应用matlab解决汽车理论问题确定一轻型货车的动力性能文档格式.docx
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整车整备质量：
1800kg;
总质量：
3880kg;
车轮半径：
0.367m;
传动系机械效率：
ƞT=0.85;
滚动阻力系数：
f=0.013;
空气阻力系数*迎风面积：
CdA=2.77m^2;
主减速器传动比：
i0=5.83;
飞轮转动惯量：
If=0.218kg.m^2;
二前轮转动惯量:
Iw1=1.798kg.m^2;
四后轮转动惯量：
Iw2=3.598kg.m^2;
变速器传动比：
1档
2档
3档
4档
5档
4档变速器
6.09
3.09
1.71
1.00
——
5档变速器
5.56
2.769
1.644
0.793
设该轻型货车装用的是4档变速器，则选用4档变速器的变速比数据。
轴距：
L=3.2m;
质心至前轴距离（满载）：
a=1.947m;
质心高（满载）：
hg=0.9m.
（一）绘制汽车驱动力和行驶阻力平衡图，并求出汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
运用matlab语言编写指令如下：
1.n=linspace（600,4000,100）;
2.r=0.367;
3.i0=5.83;
4.nt=0.85;
5.G=3880*9.8;
CDA=2.77;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;
m=3880;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
6.ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];
7.ua1=0.377*r*n/i0/ig
（1）;
8.ua2=0.377*r*n/i0/ig
（2）;
9.ua3=0.377*r*n/i0/ig（3）;
10.ua4=0.377*r*n/i0/ig（4）;
11.Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
12.Ft1=Tq*i0*ig
（1）*nt/r;
13.Ft2=Tq*i0*ig
（2）*nt/r;
14.Ft3=Tq*i0*ig（3）*nt/r;
15.Ft4=Tq*i0*ig（4）*nt/r;
16.Ff=G*f;
17.ua=linspace（0,200,100）;
18.Fw=CDA*ua.*ua/21.15;
19.plot（ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua,Ff,ua,Ff+Fw）;
20.xlabel（'
ua/km/h'
）;
21.ylabel（'
F/N'
22.title（'
汽车驱动力-行驶阻力平衡图'
23.legend（'
Ft1'
'
Ft2'
Ft3'
Ft4'
Ff'
Ff+Fw'
24.umax=max（ua4）;
25.disp（'
汽车最高车速='
26.disp（umax）;
disp（'
km/h'
27.imax=tan（asin（max（（Ft1-（Ff+Fw））/G）））;
28.disp（'
汽车最大爬坡度='
29.disp（imax）;
30.fai=imax*L/（a+hg*imax）;
31.disp（'
货车后轮驱动克服最大坡度时相应的附着率='
32.disp（fai）;
对该程序指令编写过程的解释：
指令第1行的linspace—线性等分函数生成向量，可以在首尾两端元素之间等分建立向量。
所以linspace（600,4000,100）表示将600到4000之间等分为100份。
2,3,4,5行将已知数据输入。
第6行通过创建一个1*4维的数值矩阵输入4档变速器的传动比。
7,8,9,10行根据车速公式Ua=0.377*r*n/i0/ig分别求出变速器各档位对应的汽车车速与发动机转速n的关系。
11行为已知条件表示发动机转矩Tq与发动机转速n的函数关系。
12,13,14,15行根据汽车驱动力公式Ft=Tq*i0*ig*nt/r求出变速器处于各档位时的汽车驱动力。
16行求出滚动阻力。
17行调用linspace（）函数将车速0到200km/h等分生成100维向量。
18行求出空气阻力。
19行调用plot函数绘制多根二维曲线，输入的参数都为向量对，Ua1和Ft1,Ua2和Ft2,Ua3和Ft3,Ua4和Ft4,Ua和Ff,Ua和Ff+Fw分别组成一对向量对，每一向量对可以绘制一条曲线，这样就在同一坐标内绘制出了六条曲线。
20行和21行调用xlabel（）和ylabel（）函数分别对x轴和y轴进行标注，即在横坐标轴下方标注‘’Ua/km/h“,在纵坐标轴左侧标注“F/N”.22行调用title（）函数在图形上方写图名“汽车驱动力——行驶阻力平衡图“。
23行调用legend（）函数在规定位置写图例，缺省在图形窗口右上角。
24行调用max函数求出4档时的最高车速。
26行调用disp函数显示文本“最高车速=”。
26行显示Umax值及其单位。
27行求最大爬坡度。
28行调用disp函数显示文本“汽车最大爬坡度=”。
29行调用disp函数显示Imax的值。
30行求出克服最大爬坡度时相应的附着率。
31，32行调用disp函数显示文本，值。
将1—32行指令程序导入matlab的commandspace窗口，按下enter键得到运行结果如下：
汽车最高车速=
94.9290
km/h
汽车最大爬坡度=
0.3702
货车后轮驱动克服最大坡度时相应的附着率=
0.5196
（二）绘制汽车行驶加速度倒数曲线。
运用matlab语言编写程序指令如下：
n=linspace（600,4000,100）;
