汽車理論汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、汽車理論汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書湖北汽車工業(yè)學(xué)院hubei automotive industries institute課程設(shè)計說明書課程名稱 汽車理論設(shè)計題目汽車動力性班號 專業(yè) 車輛工程 學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師（簽字）起止日期2011 年7月4 fi2011年7月9日1. 設(shè)計任務(wù)及要求 12. 車輛參數(shù)23. 汽車動力性能計算3.1驅(qū)動力行駛阻力平衡圖3.2 最高轉(zhuǎn)速 u amax3.3加速時間t3.4汽車加速度倒數(shù)圖3.5汽車加速時間圖3.6汽車爬坡度圖3.7汽車動力特性圖3.8汽車功率平衡圖4. gui界面設(shè)計5. 歸納與總結(jié)6. 參考文獻在汽車設(shè)計中和改進中,需對樣車的性能進行預(yù)測、

2、評價、多方案選優(yōu)或進行傳動系的優(yōu)化 匹配,這些都必須進行汽車動力性（ep性能）的計算。如采用手算并在坐標紙上作圖，工作量 大，費時費力，而且手算和作圖誤差較大，易出錯?？紤]到計算機在當(dāng)前設(shè)計工作中的普遍 應(yīng)用，有必要利用計算機編程序進行模擬計算，以方便迅速得到具有相當(dāng)精確度的數(shù)據(jù)和圖 形。1. 設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)釆用matlab軟件，編制程序?qū)ζ嚨膭恿π阅苓M行計算，有關(guān)參數(shù)可參考汽車理 論p272習(xí)題1.3。要求得到以下數(shù)據(jù)和圖形：數(shù)據(jù)：1 .最高車速u max;2. 加速時間i；3 .最大爬坡度imax；圖形：1 .驅(qū)動力阻力平衡力；2. 汽車加速時間曲線；3. 汽車的爬坡度圖；

3、4 .動力特性圖；5 .功率平衡圖；最終根據(jù)上述的設(shè)計計算，進行g(shù)ui界面設(shè)計。1.2設(shè)計要求程序應(yīng)滿足以下要求：1 .在給定了足夠參數(shù)時能自動計算得到以上所有數(shù)據(jù)和圖形，并能保證一定的計算精度；2.程序具有一定的通用性，能盡量滿足多種車型動力性能計算的要求；3 .界面友好，使用靈活方便；4. 課程設(shè)計完成后，將所有的同課程設(shè)計有關(guān)的計算機文件保存在自建的以“班號+學(xué)號+姓名的文件屮二.車輛數(shù)據(jù)以汽車理論習(xí)題1.3車倆數(shù)據(jù)為例設(shè)計程序進行繪圖計算。已知某一輕型車的有關(guān)數(shù)汽油發(fā)動機使用外特性的tqn曲線的擬合公式為：tq=-19.313+295.27 (nnn2n) -165.44()+40.8

4、74 () 3-3.8445 () 4 1000100010001000式(2.1)發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速nmin=600 (r/min)； 最高轉(zhuǎn)速nmax=4000 (r/min)； 裝載質(zhì)量m 1=2000；總質(zhì)量m3=3880;傳動系機械效率：爪=0.85；空氣阻力系數(shù)*迎風(fēng)而積cda=2.77;飛輪轉(zhuǎn)動慣量i仁0.21 &整車整備質(zhì)量m2=1800;車輪半徑=0.367;滾動阻力系數(shù)f=0.013；主減速器傳動比10=5.83；二前輪轉(zhuǎn)動慣量比iwl二1.798；四后輪轉(zhuǎn)動慣量比iw2=3.598；軸局距 l=3.2；質(zhì)心高hg=0.9;質(zhì)心至前軸距高a= 1.947;表2.1變速

