车辆工程基于MATLAB的动力性仿真分析及优化设计程序.docx
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车辆工程基于MATLAB的动力性仿真分析及优化设计程序
n=linspace（600,4000,100）;%均分计算指令,600最低转速,4000最高转速,均分为100等分
r=0.367;
i0=5.83;
nt=0.85;
G=3880*9.8;
f=0.013;
CDA=2.77;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;
m=3880;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];%输入已知参数
ua1=0.377*r*n/i0/ig
（1）;
ua2=0.377*r*n/i0/ig
（2）;
ua3=0.377*r*n/i0/ig（3）;
ua4=0.377*r*n/i0/ig（4）;%各转速各挡位下的速度
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*i0*ig
（1）*nt/r;
Ft2=Tq*i0*ig
（2）*nt/r;
Ft3=Tq*i0*ig（3）*nt/r;
Ft4=Tq*i0*ig（4）*nt/r;%从600~4000rpm各挡位的驱动力
Ff=G*f;
ua=linspace（0,200,100）;
Fw=CDA*ua.*ua/21.15;%空气阻力
plot（ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua,Ff+Fw）;%画出各挡位的Ua-Ft,及Ua-Ff+Ft
xlabel（'ua/km/h'）;
ylabel（'F/N'）;%标注横纵轴
title（'汽车驱动力-行驶阻力平衡图'）;%标注图形题目
gtext（'Ft1'）,gtext（'Ft2'）,gtext（'Ft3'）,gtext（'Ft4'）,gtext（'Ff+Fw'）;%给每根线条添加符号
legend（'Ft1','Ft2','Ft3','Ft4','Ff+Fw'）;%标注图例
umax=max（ua4）;
disp（'汽车最高车速='）;
disp（umax）;disp（'km/h'）;
imax=tan（asin（max（（Ft1-（Ff+Fw））/G）））;%最大爬坡度的公式
disp（'汽车最大爬坡度='）;
disp（imax）;%输出最高车速,与最大爬坡度的结果
n=600:
1:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔1
r=0.367;
i0=5.83;
eff=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
m=3880;
g=9.8;%输入已知参数
G=m*g;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
forig=[6.09,3.09,1.71,1.00]
Ua=0.377*r*n/ig/i0;%各转速各挡位下的速度
Pe=Ttq.*n/9550;%各转速下的功率
plot（Ua,Pe）;
holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新，准备接受此后将绘制的图形，多图共存
end
Ua=0:
0.1:
max（Ua）;
Pf=G*f*Ua/3600;%滚动阻力
Pw=CdA*Ua.^3/76140;%空气阻力
plot（Ua,（Pf+Pw）/eff）;
title（'汽车的功率平衡图'）,
xlabel（'Ua/（km/h）'）,ylabel（'P/kw'）;%画出汽车的功率平衡图
gtext（'Ft1'）,gtext（'Ft2'）,gtext（'Ft3'）,gtext（'Ft4'）,gtext（'（Pf+Pw）/nt'）;
legend（'Ⅰ','Ⅱ','Ⅲ','Ⅳ','Pf+Pw/nt'）;
n=600:
1:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔
r=0.367;
i0=5.83;
nt=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
m=3880;
g=9.8;%输入已知参数
G=m*g;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
forig=[6.09,3.09,1.71,1.00]
Ua=0.377*r*n/ig/i0;
Ft=Ttq*i0*ig*nt/r;
Fw=CdA*Ua.^2/21.15;
D=（Ft-Fw）/G%汽车动力因子公式
plot（Ua,D）;%画出汽车动力特性图
holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新，准备接受此后将绘制的图形，多图共存
end
f=0.0076+0.000056*Ua%滚动阻力与速度之间的关系
plot（Ua,f）;%画出速度与滚动阻力图
title（'汽车动力特性图'）,%给图加题目
xlabel（'Ua/（km/h）'）,ylabel（'D'）;
gtext（'Ⅰ'）,gtext（'Ⅱ'）,gtext（'Ⅲ'）,gtext（'Ⅳ'）,gtext（'f'）;
legend（'Ⅰ','Ⅱ','Ⅲ','Ⅳ','f'）;
n=600:
10:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔10
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[6,093.091.711.00];
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
i0=5.83;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;%输入已知参数
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*ig
（1）*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig
（2）*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig（3）*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig（4）*i0*nT/r;%各转速各挡位下的驱动力
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;
ua2=0.377*r*n/ig
（2）/i0;
