汽车理论课件清华大学余志生第5版11

《汽车理论》课程教学大纲课程代码：020332198课程英文名称：Automobile Theory课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0适用专业：交通运输专业、车辆工程专业大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是交通运输和车辆工程等专业本科生一门重要的专业课，它根据作用于汽车上外力的特性，分析了与汽车动力学有关的汽车各主要使用性能、评价指标及评价方法，分析了汽车及其部件的结构形式与参数对各使用性能的影响。

它涉及汽车基础力学理论分析、评价、试验等重要方面的内容，为汽车设计提供理论依据，是掌握汽车设计、制造和试验知识必不可少的专业课程。

本课程的教学目标：通过本课程的学习，系统介绍汽车初等动力学的数学模型，使学生学会使用评价和分析汽车行驶性能的方法，从而掌握评价汽车性能的理论基础，例如：汽车动力性、汽车燃油经济性、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车行驶平顺性、汽车通过性。

同时为汽车设计等后续课程准备必备的基础。

为以后的毕业设计和从事汽车技术工作，能够正确设计汽车、合理使用汽车、科学试验汽车打下稳固的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1．掌握本课的理论体系、基本概念、基本方法，掌握汽车动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性和通过性这六大使用性能的定义及评价指标和评价方法。

2．训练学生应用相关理论和计算机技术对汽车各大性能进行计算分析的能力，包括力学模型建立、参数选择、计算编程、分析计算结果等。

3．强调学生动手进行汽车实验的能力，开设了汽车动力性及燃油经济性、汽车制动性实验。

培养学生实验方面的基本技能和动手能力。

（三）实施说明教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。

根据本专业特点，教师应结合实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。

课程的教学目标通过讲授、课堂练习、课后作业三个环节来实现。

汽车理论课后习题答案—附MATLAB编程教材：汽车理论（第5版）清华大学余志生主编机械工业出版社出版本文档包含第三章 4.3 5.11 6.2 6.4 6.5所要求的MATLAB编程其它习题答案：第一章：1.1 1.2 1.7 1.8第二章：2.2 2.3 2.4第三章第四章：4.1 4.2 4.3 4.5第五章：5.1 5.8 5.10 5.11 5.12 5.14 5.17第六章：6.1~6.5见本作者另一百度文库文档。