r=0.367;
nt=0.85;
G=3880*9.8;
ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];
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）;
Tq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;
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;
Ff=G*f;
ua=linspace（0,200,100）;
Fw=CDA*ua.*ua/21.15;
s1=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+ig
（1）^2*i0^2*nt*If/（m*r^2）;
s2=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+ig
（2）^2*i0^2*nt*If/（m*r^2）;
s3=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+ig（3）^2*i0^2*nt*If/（m*r^2）;
s4=1+（Iw1+Iw2）/（m*r^2）+ig（4）^2*i0^2*nt*If/（m*r^2）;
Fw1=CDA*ua1.*ua1/21.15;
Fw2=CDA*ua2.*ua2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.*ua3/21.15;
Fw4=CDA*ua4.*ua4/21.15;
a1=（Ft1-（Ff+Fw1））/（s1*m）;
a2=（Ft2-（Ff+Fw2））/（s2*m）;
a3=（Ft3-（Ff+Fw3））/（s3*m）;
a4=（Ft4-（Ff+Fw4））/（s4*m）;
plot（ua1,1./a1,ua2,1./a2,ua3,1./a3,ua4,1./a4）;
xlabel（'
ylabel（'
1/a'
title（'
汽车的加速度倒数曲线'
legend（'
1/a1'
1/a2'
1/a3'
1/a4'
将上述程序指令导入matlab的commandspace窗口按下enter键，运行结果绘制的加速度倒数曲线如下图所示：
（三）求汽车用二档起步加速行驶至70km/h的加速时间。
nT=0.85;
g=9.8;
nt=0.85;
G=m*g;
ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];
nmin=600;
nmax=4000;
%每个档位所能达到的最小车速和最大车速
u1=0.377*r*nmin./ig/i0;
u2=0.377*r*nmax./ig/i0;
deta=0*ig;
%不同档位时的s（&
）
%车速从二档的最低速到四档的最高速
ua=[4.6:
0.001:
94.9];
N=length（ua）;
n=0;
Tq=0;
Ft=0;
aa=0*ua;
delta=0*ua;
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;
%aa（i）为ua（i）时的1/a
aa（i）=（s2*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
%delta（i）为微分部分的面积，及dt
delta（i）=0.001*aa（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;
aa（i）=（s3*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
else
n=ua（i）*（ig（4）*i0/r）/0.377;
Ft=Tq*ig（4）*i0*nT/r;
aa（i）=（s4*m）/（Ft-Ff-Fw（i））;
end
a=delta（1:
k）;
t（i）=sum（a）;
end
plot（t,ua）;
汽车2档原地起步换挡加速时间曲线'
时间t（s）'
速度ua（km/h）'
t（（70-4.6）/0.001）
axis（[0800100]）;
t（（70-4.6）/0.01）
将上述程序指令导入matlab的commandspace窗口按下enter键，运行结果绘制的加速时间曲线如下图所示：
Subscriptindicesmusteitherberealpositiveintegersorlogicals.
由运行结果没有得出具体的加速时间知程序存在一定的错误。
但从图形上能够估计出加速时间为27s.
三.总结
由前面的运算可以得到该轻型货车的动力性能参数：
汽车最高车速=94.9290km/h,汽车最大爬坡度=0.3702,货车后轮驱动克服最大坡度时相应的附着率=0.5196,汽车用二档起步加速行驶至70km/h的加速时间为27s.根据这些动力性能参数便可对该轻型货车的动力性能进行评价。
通过使用matlab解决该汽车理论问题之确定一轻型货车的动力性能的过程可以发现matlab这一数学软件对于理论研究问题具有强大的辅助作用。
编写程序指令的过程能够明显体会到matlab语言是一种解释类语言，它将一个优秀软件的易用性与可靠性，通用性与专业性，一般目的的应用与科学技术应用有机地结合，是一种直译式的语言，编程效率高，能够实现方便的绘图功能。
在本次学习过程中，我对汽车理论中关于汽车动力性能参数的求解进一步加深了理解。
在接下来的学习中，我会更加注重理论与实践相结合，继续加深对于matlab语言及软件的学习使用，学会运用计算机软件这一技术工具对于专业理论学习的帮助。
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