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;%各挡位各转速下的速度
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;%不同速度下的空气阻力
Ff=G*f;
deta1=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig
（1）^2*i0^2*nT）/（m*r^2）;
deta2=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig
（2）^2*i0^2*nT）/（m*r^2）;
deta3=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig（3）^2*i0^2*nT）/（m*r^2）;
deta4=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+（If*ig（4）^2*i0^2*nT）/（m*r^2）;%不同挡位下的汽车旋转质量换算系数
a1=（Ft1-Ff-Fw1）/（deta1*m）;ad1=1./a1;
a2=（Ft2-Ff-Fw2）/（deta2*m）;ad2=1./a2;
a3=（Ft3-Ff-Fw3）/（deta3*m）;ad3=1./a3;
a4=（Ft4-Ff-Fw4）/（deta4*m）;ad4=1./a4;%各挡位下的加速度
plot（ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4）;
title（'汽车的加速度倒数曲线'）;
xlabel（'ua（km/h）'）;ylabel（'1/a）'）;%作汽车加速度倒数曲线
gtext（'1/a1'）,gtext（'1/a2'）,gtext（'1/a3'）,gtext（'1/a4'）;
legend（'1/a1','1/a2','1/a3','1/a4'）;
n=600:
10:
4000;
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[6.093.091.711.00];
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
i0=5.83;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;%输入已知参数
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*ig
（1）*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig
（2）*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig（3）*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig（4）*i0*nT/r;%各转速各挡位下的驱动力
ua1=0.377*r*n/ig
（1）/i0;
ua2=0.377*r*n/ig
（2）/i0;
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;%各挡位各转速下的速度
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;%不同速度下的空气阻力
Ff=G*f;
i1=asin（（Ft1-Ff-Fw1）/G）;
i2=asin（（Ft2-Ff-Fw2）/G）;
i3=asin（（Ft3-Ff-Fw3）/G）;
i4=asin（（Ft4-Ff-Fw4）/G）;%不同档位下的坡度
plot（ua1,i1,ua2,i2,ua3,i3,ua4,i4）;
title（'汽车的爬坡度图'）;
xlabel（'ua/（km*h^-1）'）;
ylabel（'i/%'）;%作汽车的坡度图
gtext（'Ⅰ'）,gtext（'Ⅱ'）,gtext（'Ⅲ'）,gtext（'Ⅳ'）;
m=3880;
g=9.8;
r=0.367;
nt=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
i0=5.83;
pg=7.1;%汽油的重度取7.1N/L
ig=[6.093.091.711];
n=600:
1:
4000;
n0=[8151207161420122603300634033804];
B00=[1326.81354.71284.41122.91141.01051.21233.91129.7];
B10=[-416.46-303.98-189.75-121.59-98.893-73.714-84.478-45.291];
B20=[72.37936.65714.5247.00354.47632.85932.97880.71113];
B30=[-5.8629-2.0553-0.51184-0.18517-0.091077-0.05138-0.047449-0.00075215];
B40=[0.177680.0430720.00681640.00185550.000689060.000350320.00028230-0.000038568];%输入已知参数
B0=spline（n0,B00,n）;
B1=spline（n0,B10,n）;
B2=spline（n0,B20,n）;
B3=spline（n0,B30,n）;
B4=spline（n0,B40,n）;%使用三次样条插值，保证曲线的光滑连续
ua3=0.377*r*n/ig（3）/i0;
ua4=0.377*r*n/ig（4）/i0;%求出发动机转速范围内对应的3、4档车速
Pe3=（m*g*f*ua3/3600+CdA*ua3.^3/76140）/0.85;
Pe4=（m*g*f*ua4/3600+CdA*ua4.^3/76140）/0.85;%发动机功率
fori=1:
1:
3401%用拟合公式求出各个燃油消耗率
b3（i）=B0（i）+B1（i）*Pe3（i）+B2（i）*Pe3（i）.^2+B3（i）*Pe3（i）.^3+B4（i）*Pe3（i）.^4;
b4（i）=B0（i）+B1（i）*Pe4（i）+B2（i）*Pe4（i）.^2+B3（i）*Pe4（i）.^3+B4（i）*Pe4（i）.^4;%插值得出对应速度的燃油消耗率
end
Q3=Pe3.*b3./（1.02.*ua3.*pg）;
Q4=Pe4.*b4./（1.02.*ua4.*pg）;%3.4挡等速百公里燃油消耗量
plot（ua3,Q3,ua4,Q4）;
title（'最高档与次高档等速百公里油耗曲线'）;%画出最高档与次高档等速百公里油耗曲线
xlabel（'ua（km/h）'）;ylabel（'百公里油耗（L/100km）'）;
gtext（'3档'）,gtext（'4档'）;
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