1、<p>　　2009 屆 </p><p><b>　　汽車工程系</b></p><p>　　汽 車 理 論 課 程 設 計</p><p>　　題 目： 汽車動力性的仿真 </p><p>　　學

2、 院： 機 電 工 程 學 院 </p><p>　　專 業(yè)： 09級交通運輸 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　汽車理論

3、課程設計任務書</p><p><b>　　汽車動力性仿真</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文是對Passat 1.8T手動標準型汽車的動力性能采用matlab編制程序，對汽車動力性進行計算。從而對汽車各個參數做出準確的仿真研究，為研究汽車動力性提供理論依據，本文主要進行的汽車動力性

4、仿真有：最高車速、加速時間和最大爬坡度。及相關汽車燃油性經濟。</p><p>　　關鍵詞：汽車；動力性；試驗仿真；matlab</p><p>　　Passat 1.8T手動標準型汽車參數</p><p><b>　　2. 最高車速</b></p><p>　　汽車的最高車速是指汽車標準滿載狀態(tài)，在水平良好的路面(混凝

5、土或瀝青路面)上所能達到的最高行駛速度。由已知的Tq曲線和其他參數可得到汽車各擋位下的驅動力Ft，并可做出驅動力曲線。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　（b）</b></p><p><b>　?。╟）</b></p><p><b

6、>　?。╠）</b></p><p>　　汽車在水平路面上勻速行駛時阻力包括滾動阻力和空氣阻力，運用公式（b）可求出不同擋位下汽車的行駛速度，繼而利用公式（c）、公式（d）分別求出滾動阻力和空氣阻力。Ft+Fw與車速的關系為行駛阻力曲線，結合公式（a）的各檔驅動力曲線就得到汽車驅動力—行駛阻力平衡，如圖1。第Ft5曲線與Ft+Fw曲線的交點便是最高車速u。顯然最高車速為90km/h。</p

7、><p><b>　　3.加速時間</b></p><p>　　常用原地起步加速時間與超車加速時間來表明汽車的加速能力。原地起步加速時間是指汽車由Ⅰ擋或Ⅱ擋起步，并以最大的加速度（包括選擇最恰當的換擋時間）逐步換至最高擋到某一預定的距離或車速所需的時間。如圖2.一般常用0—100km/h所需的時間來表明原地起步的加速能力。</p><p><

8、b>　　4.最大爬坡度</b></p><p>　　汽車的上坡能力是用滿載時汽車在良好的路面上的最大爬坡度。轎車的最高車速大，加速時間短，經常在較好的道路上行駛，一般不強調它的爬坡能力；然而，它的Ⅰ擋加速能力大，故爬坡能力也強。貨車在各種地區(qū)的各種道路上行駛，所以必須具有足夠的爬坡能力，一般最大爬坡度在30%即16.7º左右。</p><p><b>

9、　　(1) </b></p><p><b>　　(2) </b></p><p>　　(3) 為坡道的角度</p><p><b>　　(4) </b></p><p><b>　　5.汽車功率平衡</b></p><p>

10、;　　汽車行駛時，不僅驅動力和行駛阻力互相平衡，發(fā)動機功率和汽車行駛的阻力功率也總是平衡。如圖3汽車功率平衡圖。</p><p>　　式中，為發(fā)動機轉矩（N*m）；n為發(fā)動機轉速（r/min）。</p><p>　　發(fā)動機最低轉速=1000r/min,最高轉速=5500r/min</p><p>　　附件：matlab編程原程序</p><p&g

11、t;　　（1）驅動力與行駛阻力平衡圖（注：紅色字為本文要仿真的參數）</p><p>　　Matlab輸入語句：</p><p>　　close all;</p><p>　　n=linspace(1000,5500);%設定轉速范圍</p><p>　　ua1=0.377*0.316*n/(4.778*3.665);%公式計算各檔車速范圍&

12、lt;/p><p>　　ua2=0.377*0.367*n/(4.778*1.999);</p><p>　　ua3=0.377*0.367*n/(4.778*1.407);</p><p>　　ua4=0.377*0.367*n/(4.778*1.00);</p><p>　　ua5=0.377*0.367*n/(4.778*0.472);&l

13、t;/p><p>　　Ttq=(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4);% Ttq-n 曲線擬合公式</p><p><b>　　x1=3.665;</b></p><p><b>　　x2=1.999;</b

14、></p><p><b>　　x3=1.407;</b></p><p><b>　　x4=1;</b></p><p><b>　　x5=0.472;</b></p><p>　　Ft1=x1*Ttq*4.778*0.91/0.316;%公式計算各檔對應轉速下的驅動力

15、</p><p>　　Ft2=x2*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　Ft3=x3*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　Ft4=x4*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　Ft5=x5*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><

16、p>　　F1=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua1.^2;%公式計算各檔對應的各個車速下的行駛阻力</p><p>　　F2=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua2.^2;</p><p>　　F3=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua3.^2;</p><p>　　F4=1522*9.8*0

17、.014+(2.4/21.15)*ua4.^2;</p><p>　　F5=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua5.^2;</p><p>　　plot(ua1,Ft1,'g',ua2,Ft2,'g',ua3,Ft3,'g',ua4,Ft4,'g',ua5,Ft5,'g',ua1,F1,&