5、器傳動比3. 汽車動力性計算3.1驅(qū)動力行駛阻力平衡圖為全面地評價汽車在各個擋位和不同車速下的動力性，需要繪制驅(qū)動力行駛阻力平衡 圖(動力特性曲線)，以便清晰地表明汽車行駛時的受力情況及其平衡關(guān)系。汽車的驅(qū)動力(單位為n)為：ft=ttqigiorr|t(3.1)式中，ft為汽車的驅(qū)動力；ttq為對應(yīng)于每一個汽車轉(zhuǎn)速的汽車轉(zhuǎn)矩；ig為汽車的減速器 傳動比；io汽車的主減速器比；爪汽車的傳動效率；汽車的車輪半徑；在動力性計算中，目前一般采用穩(wěn)態(tài)工況時發(fā)動機臺架實驗所得到的使用外特性中的功率 與轉(zhuǎn)矩曲線(常為采用最小二乘法擬合得到的多項式)。.aknk(3.2)式屮，n代表汽車轉(zhuǎn)速；擬合階數(shù)k隨特

6、性曲線而異，一般在2, 3, 4, 5中選取。這里選取k=4。汽車在良好路面上行駛時經(jīng)常遇到的滾動阻力ff和空氣阻力fw為ff+fw=gf+cda2ua(3.3) 21.15其中車速ua (km/h)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n (r/min)之間的關(guān)系為ua=o.377rn(3.4) igio在程序中，二重循環(huán)計算各檔位下發(fā)動機最底轉(zhuǎn)速nmin到最高轉(zhuǎn)速nmax對應(yīng)的驅(qū)動力, 并連接成線即得到驅(qū)動力圖(ftua);計算i檔最底轉(zhuǎn)速到發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速mnax所對應(yīng)的 阻力,連接成線即得到阻力曲線(fw+ff) ua)0繪制四擋和五擋車驅(qū)動力行駛阻力平衡圖如圖3.a和3.1.b所示。圖3.a四擋車驅(qū)動力行駛阻力

7、平衡圖圖3.1.b五擋車驅(qū)動力行駛阻力平衡圖3.2確定最高車速上圖是五擋車驅(qū)動力行駛阻力平衡圖。由上圖可以清晰的看出不同車速的時候驅(qū)動力和 行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高檔行駛時的最高車速，可以直接由ft4與f的交點取得。 因為此吋驅(qū)動力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。由圖中和計算可知，五檔變速箱情況下最大車速為98.7km/ho3.3加速時間t加速時間可以用計算機進行積分計算或用圖解積分法求出。加速吋間分為原地加速吋間(0-70km/h)和超車加速時fn(40-70km/h)具體結(jié)果見下血3.5 汽車加速時間圖。3.3.1數(shù)學(xué)表達式(設(shè) fi=o)(331.3)igio 其中3.3.

8、2換檔點的確定加速過程屮的換擋時刻可根據(jù)各擋的a-ua曲線來確左。若一擋與二檔加速度曲線有交點, 顯然應(yīng)在交點對應(yīng)車速換擋。若兩曲線不相交，則應(yīng)在一擋加速行駛到發(fā)動機轉(zhuǎn)速最高時換 入二擋。3.4汽車加速度倒數(shù)圖繪制四擋和五擋車加速度倒數(shù)曲線圖如圖下圖所示從圖中可見加速到70km/h,從一檔到四檔即可完成，且各檔加速度的倒數(shù)無交點。積分過 程可從速度為零，用一檔的加速度倒數(shù)積分到一檔的最高車速，再用二檔的加速度倒數(shù)從速 度一檔的最高車速積分到二檔的最高車速，以此類推。由于速度由070km/h,速度間隔通常取1,與初始計算的加速度并不對應(yīng)，此時的加速度 可用插值函數(shù),如1： ac=interp 1

9、 (ua 1 ,ac 1 ,u, 'spline?);3.5汽車加速時間圖3.5.1數(shù)學(xué)表達式可rh以下公式計算加速時間ua2aj3.5.1.1) 351.2) 351.3)(市以下程序: t(l)=0;ii=2;for uu=l 0:1:70;if uu<max(ual);al=interp 1 (ua 1 ,y 1 ,uu,'spline'); t(ii)=t(ii-l)+al./3.6;elseif uu>max(ua 1 )&u u<max(ua2) a2=intcrpl(ua2,y2,uu,'s