获取方法：点击左上角本作者的昵称，进入本作者的文库，《汽车理论课后习题答案（含MATLAB编程）》第三章：m=3880;%总质量g=9.8;%重力加速度r=0.367;%车轮半径eta_t=0.85;%传动系机械效率f=0.013;%滚动阻力系数CDA=2.77;%空气阻力系数*迎风面积i0=[5.175.435.836.176.33];%主减速器传动比If=0.218;%飞轮转动惯量Iw1=1.798;Iw2=3.598;%两前轮/四后轮转动惯量Iw=Iw1+Iw2;ig4=[6.09 3.091.711];%4挡变速器传动比ig5=[5.56 2.7691.64410.793];%5挡变速器传动比n=600:1:4000;%发动机转速Tq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;%4挡发动机for i=1:5Ft1=Tq*ig4(1)*i0(i)/r;%各档对应转速下的驱动力Ft2=Tq*ig4(2)*i0(i)/r;Ft3=Tq*ig4(3)*i0(i)/r;Ft4=Tq*ig4(4)*i0(i)/r;u1=0.377*r*n/(i0(i)*ig4(1));%各档对应转速下的车速u2=0.377*r*n/(i0(i)*ig4(2));u3=0.377*r*n/(i0(i)*ig4(3));u4=0.377*r*n/(i0(i)*ig4(4));F1=m*g*f+CDA*u1.^2/21.15;%各档对应转速下的行驶阻力F2=m*g*f+CDA*u2.^2/21.15;F3=m*g*f+CDA*u3.^2/21.15;F4=m*g*f+CDA*u4.^2/21.15;delta1=1+(Iw+If.*ig4(1).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);%汽车旋转质量换算系数delta2=1+(Iw+If.*ig4(2).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);delta3=1+(Iw+If.*ig4(3).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);delta4=1+(Iw+If.*ig4(4).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);a1=(Ft1-F1)/(delta1*m);%加速度a2=(Ft2-F2)/(delta2*m);a3=(Ft3-F3)/(delta3*m);a4=(Ft4-F4)/(delta4*m);b1=1./a1;%加速度倒数b2=1./a2;b3=1./a3;b4=1./a4;figure(1)subplot(2,3,i)plot(u1,b1,u2,b2,u3,b3,u4,b4);title('加速度倒数-速度曲线');xlabel('u')ylabel('1/a')gtext('1/a1')gtext('1/a2')gtext('1/a3')gtext('1/a4')gtext(['i0='num2str(i0(i))]);%计算采用2挡起步加速至96.6km/h的原地起步加速时间u1min=min(u1);u1max=max(u1);u2min=u1max;u2min=min(u2);u2max=max(u2);u3min=u2max;u3max=max(u3);u4min=u3max;u4max=96.6;x1=[];x2=[];x3=[];x4=[];y=3401;for j=1:3401if u3(j)<=u3minx1=[j];endendq1=max(x1);ua3=u3(q1:y);a3=b3(q1:y);for k=1:3401if u4(k)<=u4minx2=[k];elseif u4(k)<=u4maxx3=[k];endendq2=max(x2);q3=max(x3);ua4=u4(q2:q3);a4=b4(q2:q3);s2=trapz(b2,u2);%二挡运行时间s3=trapz(ua3,a3);%三挡运行时间s4=trapz(ua4,a4);%四挡运行时间s=[s2s3s4];t=sum(s)*1000/3600;%总时间disp('t=');disp(t);gtext(['t='num2str(t)'s']);Pe1=Ft1.*u1./3600;%各档对应转速下的功率Pe2=Ft2.*u2./3600;Pe3=Ft3.*u3./3600;Pe4=Ft4.*u4./3600;endPemax=max([max(Pe1)max(Pe2)max(Pe3)max(Pe4)]);%发动机最大功率disp('90％负荷');Pe=0.9*Pemax%90％负荷rou=0.7;Ua=0.377*r*3401./(i0.*ig4(4));B=[1233.9-84.4782.9788-0.0474490.00028230];%负荷特性曲线拟合公式系数，对应n=3403r/min for i=1:5b=B*[1Pe Pe^2Pe^3Pe^4]';%根据拟合公式计算比油耗Qs4(i)=Pe.*b./(1.02.*Ua(i).*rou.*g);%百公里油耗量enddisp('Qs4=');disp(Qs4);tt=[48.423546.351141.555733.379630.5564];figure(2)plot(Qs4,tt,'*')hold onxi=25:0.001:31;pp=interp1(Qs4,tt,xi,'cubic');plot(xi,pp)title('燃油经济性-加速时间曲线');xlabel('燃油经济性--等速百公里油耗(L/100km)');ylabel('动力性--原地起步加速时间(s)');gtext('5.17')gtext('5.43')gtext('5.83')gtext('6.17')gtext('6.33')%5挡发动机for i=1:5Ft1=Tq*ig5(1)*i0(i)/r;%各档对应转速下的驱动力Ft2=Tq*ig5(2)*i0(i)/r;Ft3=Tq*ig5(3)*i0(i)/r;Ft4=Tq*ig5(4)*i0(i)/r;Ft5=Tq*ig5(5)*i0(i)/r;u1=0.377*r*n/(i0(i)*ig5(1));%各档对应转速下的车速u2=0.377*r*n/(i0(i)*ig5(2));u3=0.377*r*n/(i0(i)*ig5(3));u4=0.377*r*n/(i0(i)*ig5(4));u5=0.377*r*n/(i0(i)*ig5(5));F1=m*g*f+CDA*u1.