《汽車?yán)碚摗纷鳂I(yè) (四)

題目一

確定一輕型貨車的動(dòng)力性能（貨車可裝用4擋或5擋變速器，任選其中的一種進(jìn)行整車性

能計(jì)算）：

1）繪制汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖。

2）求汽車最高車速，最大爬坡度及克服該坡度時(shí)相應(yīng)的附著率。

3）繪制汽車行駛加速度倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車用2檔起步加速行駛至

60km∕h的車速一時(shí)間曲線，或者用計(jì)算機(jī)求汽車用2檔起步加速行駛至60km∕h的加速

時(shí)間。

符號(hào)說(shuō)明

符號(hào)意義數(shù)值單位

〃min發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速600r/min

"max發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速4000r/min

TWl裝載質(zhì)量2000kg

W2整車整備質(zhì)量1800?

m總質(zhì)量3880依

r車輪半徑0.367m

%傳動(dòng)系機(jī)械效率0.85-

/滾動(dòng)阻力系數(shù)0.013-

GA空氣阻力系數(shù)X迎風(fēng)面積2.77m2

?主減速器傳動(dòng)比5.83-

h飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.218kg?m2

4二前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1.798kg?m2

M四后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3.598kg?m2

Z軸距3.2m

a質(zhì)心至前軸距離（滿載）1.974m

4質(zhì)心高（滿載）0.9m

ig變速器傳動(dòng)比表2-

a道路坡度角-O

表？

變速器傳動(dòng)比4

I檔II檔ΠI檔IV檔V檔

四檔變速器6.093.091.711.00-

五檔變速器5.562.7691.6441.000.793

表2

選擇"五擋變速器”進(jìn)行計(jì)算。

問(wèn)題計(jì)算過(guò)程解釋

1）繪制汽車驅(qū)由《汽車?yán)碚?第二版)》P35式(2-4)：

動(dòng)力與行駛阻

E=≡^?①由表1、表2,4、

力平衡圖。

r

∕Q、"τ、r是己

知量,可知,Fr是

Tq的函數(shù)

由題目條件：

234

T=-19.313+295.27(-^-)-165.44(-^-)+40.874(-^-)-3.8445(-^)—可知，F(xiàn),是n的

,1000100010001000②

函數(shù)

由《汽車?yán)碚?第二版)》P38式(2-10)：

可將E轉(zhuǎn)化為

Ua=0.377—③

Poua的函數(shù)

由表可得：

1,Hmill=600r∕min,n=4000r/min,

擋位IπmIVV得到各檔速度范

圍，單位：km/h

amin2.56105.14248.661414.239317.9563

"amax17.073634.282857.742794.9290119.7087

表3

將②、③代入①中，可得1~V檔下E關(guān)于""的表達(dá)式，在Matlab

中畫出圖線：

圖1

2）求最高車由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰39式（2-11）：

好-滾動(dòng)阻力，N

速，最大爬坡

F=FF+F+F④

度及克服該坡kf+trij

K「空氣阻力，N

度時(shí)相應(yīng)的附

著率。

F廣坡度阻力，N

a）最高車速

F廠加速阻力，N

計(jì)算最高車速時(shí)，汽車在水平路上行駛且無(wú)加速，所以：

Fi=0,Fj=Q

④化簡(jiǎn)為：

Fk=Ff+Fw⑤

由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰3式（1-2）：由表1,m、g、f

為己知量，所以

Ff=mgf⑥

%為己知量

由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰27式（1-56）：

由表1,CDA為

F=Ce⑦

"21.15已知量，所以冗

為""的函數(shù)，速

度單位km/h

將⑥⑦代入⑤可得Fk關(guān)于ua的函數(shù)

將臬曲線畫入圖1,并求得交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)即為最高車速：

最大車速為

100.023km∕h

圖2

b）最大爬坡度

計(jì)算最大爬坡度時(shí)，［=0,所以④化簡(jiǎn)為：

Fk=Fi+R+F、,⑧

由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰39式（2-21）：由表1,m、g為

E=Wgsina⑨已知量，所以g

為a的函數(shù)

考慮坡度角α⑥變?yōu)椋河杀?,m、g、f

為己知量，所以

Ff=mgcosa-f⑩

Ff為a的函數(shù)

⑦表明F是u

將⑦⑨⑩代入⑧wa

的函數(shù)，所以&

是和的函

awa

數(shù)

令①=⑧，即月=①表明是

rF1Mtt

的函數(shù)，所以等

式兩邊分別是""

的表達(dá)式和"“、

在Matlab中解出α關(guān)于".的表達(dá)式

a的表達(dá)式

i=tan（α）,畫出i-%圖:

最大爬坡度為

35.401%

圖3

C）最大爬坡度下的附著率

由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰43式（2-36）,取如下假設(shè)：

由表1,m、g、b、

1、Tj忽略不計(jì)；2、風(fēng)壓中心高和汽車質(zhì)心高相等；

f、r、％、L為己

再令包=0,得到：

力知量，由圖3,

mgcosα?（〃一療）一mghgSina-FWhg

ua=8.840kmlh

-L?