10、pline');t(ii)=t(ii-1 )+a2./3.6;elseif uu>max(ua2)&u u<max(ua3) a3=interpl(ua3,y3,uu/spline');t(ii)=t(ii-l)+a3./3.6;elseif uu≷max(ua3)&u u≪mnx(ua4) a4=interp 1 (ua4,y4，uu，'spline');t(ii)=t(ii-l)+a4./3.6;end 11=11+1;endtmax=t(end)四檔車:原地起步tmax

11、 =25.3926超車加速tmax =23.9686五檔車：原地起步tmax =24.7156超車加速tmax =23.96863.6汽車爬坡度圖361汽車爬坡度的定義汽車的爬坡能力是指汽車在良好路面上克服ft+fw后的余力全部用來克服坡度阻力時能 爬上的坡度。3.6.2數(shù)學(xué)表達式3.7汽車動力特性圖3.7.1動力特性圖定義汽車在各檔下的動力因數(shù)與車速的關(guān)系稱為動力特性圖，在圖上，滾動阻力系數(shù)與直 接擋d-ua曲線的交點即為汽車的最高車速。3.7.2數(shù)學(xué)公式將汽車行駛方程兩邊除以汽車重力并整理如下：繪制四擋和五擋車加速度倒數(shù)曲線圖如圖卜圖所示由圖可得，采用五擋變速器時最高爬坡度為：imax=3

12、4.5%。3.8汽車功率平衡圖381汽車功率平衡圖的定義汽車行駛時的每一瞬間，發(fā)動機發(fā)出的功率始終等于機械傳動損失的功率與全部運動阻力 所消耗的功率。以縱坐標表示功率，橫坐標表示車速，將發(fā)動機功率，汽車遇到的阻力功率 對車速的關(guān)系曲線繪在坐標圖上，即得到汽車功率平衡圖。382數(shù)學(xué)表達式3.&3.繪制四擋和五擋車功率平衡圖曲線圖的主要程序以四扌當(dāng)車為例如下：2600:50:4000; x=length(n);n 1 ,ig l=meshgrid(n,ig);ua=0.377*r*nl./(igl*i0);ual=0:ua(end,end)/(x-l):ua(end,end);n2=nl/

13、1000;tq=-19.313+295.27*n2-165.44*n2. +40.874s2.3.8445切2.ttq=tq(l,:);ttq l,ig2=meshgrid(ttq,ig);deta= 1 +(lw 1 +1 w2)/(m*r )+(ifo.*ig. *i0 *nt)/(m*r ); f=ttq 1 .*ig2*i0*nt/r;fz二g*f+cda*ua. /21.15;fzl=g*f+cda:f:ual. /21.15; fx=f-fz;fx 1 =f(1 ,:)-fz 1 ;fx2=f(2,:)-fzl;fx3=f(3,:)-fzl ;fx4=f(4,:)-fzl;xt=d

14、eta.*m;pe=tq.*n 1/9550;peo=(l/nt)*(g*f.*ua 1 )/3600+(cda.*ua 1. )/76140);繪制四描和五扌肖車功率平衡圖曲線圖如下圖所示4.gui界面設(shè)計可按照以下步驟進行:1.創(chuàng)建gui2.設(shè)計主界面3.參數(shù)設(shè)計和導(dǎo)入用到以下語句以上點擊callback彈出以下界面輸入鏈接名unlilledl4. 顯示結(jié)果5. 歸納與總結(jié)在這段日子里課程設(shè)計，我學(xué)習(xí)到很多的知識，不僅可以鞏固之前學(xué)習(xí)到的理論知識，而 且又熟悉了學(xué)習(xí)到書本上沒有學(xué)習(xí)過的知識。通過這次課程設(shè)計，我認識了理論與實際相結(jié) 合的重要性，只有理論知識的遠遠不夠的，只有理論聯(lián)系實踐，從實踐中