^2/21.15;%各档对应转速下的行驶阻力F2=m*g*f+CDA*u2.^2/21.15;F3=m*g*f+CDA*u3.^2/21.15;F4=m*g*f+CDA*u4.^2/21.15;F5=m*g*f+CDA*u5.^2/21.15;delta1=1+(Iw+If.*ig5(1).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);%汽车旋转质量换算系数delta2=1+(Iw+If.*ig5(2).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);delta3=1+(Iw+If.*ig5(3).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);delta4=1+(Iw+If.*ig5(4).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);delta5=1+(Iw+If.*ig5(5).^2.*i0(i).^2.*eta_t)./(m.*r.^2);a1=(Ft1-F1)/(delta1*m);%加速度a2=(Ft2-F2)/(delta2*m);a3=(Ft3-F3)/(delta3*m);a4=(Ft4-F4)/(delta4*m);a5=(Ft5-F5)/(delta5*m);b1=1./a1;%加速度倒数b2=1./a2;b3=1./a3;b4=1./a4;b5=1./a5;figure(3)subplot(2,3,i)plot(u1,b1,u2,b2,u3,b3,u4,b4,u5,b5);title('加速度倒数-速度曲线');xlabel('u')ylabel('1/a')gtext('1/a1')gtext('1/a2')gtext('1/a3')gtext('1/a4')gtext('1/a5')gtext(['i0='num2str(i0(i))]);%计算采用2挡起步加速至96.6km/h的原地起步加速时间u1min=min(u1);u1max=max(u1);u2min=u1max;u2min=min(u2);u2max=max(u2);u3min=u2max;u3max=max(u3);u4min=u3max;u4max=max(u4);u5min=u4max;u5max=96.6;x1=[];x2=[];x3=[];x4=[];x5=[];y=3401;for j=1:3401if u3(j)<=u3minx1=[j];endendq1=max(x1);ua3=u3(q1:y);a3=b3(q1:y);for k=1:3401if u4(k)<=u4minx2=[k];endendq2=max(x2);ua4=u4(q2:y);a4=b4(q2:y);for l=1:3401if u5(l)<=u5minx3=[l];elseif u5(l)<=u5maxx4=[l];endendq2=max(x2);q3=max(x3);q4=max(x4);ua5=u5(q3:q4);a5=b5(q3:q4);s2=trapz(b2,u2);%二挡运行时间s3=trapz(ua3,a3);%三挡运行时间s4=trapz(ua4,a4);%四挡运行时间s5=trapz(ua5,a5);%五挡运行时间s=[s2s3s4s5];t=sum(s)*1000/3600;%总时间disp('t=');disp(t);gtext(['t='num2str(t)'s']);Pe1=Ft1.*u1./3600;%各档对应转速下的功率Pe2=Ft2.*u2./3600;Pe3=Ft3.*u3./3600;Pe4=Ft4.*u4./3600;Pe5=Ft5.*u5./3600;endPemax=max([max(Pe1)max(Pe2)max(Pe3)max(Pe4)max(Pe4)]);%发动机最大功率disp('90％负荷');Pe=0.9*Pemax%90％负荷rou=0.7;Ua=0.377*r*3401./(i0.*ig4(4));B=[1233.9-84.4782.9788-0.0474490.00028230];%负荷特性曲线拟合公式系数，对应n=3403r/min for i=1:5b=B*[1Pe Pe^2Pe^3Pe^4]';%根据拟合公式计算比油耗Qs5(i)=Pe.*b./(1.02.*Ua(i).*rou.*g);%百公里油耗量enddisp('Qs5=');disp(Qs5);tt=[93.973058.283444.678445.366744.9793];figure(2)plot(Qs5,tt,'*')hold onxi=30:0.001:100;pp=interp1(Qs5,tt,xi,'cubic');plot(xi,pp)%title('燃油经济性-加速时间曲线');%xlabel('燃油经济性--等速百公里油耗(L/100km)');%ylabel('动力性--原地起步加速时间(s)');gtext('5.17')gtext('5.43')gtext('5.83')gtext('6.17')gtext('6.33')运行结果：t=48.4235t=46.3511t=41.5557t=33.3796t=30.556490％负荷Pe=55.5647Qs4=25.103126.365628.307829.958730.7356图1加速度倒数-速度曲线图2燃油经济性-加速时间曲线4.3%空载(no load)—1；满载(full load)—2m1=4080;m2=9290;hg1=0.845;hg2=1.170;L=3.950;a1=2.100;a2=2.950;b1=L-a1;b2=L-a2;beta=0.38;%利用附着系数与制动强度的关系曲线z=0:0.01:1;phi_f1=L*beta.