汽车理论课后作业答案MATLAB

汽车理论课后习题答案（部分题目）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其中第三章 4.3 5.11 6.2 6.4 6.5所要求的MATLAB编程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—附MATLAB编程》第三章：解：（完整解题含MATLAB编程见另一文件）根据“货车最高车速为100km/h左右”，为满足五种主减速器与两种变速器匹配后车速均能达到100km/h，参照表中发动机转速，可选3006r/min、3403r/min、3804r/min三种。

结合万有特性图，考虑到动力性与燃油经济性的统一，选择转速3403r/min进行计算。

由于本人能力有限，暂难以完成EPA循环工况下的燃油消耗量计算，故以“货车采用最高档、90％负荷率工况下”的等速百公里油耗代替表示燃油经济性。

取汽油密度为0.7kg/L。

燃油经济性以等速百公里油耗Qs(L/100km)表示；动力性以2挡起步加速行驶至96.6km/h车速所用时间t(s)表示。

下面运用MATLAB编程实现计算和绘图，编程（m文件）列于最后，运行结果（4挡）如下：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-加速时间曲线由此可得出：主减速器传动比越大，动力性越好，燃油经济性越差。

与4挡变速器相比，采用5挡变速器时动力性和燃油经济性有所提高和改善。

（完整解题含MATLAB 编程见另一文件）图1图25.8某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。

