汽车理论1.3和2.7matlab编程答案

孙野 200812681.3（1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图选用5挡变速器进行整车性能计算发动机转速与汽车行驶速度之间的关系：发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式：汽车驱动力：行驶阻力：用matlab编写程序如下：m1=2000;m2=1800;mz=3880;g=9.81;r=0.367;CdA=2.77;f=0.013;nT=0.85;ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793;i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;%输入已知参数Iw=2*Iw1+4*Iw2;for i=1:69n(i)=(i+11)*50;Ttq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4;end%从6004000rpm油拟合公式计算发动机转距for j=1:5for i=1:69Ft(i,j)=Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r;ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);Fz(i,j)=CdA*ua(i,j)2/21.15+mz*g*f;endend%计算各档位下的驱动力和行驶阻力plot(ua,Ft,ua,Fz)title(汽车驱动力与行驶阻力平衡图);xlabel(ua(km/h);ylabel(Ft(N);%作汽车驱动力与行驶阻力平衡图得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图如下：（2）计算汽车最高车速Matlab程序如下：for k=1:175n1(k)=3300+k*0.1;Ttq(k)=-19.313+295.27*(n1(k)/1000)-165.44*(n1(k)/1000)2+40.874*(n1(k)/1000)33.8445*(n1(k)/1000)4;Ft(k)=Ttq(k)*ig(5)*i0*nT/r;ua(k)=0.377*r*n1(k)/(ig(5)*i0);Fz(k)=CdA*ua(k)2/21.15+mz*g*f;E(k)=abs(Ft(k)-Fz(k);end%从3300rpm开始以0.1rpm为步长搜索直到找到for k=1:175%驱动力与行驶阻力之差绝对值最小点(档处)if(E(k)=min(E)%通过其他检验程序可估计出该点大致位置(3310rpm附近)disp(汽车最高车速=); disp(ua(k);disp(km/h);end%输出结果end汽车最高车速= 98.7627km/h计算得汽车最高车速为98.7627km/h。计算最大爬坡度Matlab程序如下：for p=1:150%从2000rpm开始以0.5为步长搜索找驱动力n2(p)=2000+p*0.5;%与行驶阻力之差最大点(档处)Ttq(p)=-19.313+295.27*(n2(p)/1000)-165.44*(n2(p)/1000)2+40.874*(n2(p)/1000)3-3.8445*(n2(p)/1000)4;Ft(p)=Ttq(p)*ig(1)*i0*nT/r;ua(p)=0.377*r*n2(p)/(ig(1)*i0);Fz(p)=CdA*ua(p)2/21.15+mz*g*f; af(p)=asin(Ft(p)-Fz(p)/(mz*g);end%通过其他检验程序可估计出该点大致位置(2000rpm附近)for p=1:150if(af(p)=max(af)i=tan(af(p);disp(汽车最大爬坡度=);disp(i);endend汽车最大爬坡度= 0.3518计算得最大爬坡度为0.3518（3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线Matlab程序如下：for i=1:69%开始计算绘制加速度倒数曲线所需数据n(i)=(i+11)*50;Ttq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4;endfor j=1:5for i=1:69deta=1+Iw/(mz*r2)+If*ig(j)2*i02*nT/(mz*r2);ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)2/21.15-mz*g*f)/(deta*mz);if(a(i,j)0.05)%剔除加速度值小于0.05的数据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(加速度倒数曲线);axis(0 120 0 30);xlabel(ua(km/h);ylabel(1/aj);%作加速度倒数曲线 绘制汽车行驶加速度倒数曲线如下图所示：计算汽车用2挡起步加速行驶至70km/h的加速时间Matlab程序如下：for i=1:69%从作出的加速度倒数曲线知,各档之间无交点A=ua(i,3)-ua(69,2);%因此换档时刻按低档最高转速对应的车速计if (A0)j=i;endB=ua(i,4)-ua(69,3);if(B0)k=i;endif(ua(i,4)=70)m=i;endend%以上是计算三个换档时刻t=ua(1,2)*b(1,2);%开始计算加速时间,这里是以二档起步得到的原始时间for p1=2:69t1(p1)=(ua(p1,2)-ua(p1-1,2)*(b(p1,2)+b(p1-1,2)*0.5;t=t+t1(p1);end%为减小计算误差,采用梯形算法累加,以下均是 for p2=j:69t2(p2)=(ua(p2,3)-ua(p2-1,3)*(b(p2,3)+b(p2-1,3)*0.5;t=t+t2(p2);endfor p3=k:mt3(p3)=(ua(p3,4)-ua(p3-1,4)*(b(p3,4)+b(p3-1,4)*0.5;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);%加上了换档处未计算的那部分时间tz=t/3.6;%换算单位 disp(加速时间=);disp(tz);disp(s);%输出计算结果t = 100.5903加速时间= 27.9417s计算得加速时间为17.9417s。