*z./(b1+z*hg1);%前轮利用附着系数(空载)phi_r1=L*(1-beta).*z./(a1-z*hg1);%空载时后轮利用附着系数(空载)phi_f2=L*beta.*z./(b2+z*hg2);%前轮利用附着系数(满载)phi_r2=L*(1-beta).*z./(a2-z*hg2);%后轮利用附着系数(满载)phi=z;%最理想情况figure(1);plot(z,phi_f1,'g--',z,phi_f2,'g-',z,phi_r1,'b--',z,phi_r2,'b-',z,phi,'k-'); axis([0,1,0,1]);grid on;box off;axis square;title('利用附着系数与制动强度的关系曲线');xlabel('制动强度z/g');ylabel('利用附着系数{\phi}');%ECE法规要求界限hold on;z1=0.2:0.01:0.8;z2=0.15:0.01:0.3;z3=0.3:0.01:1;phi1=(z1+0.07)/0.85;phi2=z2-0.08;phi3=z2+0.08;phi4=(z3-0.02)/0.74;plot(z1,phi1,'r-.',z2,phi2,'r-.',z2,phi3,'r-.',z3,phi4,'r-.'); legend('{\phi}_{f}(空载)','{\phi}_{f}(满载)','{\phi}_{r}(空载)',...'{\phi}_{r}(满载)','{\phi}=z','ECE法规要求界限');legend('Location','northwest');%制动效率曲线Ef1=z./phi_f1*100;Er1=z./phi_r1*100;Ef2=z./phi_f2*100;Er2=z./phi_r2*100;figure(2);plot(phi_f1,Ef1,'k',phi_r1,Er1,'k',phi_f2,Ef2,'b',phi_r2,Er2,'b'); axis([0,1,0,100]);grid on;box off;axis square;title('制动效率曲线');xlabel('附着系数{\phi}');ylabel('制动效率(%)');text(0.25,90,'E_f');text(0.6,88,'满载');text(0.8,90,'E_r');text(0.7,65,'空载');text(0.72,72,'E_r');程序运行结果如下：图1图2 5.11L=3.048;K=0.0024;i=20;ua=0:0.01:120;f=1/L.*(1./(3.6./ua+K.*ua./3.6));syms uF(u)=(1/L.*(1./(1./u+K.*u)))./i;plot(ua,f,'b-');xlabel('u_a(km/h)');ylabel('\omega_r/\delta)_s');F(22.35)运行结果：ans=0.1667386094155036.2f=0.1:0.1:100;Gq1=5.12*10^(-5)./f.^2;Gq2=2.02*10^(-3).*f./f;Gq3=7.98*10^(-2).*f.^2;figure(1);loglog(f,Gq1,'b-');box off;axis square;title('位移功率谱密度'); xlabel('f/Hz');ylabel('G_q(f)/(m^2s)');figure(2);loglog(f,Gq2,'b-');box off;axis square;title('速度功率谱密度'); xlabel('f/Hz');ylabel('G_q_''(f)/(m^2/s)');figure(3);loglog(f,Gq3,'b-');box off;axis square;title('加速度功率谱密度'); xlabel('f/Hz');ylabel('G_q_''_''(f)/(m^2/s^3)');运行结果如下：6.4f1=0.1:0.01:1;f2=1:0.01:10;G1=0.010106.*f1.^2;G2=0.010106.*f2./f2;loglog(f1,G1,'b-');hold onloglog(f2,G2,'b-');title('车身加速度的功率谱密度'); xlabel('f/Hz');ylabel('G_z_''_''(f)/m^-^1'); axis([0.1,10,0.0001,0.1]);运行结果如下：6.51.计算说明1）①幅频特性()122222114z q λζλγ⎡⎤-+⎢=⎢⎥∆⎣⎦，其中0ωλω=，()2222222111141λλγζλγλμμ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=-+--+-⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦；()12222222211414z z ζλλζλ⎡⎤+⎢=⎢⎥-+⎣⎦；()1222222221414s s s s s p z ζλλζλ⎡⎤+⎢=⎢⎥-+⎣⎦，其中s s ωλω=；②均方根谱()()221~j 2z q H f f ωππ=；()()222~j 2z qH f f ωππ== ；()()2221~1j 2p qz z H f f z qωππ== ；③其他值()0.5360q q G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.536110z z G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.536220z z G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.5360a a G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰()()()()()()13622w 012222412.5362202412.5d 12.5 0.5d d 1d d 4a a a a a a W f G f f f G f f G f f G f f G f f f ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰⎰⎰⎰⎰其中，()()()()()0.5 0.52 2441 412.512.512.536f f f W f f f f <<⎧⎪⎪<<⎪=⎨<<⎪⎪<<⎪⎩()aw w 020lg L a =2）见1）中计算式3）()()()22004q q q G f G G n n uωπ== ()()()1122363622d ~00d d dd f q q f q f H f G f f G f f q σ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎰⎰ ，其中122d 12f q f γλπ⎡⎤=⎢⎥∆⎣⎦ ()()()1122363622d //~00d d dd F Gq q F G q F H f G f f G f f Gq σ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎰⎰ ，其中122222d 1412F f Gq g λζλμπγ⎡⎤⎛⎫-+⎢⎥⎪+⎢⎥⎝⎭=⎢⎥∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦其余见1）中计算式2.程序清单1）f0=1.5;zeta=0.25;gamma=9;mu=10;fs=3;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega0=2*pi*f0;omega_s=2*pi*fs;lambda=omega./omega0;lambda_s=omega./omega_s;%计算并绘制幅频特性delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;p_z2=((1+(2*zeta_s.*lambda_s).^2)./((1-lambda_s.^2).^2+(2*zeta_s.*...lambda_s).^2)).^0.5;figure(1)loglog(f,z1_q,'b-',0:0.1:100,(0:0.1:100)./(0:0.1:100),'g-');axis([0.1,100,0.1,10]);grid on ;title('z_1~q 的幅频特性');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$$|\frac{z_1}{q}|$$','Interpreter','latex');gtext('0:1');figure(2)loglog(f,z2_z1,'b-',0:0.1:1,(0:0.1:1)./(0:0.1:1),'g-',1:0.1:100,1./...(1:0.1:100),'g-');axis([0.1,100,0.01,10]);grid on;title('z_2~z_1的幅频特性');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$$|\frac{z_2}{z_1}|$$','Interpreter','latex'); gtext('0:1');gtext('-1:1');figure(3)loglog(f,p_z2,'b-');axis([0.1,100,0.01,10]);grid on;title('p~z_2的幅频特性');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$$|\frac{p}{z_2}|$$','Interpreter','latex');%计算并绘制均方根谱sqrt_Gq=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u);sqrt_Gz1=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z1_q;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sqrt_Ga=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*p_z2.*z2_z1.*z1_q; figure(4)loglog(f,sqrt_Gz1,'b-');grid on;title('车轮位移均方根谱');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$\sqrt{G_{z''''1}(f)}$','Interpreter','latex'); figure(5)loglog(f,sqrt_Gz2,'b-');grid on;title('车身位移均方根谱');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$\sqrt{G_{z''''2}(f)}$','Interpreter','latex'); figure(6)loglog(f,sqrt_Ga,'b-');grid on;title('传至人体的位移均方根谱');xlabel('激振频率f/Hz');ylabel('$\sqrt{G_a(f)}$','Interpreter','latex');%计算其它值sigma_q=sqrt(trapz(f,sqrt_Gq.^2));%路面不平度加速度均方根值sigma_z1=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz1.^2));%车轮加速度均方根值sigma_z2=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz2.^2));%车身加速度均方根值sigma_a=sqrt(trapz(f,sqrt_Ga.^2));%传至人体的加速度均方根值for i=1:Nif f(i)<=2W(i)=0.5;elseif f(i)<=4W(i)=f(i)/4;elseif f(i)<=12.5W(i)=1;elseW(i)=12.5/f(i);endendaw=sqrt(trapz(f,W.^2.*sqrt_Ga.