）;%设定转速范围
ua1=0。
377＊0.316*n/（4。
778*3。
665）；%公式计算各档车速范围
ua2=0。
377*0.367＊n/（4.778*1.999）；
ua3=0。
377*0。
367*n/（4.778*1。
407）；
ua4=0。
377*0。
367*n/（4。
778＊1.00）；
ua5=0.377＊0。
367＊n/（4.778*0。
472）；
Ttq=（—19。
313+295。
27＊（n/1000）-165.44*（n/1000）。
^2+40。
874＊（n/1000）.^3—3.8445*（n/1000）。
^4）;％Ttq—n曲线拟合公式
x1=3。
665;
x2=1.999;
x3=1。
407；
x4=1;
x5=0。
472；
Ft1=x1＊Ttq＊4。
778＊0.91/0。
316；%公式计算各档对应转速下的驱动力
Ft2=x2＊Ttq＊4。
778＊0。
91/0.316;
Ft3=x3＊Ttq＊4.778＊0.91/0。
316；
Ft4=x4*Ttq＊4。
778＊0。
91/0。
316;
Ft5=x5*Ttq＊4.778＊0.91/0。
316；
F1=1522*9。
8＊0.014+（2。
4/21.15）＊ua1。
^2;％公式计算各档对应的各个车速下的行驶阻力
F2=1522＊9。
8*0.014+（2.4/21.15）*ua2.^2;
F3=1522*9。
8*0.014+（2.4/21。
15）*ua3。
^2;
F4=1522＊9.8＊0.014+（2。
4/21。
15）*ua4。
^2；
F5=1522*9。
8*0.014+（2。
4/21.15）*ua5。
^2；
plot（ua1,Ft1,'g',ua2，Ft2,'g',ua3,Ft3，’g’，ua4，Ft4,’g’，ua5,Ft5，’g'，ua1,F1，'r’，ua2，F2，'r'，ua3,F3,’r',ua4，F4，’r’,ua5,F5，'r’）;％汽车驱动力—行驶阻力平衡图
xlabel（'ua/（km/h）’）；％汽车驱动力—行驶阻力平衡图
ylabel（’F/N'）;
title（'汽车驱动力-行驶阻力平衡图’）;
（2）汽车功率平衡仿真
Matlab输入语句：
closeall；
n=linspace（1000,5500）;％设定转速范围
ua1=0。
377*0。
316＊n/（4。
778＊3.665）;%公式计算各档车速范围
ua2=0。
377*0。
367＊n/（4.778＊1。
999）；
ua3=0.377*0。
367*n/（4.778*1.407）;
ua4=0.377＊0。
367*n/（4。
778*1。
00）;
ua5=0。
377*0.367*n/（4。
778*0.472）;
Ttq=（—19.313+295。
27*（n/1000）-165。
44*（n/1000）。
^2+40.874*（n/1000）.^3-3。
8445*（n/1000）。
^4）;％Ttq-n曲线拟合公式
x1=3。
665；
x2=1。
999；
x3=1.407;
x4=1；
x5=0。
472；
Ft1=x1*Ttq*4。
778*0。
91/0。
316；％公式计算各档对应转速下的驱动力
Ft2=x2＊Ttq＊4。
778＊0。
91/0.316;
Ft3=x3*Ttq*4.778*0。
91/0。
316；
Ft4=x4＊Ttq*4。
778＊0。
91/0.316;
Ft5=x5＊Ttq＊4。
778*0。
91/0.316;
F1=1522＊9.8*0.014+（2.4/21.15）＊ua1。
^2；%公式计算各档对应的各个车速下的行驶阻力
F2=1522*9。
8*0。
014+（2.4/21。
15）*ua2.^2；
F3=1522＊9.8*0.014+（2。
4/21.15）*ua3.^2；
F4=1522*9.8*0.014+（2。
4/21。
15）*ua4。
^2;
F5=1522*9.8＊0.014+（2。
4/21。
15）*ua5.^2；
Pe1=Ft1.*ua1./3600;%计算各档对应转速下的功率
Pe2=Ft2.*ua2。
/3600；
Pe3=Ft3。
＊ua3./3600；
Pe4=Ft4.*ua4./3600;
Pe5=Ft5。
*ua5。
/3600;
P1=F1。
＊ua1./（3600*0。
85）；％计算各档对应的各个车速下的行驶阻力功率
P2=F2.*ua2./（3600＊0.85）；
P3=F3。
*ua3./（3600*0。
85）;
P4=F4.*ua4。
/（3600*0。
85）;
P5=F5。
＊ua5./（3600＊0。
85）；
plot（ua1，Pe1，'b',ua2,Pe2,’b’,ua3,Pe3,'b'，ua4,Pe4,'b'，ua5,Pe5，'b'，ua1,P1,'r'，ua2，P2，'r',ua3，P3，’r’,ua4，P4，'r',ua5，P5,’r'）；％汽车功率平衡图
xlabel（'ua/（km/h）'）；％汽车功率平衡图
ylabel（'P/kW’）；
title（’汽车功率平衡图'）；
axis（[0，160，0,80]）；
（3）汽车2档加速时间仿真
Matlab输入语句：
clear
nT=0。
85；
r=0。
316；
f=0。
014；
CDA=2。
4；
i0=4.778；If=0。
218;
Iw1=1。
798;
Iw2=3。
598；
L=3.2；
a=1.947；
hg=0。
9;
m=1552;
g=9。
8;
G=m＊g;ig=[3。
6651。
9991.4071。
000.472］；
nmin=600；nmax=1000;
u1=0.377*r＊nmin./ig/i0;
u2=0。
377*r*nmax。
/ig/i0；
deta=0＊ig;
fori=1:
5
deta（i）=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If＊（ig（i））^2＊i0^2＊nT）/（m＊r^2）;
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.^2/21。
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）^2+40。
874*（n/1000）^3—3.8445*（n/1000）^4；
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）^2+40.874*（n/1000）^3—3。
8445*（n/1000）^4;
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；
elseifua（i）〈=u2（4）
n=ua（i）*（ig（4）＊i0/r）/0.377；Tq=-19。
313+295.27＊（n/1000）—165。
44*（n/1000）^2+40.874＊（n/1000）^3—3。
8445＊（n/1000）^4；
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；
else
n=ua（i）*（ig（5）*i0/r）/0.377;Tq=—19。
313+295.27*（n/1000）—165。
44*（n/1000）^2+40。
874*（n/1000）^3—3.8445*（n/1000）^4；
Ft=Tq*ig（5）＊i0＊nT/r；
inv_a（i）=（deta（5）*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（［040080]）;
title（'汽车2档原地起步换挡加速时间曲线’）;
xlabel（’时间t（s）’）；
ylabel（'速度ua（km/h）’）；
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