18、#39;r',ua2,F2,'r',ua3,F3,'r',ua4,F4,'r',ua5,F5,'r');%汽車驅動力-行駛阻力平衡圖</p><p>　　xlabel('ua/(km/h)');%汽車驅動力-行駛阻力平衡圖</p><p>　　ylabel('F/N');</p&g

19、t;<p>　　title('汽車驅動力-行駛阻力平衡圖');</p><p>　?。?）汽車功率平衡仿真</p><p>　　Matlab輸入語句：</p><p>　　close all;</p><p>　　n=linspace(1000,5500);%設定轉速范圍</p><p>

20、　　ua1=0.377*0.316*n/(4.778*3.665);%公式計算各檔車速范圍</p><p>　　ua2=0.377*0.367*n/(4.778*1.999);</p><p>　　ua3=0.377*0.367*n/(4.778*1.407);</p><p>　　ua4=0.377*0.367*n/(4.778*1.00);</p>

21、<p>　　ua5=0.377*0.367*n/(4.778*0.472);</p><p>　　Ttq=(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4);% Ttq-n 曲線擬合公式</p><p><b>　　x1=3.665;</b>&

22、lt;/p><p><b>　　x2=1.999;</b></p><p><b>　　x3=1.407;</b></p><p><b>　　x4=1;</b></p><p><b>　　x5=0.472;</b></p><p>

23、　　Ft1=x1*Ttq*4.778*0.91/0.316;%公式計算各檔對應轉速下的驅動力</p><p>　　Ft2=x2*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　Ft3=x3*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　Ft4=x4*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>

24、　　Ft5=x5*Ttq*4.778*0.91/0.316;</p><p>　　F1=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua1.^2;%公式計算各檔對應的各個車速下的行駛阻力</p><p>　　F2=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua2.^2;</p><p>　　F3=1522*9.8*0.014+(2.4/21.1

25、5)*ua3.^2;</p><p>　　F4=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua4.^2;</p><p>　　F5=1522*9.8*0.014+(2.4/21.15)*ua5.^2;</p><p>　　Pe1=Ft1.*ua1./3600;%計算各檔對應轉速下的功率</p><p>　　Pe2=Ft2.*ua2

26、./3600;</p><p>　　Pe3=Ft3.*ua3./3600;</p><p>　　Pe4=Ft4.*ua4./3600;</p><p>　　Pe5=Ft5.*ua5./3600;</p><p>　　P1=F1.*ua1./(3600*0.85);%計算各檔對應的各個車速下的行駛阻力功率</p><p>

27、;　　P2=F2.*ua2./ (3600*0.85);</p><p>　　P3=F3.*ua3./ (3600*0.85);</p><p>　　P4=F4.*ua4./ (3600*0.85);</p><p>　　P5=F5.*ua5./ (3600*0.85);</p><p>　　plot(ua1,Pe1,'b',

28、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');%汽車功率平衡圖</p><p>　　xlabel('u

29、a/(km/h)');%汽車功率平衡圖 </p><p>　　ylabel('P/kW');</p><p>　　title('汽車功率平衡圖');</p><p>　　axis([0,160,0,80]);</p><p>　?。?）汽車2檔加速時間仿真</p><p>　　M

30、atlab輸入語句：</p><p><b>　　clear</b></p><p><b>　　nT=0.85;</b></p><p><b>　　r=0.316;</b></p><p><b>　　f=0.014;</b></p>&

31、lt;p><b>　　CDA=2.4;</b></p><p>　　i0=4.778;If=0.218;</p><p>　　Iw1=1.798;</p><p>　　Iw2=3.598;</p><p><b>　　L=3.2;</b></p><p><b&g

32、t;　　a=1.947;</b></p><p><b>　　hg=0.9;</b></p><p><b>　　m=1552;</b></p><p><b>　　g=9.8;</b></p><p>　　G=m*g; ig=[3.665 1.999 1.407

33、1.00 0.472];</p><p>　　nmin=600;nmax=1000;</p><p>　　u1=0.377*r*nmin./ig/i0;</p><p>　　u2=0.377*r*nmax./ig/i0;</p><p>　　deta=0*ig;</p><p><b>　　for i=1:5

34、</b></p><p>　　deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　ua=[6:0.01:99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0

35、*ua;</p><p><b>　　Ff=G*f;</b></p><p>　　Fw=CDA*ua.^2/21.15;</p><p><b>　　for i=1:N</b></p><p><b>　　k=i;</b></p><p>　　if ua

36、(i)<=u2(2)</p><p>　　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;</p><p>　　Ft=Tq*ig(2)*i0*nT/r;</p><p>　　in

37、v_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); </p><p>　　delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;</p><p>　　elseif ua(i)<=u2(3)</p><p>　　n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377; Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44

38、*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;</p><p>　　Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;</p><p>　　inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); </p><p>　　delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; </p>

39、<p>　　elseif ua(i)<=u2(4)</p><p>　　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;</p><p>　　Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r;</p

40、><p>　　inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); </p><p>　　delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377; Tq=-19.313+295.

41、27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;</p><p>　　Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r;</p><p>　　inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); </p><p>　　delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;

42、</p><p><b>　　end</b></p><p>　　a=delta(1:k);</p><p>　　t(i)=sum(a);</p><p><b>　　end</b></p><p>　　plot(t,ua);</p><p>　　ax