^2));%加权加速度均方根值a0=10^(-6);Law=20*log10(aw/a0);%加权振级format shortdisp('路面不平度加速度均方根值=');disp(sigma_q);disp('车轮加速度均方根值=');disp(sigma_z1);disp('车身加速度均方根值=');disp(sigma_z2);disp('传至人体的加速度均方根值=');disp(sigma_a);disp('加权加速度均方根值=');disp(aw);disp('加权振级=');disp(Law);2）%随fs变化f0=1.5;zeta=0.25;gamma=9;mu=10;fs=1.5:0.01:6;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega0=2*pi*f0;lambda=omega./omega0;for i=1:length(fs)omega_s=2*pi.*fs(i);lambda_s=omega./omega_s;delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;p_z2=((1+(2*zeta_s.*lambda_s).^2)./((1-lambda_s.^2).^2+(2*zeta_s.*...lambda_s).^2)).^0.5;sqrt_Gq=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u);sqrt_Gz1=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z1_q;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sqrt_Ga=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*p_z2.*z2_z1.*z1_q;for j=1:Nif f(j)<=2W(j)=0.5;elseif f(j)<=4W(j)=f(j)/4;elseif f(j)<=12.5W(j)=1;elseW(j)=12.5/f(j);endendaw(i)=sqrt(trapz(f,W.^2.*sqrt_Ga.^2));enda0=10^(-6);Law=20*log10(aw/a0);figure(1)plot(fs,aw);grid ontitle('a_w随f_s的变化曲线');xlabel('f_s/Hz');ylabel('a_w/m·s^-^2');figure(2)plot(fs,Law);grid ontitle('L_aw随f_s的变化曲线');xlabel('f_s/Hz');ylabel('L_a_w/dB');%随zeta_s变化f0=1.5;zeta=0.25;gamma=9;mu=10;fs=3;zeta_ss=0.125:0.001:0.5;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega0=2*pi*f0;omega_s=2*pi.*fs;lambda=omega./omega0;lambda_s=omega./omega_s;for i=1:length(zeta_ss)zeta_s=zeta_ss(i);delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;p_z2=((1+(2*zeta_s.*lambda_s).^2)./((1-lambda_s.^2).^2+(2*zeta_s.*...lambda_s).^2)).^0.5;sqrt_Gq=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u);sqrt_Gz1=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z1_q;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sqrt_Ga=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*p_z2.*z2_z1.*z1_q;for j=1:Nif f(j)<=2W(j)=0.5;elseif f(j)<=4W(j)=f(j)/4;elseif f(j)<=12.5W(j)=1;elseW(j)=12.5/f(j);endendaw(i)=sqrt(trapz(f,W.^2.*sqrt_Ga.^2));enda0=10^(-6);Law=20*log10(aw/a0);figure(1)plot(zeta_ss,aw);grid ontitle('a_w随\zeta_s的变化曲线');xlabel('\zeta_s');ylabel('a_w/m·s^-^2');figure(2)plot(zeta_ss,Law);grid ontitle('L_aw随\zeta_s的变化曲线');xlabel('\zeta_s');ylabel('L_a_w/dB');3）%随f0变化f0=0.25:0.01:3;zeta=0.25;gamma=9;mu=10;fs=3;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega_s=2*pi*fs;lambda_s=omega./omega_s;Gq_f=4*pi^2*Gq_n0*n0^2*u;g=9.8;for i=1:length(f0)omega0=2*pi*f0(i);lambda=omega./omega0;delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sigma_z2(i)=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz2.^2));fd_q=gamma*lambda.^2./(2*pi.*f).*(1./delta).^0.5;sigma_fd(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*fd_q.