可算得∕ζ,爬坡

mgcosα?（α+療）+InghgSinα+工丸

一不度35.401%可算

L?

得a,所以可以

將最大爬坡度是的速度％與i換算的α代入Fk表達(dá)式可得此工

算出Ed，工2

況下的驅(qū)動(dòng)力E

前驅(qū)車G）Lm后驅(qū)車C"=與

得CW=L3025,%=0?5115

顯然一般情況下這輛貨車只能是后驅(qū)車。

3）繪制汽車行由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰47式（2-46）：

6、入為""的

駛加速度倒數(shù)

a=-=-[F-(F+E,.)]

曲線，用圖解jf

函數(shù)，月、m為

積分法求汽車

用2檔起步加己知量

速行駛至由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰41式（2-25）：

的車速

60km∕h6—]]。次％

一時(shí)間曲線，

mrmr~?r、//、辦、力為

或者用計(jì)算機(jī)

求汽車用2檔已知量，由表2,

起步加速行駛

/；,已知量，所以

至60km∕h的

由以上兩式和①⑦可得4,關(guān)于""的函數(shù)。

加速時(shí)間。5為已知量

由《汽車?yán)碚摚ǖ诙妫稰47式（2-47）：

?

在Matlab中畫出-L圖像:

紅線表示積分上

下限

換擋策略為：盡可能晚?yè)Q擋。

在Matlab中進(jìn)行如下積分:

V的單位為:km/h

得到：

t=16.0352So

參考文獻(xiàn)：

吳光強(qiáng).汽車?yán)碚摚ǖ诙妫M].北京：人民交通出版社，2007.

代碼:

clear

r=0.367;

nt=O?85;

iθ=5.83;

ig=[5.562.7691.6441.000.793];

%Teilstreke

nmin=600;nmax=4000;

vamin=0.377*r*nmin./ig∕iθ;

vamax=0.377*r*nmax.∕ig∕iθ;

%Ft,force

symsva

n=l∕0.377*ig*i0∕r*va;

Tq=-I9.313+295.27*(n∕1000)-165.44*(n∕1000).^2+40.874*(n∕1000).^3

-3.8225*(n∕1000).A4;

%figure(1);

fori=l:5

Ft(i)=Tq(i)*ig(i)*iθ*nt∕r∕l000;%kN

%ezplot(Ft(i),[vamin(i)zvamax(i)]);

%holdon

end

%Fkzresistence

symsalphaa

g=9.8;

m=3880;

f=0.013;

Ff=m*g*f*cos(alpha);%N

CDA=2.77;

FW=CDA*va人2/21.15;%N

Fi=m*g*sin(alpha);%N

Iwl=1.798;

Iw2=2.598;

If=O.218;

Iw=Iwl+Iw2;

xital=l∕m*Iw∕r^2;

xita2=l∕m*lf*iθ^2*nt∕r^2;

xita=l+xital++xita2*ig(5)A2;

Fj=xita*m*a;%N

Fk=(Ff+Fw÷Fi+Fj)/1000∕%kN

%%vamax

%Fkv=Fk;

,,

%Fkv=subs(Fkvzalphaz0);

,r

%Fkv=subs(Fkvraf0);

%ezplot(Fkv,[0z120])

%

%assume(va>99)

%[vmax]=solve(Fkv-Ft(5));

%vmax=double(VmaX);

,,

%Ftvmax=Subs(Fkv,vazvmax);

%Ftvmax=double(Ftvmax);

%plot(Vmax,Ftvmax^,*r,);

,,

%sl=sprintf((%.3fz%.3f),Vmax,Ftvmax);

%text(vmaxzFtvmax-O.5,si);

%

%gridon

%title(Rt∕kN');

%xlabel(,v_a/(km/h),);

%axis([0120015]);

%

%imax

Fki=Fk;

,,

Fki=subs(Fki,az0);

figure(2);

fori=l:5

alphai=solve(Ft(i)==Fki,'alpha');

y=100*tan(alρhai(1));

ezplot(v,[vamin(i)zvamax(i)]);

ifi==l

symsx

y=subs(y,'va',x);

[xi,ymax]=fminbnd(char(-y)z0z20);

holdon

plot(xi,-Vmax,,*r,);

,

sl=sprintf((%.3fz%.3f)',xi,-ymax);

text(xi,-ymax+l,si);

end

holdon

end

gridon

title(,i(%),)；

xlabel(,v_a/(km/h),);

axis(