2.7（1）汽车功率平衡图发动机在各挡下的功率Pe：汽车的阻力功率对车速的关系：Matlab程序如下：m1=2000;m2=1800;mz=3880;g=9.81;r=0.367;nT=0.85;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793; n1=815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804;Iw=2*Iw1+4*Iw2;nd=400;Qid=0.299; %输入已知参数for j=1:5for i=1:69 n(i)=(i+11)*50;Ttq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4; Pe(i)=Ttq(i)*n(i)/9550; ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0); Pz(i,j)=(mz*f*g*ua(i,j)/3600+CdA*ua(i,j)3/76140)/nT; endend %计算各档阻力功率 plot(ua,Pe,ua,Pz); xlabel(ua(km/h); ylabel(Pe(kW); title(汽车功率平衡图); text(12,65,Pe1); text(26,65,Pe2); text(46,65,Pe3); text(80,65,Pe4); text(115,65,Pe5); text(98,78,(Pf+Pw)/T); %作功率平衡图绘制汽车功率平衡图如下：（2） 最高档与次高档的等速百公里油耗曲线先确定最高档次和次高档次的发动机转速的范围，然后利用，求出对应档位的车速。由于汽车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该比汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即。然后根据不同的和n，用题中给出的拟合公式求出对应工况的燃油消耗率。先利用表中的数据，使用插值法，求出每个n值对应的拟合系数：。在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。利用求得的各个车速对应下的功率求出对应的耗油量燃油消耗率b。利用公式，即可求出对应的车速的百公里油耗（L/100km）。Matlab程序如下：for j=1:5for i=1:8Td(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4;Pd(i)=n1(i)*Td(i)/9549;u(i,j)=0.377*n1(i)*r/(ig(j)*i0);endend %计算在给定转速下的发动机功率b(1)=0.17768*Pd(1)4-5.8629*Pd(1)3+72.379*Pd(1)2-416.46*Pd(1)+1326.8;b(2)=0.043072*Pd(2)4-2.0553*Pd(2)3+36.657*Pd(2)2-303.98*Pd(2)+1354.7;b(3)=0.0068164*Pd(3)4-0.51184*Pd(3)3+14.524*Pd(3)2-189.75*Pd(3)+1284.4;b(4)=0.0018555*Pd(4)4-0.18517*Pd(4)3+7.0035*Pd(4)2-121.59*Pd(4)+1122.9;b(5)=0.00068906*Pd(5)4-0.091077*Pd(5)3+4.4763*Pd(5)2-98.893*Pd(5)+1141.0;b(6)=0.00035032*Pd(6)4-0.05138*Pd(6)3+2.8593*Pd(6)2-73.714*Pd(6)+1051.2;b(7)=0.00028230*Pd(7)4-0.047449*Pd(7)3+2.9788*Pd(7)2-84.478*Pd(7)+1233.9;b(8)=-0.000038568*Pd(8)4-0.00075215*Pd(8)3+0.71113*Pd(8)2-45.291*Pd(8)+1129.7;%计算在给定转速下的燃油消耗率u1=u(:,1);u2=u(:,2);u3=u(:,3);u4=u(:,4);u5=u(:,5);B1=polyfit(u1,b(1,:),3);B2=polyfit(u2,b(2,:),3);B3=polyfit(u3,b(3,:),3);B4=polyfit(u4,b(4,:),3);B5=polyfit(u5,b(5,:),3);%根据计算得到的每档8个点拟合五条bua曲线for q=1:69bh(q,1)=polyval(B1,ua(q,1);bh(q,2)=polyval(B2,ua(q,2);bh(q,3)=polyval(B3,ua(q,3);bh(q,4)=polyval(B4,ua(q,4);bh(q,5)=polyval(B5,ua(q,5);end %插值计算各档在对应转速下的燃油消耗率for i=1:5 for q=1:69 Q(q,i)=Pz(q,i)*bh(q,i)/(1.02*ua(q,i)*7.05); %燃油的重度取为7.05N/Lend %计算各档的百公里油耗endplot(ua(:,4),Q(:,4),ua(:,5),Q(:,5);title(4档5档等速百公里油耗图)xlabel(ua(km/h);ylabel(Qs(L/100km); %作4档5档等速百公里油耗图text(75,100,4档);text(100,46,5档);最高档与次高档的等速百公里油耗曲线：从图中可以看出，当时，4档与5档耗油相差不多，当时，5档耗油比四档稍多，当时，四档耗油明显比5档多。这是因为在同一车速下，汽车受到的阻力基本相等，因此基本相等，但是在同一车速下，4档的负荷率要比5档小，这就导致了5档的油耗较小。