^2));Fd_Gq=2*pi.*f.*gamma./g.*(((lambda.^2./(1+mu)-1).^2+4*zeta.^2*lambda.^2)..../delta).^0.5;sigma_FdG(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*Fd_Gq.^2));endm=find(f0==1.5);sgm_z2=sigma_z2(m);sgm_fd=sigma_fd(m);sgm_FdG=sigma_FdG(m);sm_z2=20*log10(sigma_z2/sgm_z2);sm_fd=20*log10(sigma_fd/sgm_fd);sm_FdG=20*log10(sigma_FdG/sgm_FdG);plot(f0,sm_z2,f0,sm_fd,f0,sm_FdG);axis([0.25,3,-25,10]);grid on;title('各响应量均方根值随f_0变化的曲线');xlabel('f_0/Hz');ylabel('\sigma_z_''_''_2,\sigma_f_d,\sigma_F_d_/_G/dB'); legend('\sigma_z_''_''_2','\sigma_f_d','\sigma_F_d_/_G');legend('Location','southeast');%随zeta变化f0=1.5;zeta0=0.125:0.001:0.5;gamma=9;mu=10;fs=3;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega_s=2*pi*fs;omega0=2*pi*f0;lambda_s=omega./omega_s;lambda=omega./omega0;Gq_f=4*pi^2*Gq_n0*n0^2*u;g=9.8;for i=1:length(zeta0)zeta=zeta0(i);delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sigma_z2(i)=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz2.^2));fd_q=gamma*lambda.^2./(2*pi.*f).*(1./delta).^0.5;sigma_fd(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*fd_q.^2));Fd_Gq=2*pi.*f.*gamma./g.*(((lambda.^2./(1+mu)-1).^2+4*zeta.^2*lambda.^2)..../delta).^0.5;sigma_FdG(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*Fd_Gq.^2));endm=find(zeta0==0.25);sgm_z2=sigma_z2(m);sgm_fd=sigma_fd(m);sgm_FdG=sigma_FdG(m);sm_z2=20*log10(sigma_z2/sgm_z2);sm_fd=20*log10(sigma_fd/sgm_fd);sm_FdG=20*log10(sigma_FdG/sgm_FdG);plot(zeta0,sm_z2,zeta0,sm_fd,zeta0,sm_FdG);axis([0.125,0.5,-4,4]);grid on;title('各响应量均方根值随\zeta变化的曲线');xlabel('\zeta');ylabel('\sigma_z_''_''_2,\sigma_f_d,\sigma_F_d_/_G/dB'); legend('\sigma_z_''_''_2','\sigma_f_d','\sigma_F_d_/_G');%随gamma变化f0=1.5;zeta=0.25;gamma0=4.5:0.1:18;mu=10;fs=3;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega_s=2*pi*fs;omega0=2*pi*f0;lambda_s=omega./omega_s;lambda=omega./omega0;Gq_f=4*pi^2*Gq_n0*n0^2*u;g=9.8;for i=1:length(gamma0)gamma=gamma0(i);delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sigma_z2(i)=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz2.^2));fd_q=gamma*lambda.^2./(2*pi.*f).*(1./delta).^0.5;sigma_fd(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*fd_q.^2));Fd_Gq=2*pi.*f.*gamma./g.*(((lambda.^2./(1+mu)-1).^2+4*zeta.^2*lambda.^2)..../delta).^0.5;sigma_FdG(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*Fd_Gq.^2));endm=find(gamma0==9);sgm_z2=sigma_z2(m);sgm_fd=sigma_fd(m);sgm_FdG=sigma_FdG(m);sm_z2=20*log10(sigma_z2/sgm_z2);sm_fd=20*log10(sigma_fd/sgm_fd);sm_FdG=20*log10(sigma_FdG/sgm_FdG);plot(gamma0,sm_z2,gamma0,sm_fd,gamma0,sm_FdG);axis([4.5,18,-6,6]);grid on;title('各响应量均方根值随\gamma变化的曲线');xlabel('\gamma');ylabel('\sigma_z_''_''_2,\sigma_f_d,\sigma_F_d_/_G/dB'); legend('\sigma_z_''_''_2','\sigma_f_d','\sigma_F_d_/_G');legend('Location','southeast');%随mu变化f0=1.5;zeta=0.25;gamma=9;mu0=5:0.1:20;fs=3;zeta_s=0.25;u=20;Gq_n0=2.56*10^(-8);n0=0.1;delta_f=0.2;N=180;f=delta_f*[1:N];omega=2*pi*f;omega_s=2*pi*fs;omega0=2*pi*f0;lambda_s=omega./omega_s;lambda=omega./omega0;Gq_f=4*pi^2*Gq_n0*n0^2*u;g=9.8;for i=1:length(mu0)mu=mu0(i);delta=((1-lambda.^2).*(1+gamma-1./mu.*lambda.^2)-1).^2+4*zeta^2.*lambda.^...2.*(gamma-(1./mu+1).*lambda.^2).^2;z1_q=gamma.*(((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2)./delta).^0.5;z2_z1=((1+4*zeta.^2.*lambda.^2)./((1-lambda.^2).^2+4*zeta.^2.*lambda.^2))....^0.5;sqrt_Gz2=4*pi^2.*f.*sqrt(Gq_n0*n0^2*u).*z2_z1.*z1_q;sigma_z2(i)=sqrt(trapz(f,sqrt_Gz2.^2));fd_q=gamma*lambda.^2./(2*pi.*f).*(1./delta).^0.5;sigma_fd(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*fd_q.^2));Fd_Gq=2*pi.*f.*gamma./g.*(((lambda.^2./(1+mu)-1).^2+4*zeta.^2*lambda.^2)..../delta).^0.5;sigma_FdG(i)=sqrt(trapz(f,Gq_f.*Fd_Gq.^2));endm=find(mu0==10);sgm_z2=sigma_z2(m);sgm_fd=sigma_fd(m);sgm_FdG=sigma_FdG(m);sm_z2=20*log10(sigma_z2/sgm_z2);sm_fd=20*log10(sigma_fd/sgm_fd);sm_FdG=20*log10(sigma_FdG/sgm_FdG);plot(mu0,sm_z2,mu0,sm_fd,mu0,sm_FdG);axis([5,20,-2,2]);grid on;title('各响应量均方根值随\mu变化的曲线');xlabel('\mu');ylabel('\sigma_z_''_''_2,\sigma_f_d,\sigma_F_d_/_G/dB');legend('\sigma_z_''_''_2','\sigma_f_d','\sigma_F_d_/_G');3.结果分析1）路面不平度加速度均方根值=0.3523车轮加速度均方根值=0.2391车身加速度均方根值=0.0168传至人体的加速度均方根值=0.0161加权加速度均方根值=0.0100加权振级=80.0287分析：根据课本中表6-2，a w=0.0100<0.315，L aw=80.0287<110，故乘客没有不舒适。

第一章汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。

答：车轮滚动时，由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。

产生机理和作用形式：（1）弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。

由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的, 轮中心（向车轮前进方向偏移 a ）。

如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合,矩T fF z a 。

为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力 （2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车 轮前进产生阻力。

（3 ）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。

（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。

1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。

这些因素对滚动阻力系数的具体 影响参考课本P9。

1.3确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：1） 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

2） 求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。

3） 绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至 70km/h 的车速-时间曲线，或者 用计算机求汽车用 2档起步加速行驶至 70km/h 的加速时间。

轻型货车的有关数据： 汽油发动机使用外特性的Tq-n 曲线的拟合公式为T q 19.313 295.27（丄）165.44^^）240.874（旦）33.8445^^）4q1000 1000 1000 1000式中，Tq 为发动机转矩（N?m ） ;n 为发动机转速（r/min ）。

发动机的最低转速 n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。