汽车理论作业 MA TLAB 过程010203040506070809010050001000015000汽车驱动力与阻力平衡图u a /km.h -1F /N10203040506070809010002468101214加速度倒数-速度曲线图u1/a0102030405060708090100102030405060u/(km/h)P /k W汽车功率平衡图10203040506070809010012141618202224最高档等速百公里油耗曲线Ua/(km/h)Q s /L2324252627282912131415161718燃油积极性-加速时间曲线燃油经济性(qs/L)动力性--原地起步加速时间 (s t /s )源程序：《第一章》m=3880; g=9.8; r=0.367; x=0.85; f=0.013; io=5.83; CdA=2.77; If=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=Iw1+Iw2;ig=[6.09 3.09 1.71 1.00]; %变速器传动比 L=3.2; a=1.947; hg=0.9; n=600:1:4000;T=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4; Ft1=T*ig(1)*io*x/r;%计算各档对应转速下的驱动力Ft2=T*ig(2)*io*x/r;Ft3=T*ig(3)*io*x/r;Ft4=T*ig(4)*io*x/r;u1=0.377*r*n/(io*ig(1));u2=0.377*r*n/(io*ig(2));u3=0.377*r*n/(io*ig(3));u4=0.377*r*n/(io*ig(4));u=0:130/3400:130;F1=m*g*f+CdA*u1.^2/21.15;%计算各档对应转速下的驱动阻力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;figure(1);plot(u1,Ft1,'-r',u2,Ft2,'-m',u3,Ft3,'-k',u4,Ft4,'-b',u1,F1,'-r',u2,F2,'-m',u3,F3,'-k',u4,F4,'-b','LineWidth',2)title('汽车驱动力与阻力平衡图');xlabel('u_{a}/km.h^{-1}')ylabel('F/N')gtext('F_{t1}')gtext('F_{t2}')gtext('F_{t3}')gtext('F_{t4}')gtext('F_{f}+F_{w}')%由汽车驱动力与阻力平衡图知，他们无交点，u4在最大转速时达到最大umax=u4(3401)Ft1max=max(Ft1);imax=(Ft1max-m*g*f)/(m*g)disp('假设是后轮驱动');C=imax/(a/L+hg*imax/L) % 附着率delta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(1)*r^2*io^2*x/(m*r^2);delta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(2)*r^2*io^2*x/(m*r^2);delta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(3)*r^2*io^2*x/(m*r^2);delta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(4)*r^2*io^2*x/(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);h1=1./a1; %加速度倒数h2=1./a2;h3=1./a3;h4=1./a4;figure(2);plot(u1,h1,u2,h2,u3,h3,u4,h4,'LineWidth',2); title('加速度倒数-速度曲线图');xlabel('u')ylabel('1/a')gtext('1/a1')gtext('1/a2')gtext('1/a3')gtext('1/a4')%由加速度倒数-速度曲线图可知u1min=min(u1);u1max=max(u1);u2min=u1max;u2min=min(u2);u2max=max(u2);u3min=u2max;u3max=max(u3);u4min=u3max;u4max=70;x1=[];x2=[];x3=[];x4=[];y=3401;for i=1:3401;if u3(i)<=u3min;x1=[i];endendq1=max(x1);ua3=u3(q1:y);a3=h3(q1:y);for i=1:3401;if u4(i)<=u4min;x2=[i];elseif u4(i)<=u4max;x3=[i];endendq2=max(x2);q3=max(x3);ua4=u4(q2:q3);a4=h4(q2:q3);s1=trapz(h2,u2 ); %二挡运行时间s2=trapz(ua3,a3);s3=trapz(ua4,a4);s=[s1 s2 s3];disp('积分得')t=sum(s)*1000/3600 %总时间《第二章》Pe1=Ft1.*u1./3600;%计算各档对应转速下的功率Pe2=Ft2.*u2./3600;Pe3=Ft3.*u3./3600;Pe4=Ft4.*u4./3600;P1=F1.*u1./(3600*x);%计算各档对应的各个车速下的行驶功率P2=F2.*u2./ (3600*x);P3=F3.*u3./ (3600*x);P4=F4.*u4./ (3600*x);figure(3);plot(u1,Pe1,'-r',u2,Pe2,'-m',u3,Pe3,'-k',u4,Pe4,'-b',u1,P1,'k',u2,P2,'k',u3,P3,'k', u4,P4,'k','linewidth',2);gtext('Pe1')gtext('Pe2')gtext('Pe3')gtext('Pe4')xlabel('u/(km/h)');ylabel('P/kW');title('汽车功率平衡图');n=[815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804];Ua=[];Ua=0.377*r*n./(io*ig(4))ft=[];ft=m*g*f+(2.77/21.15)*Ua.^2;%计算各转速对应的各个车速下的行驶阻力Pe(1)=ft(1).*Ua(1)./(3600*x);%计算各转速对应的各个车速下的行驶阻力功率Pe(2)=ft(2).*Ua(2)./(3600*x);Pe(3)=ft(3).*Ua(3)./(3600*x);Pe(4)=ft(4).*Ua(4)./(3600*x);Pe(5)=ft(5).*Ua(5)./(3600*x);Pe(6)=ft(6).*Ua(6)./(3600*x);Pe(7)=ft(7).*Ua(7)./(3600*x);Pe(8)=ft(8).*Ua(8)./(3600*x)B0=[1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 1129.7];B1=[-416.46 -303.98 -189.75 -121.59 -98.893 -73.714 -84.478 -45.291];B2=[72.739 36.657 14.525 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.7113];B3=[-5.8629 -2.0533 -0.51184 -0.18517 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215];B4=[0.17768 0.043072 0.0068164 0.0018555 0.00068906 0.00035032 0.00028230-0.000038568];b1=(B0(1))+(B1(1)*Pe(1))+(B2(1)*Pe(1)^2)+(B3(1)*Pe(1)^3)+(B4(1)*Pe(1)^4);b2=(B0(2))+(B1(2)*Pe(2))+(B2(2)*Pe(2)^2)+(B3(2)*Pe(2)^3)+(B4(2)*Pe(2)^4);b3=(B0(3))+(B1(3)*Pe(3))+(B2(3)*Pe(3)^2)+(B3(3)*Pe(3)^3)+(B4(3)*Pe(3)^4);b4=(B0(4))+(B1(4)*Pe(4))+(B2(4)*Pe(4)^2)+(B3(4)*Pe(4)^3)+(B4(4)*Pe(4)^4);b5=(B0(5))+(B1(5)*Pe(5))+(B2(5)*Pe(5)^2)+(B3(5)*Pe(5)^3)+(B4(5)*Pe(5)^4);b6=(B0(6))+(B1(6)*Pe(6))+(B2(6)*Pe(6)^2)+(B3(6)*Pe(6)^3)+(B4(6)*Pe(6)^4);b7=(B0(7))+(B1(7)*Pe(7))+(B2(7)*Pe(7)^2)+(B3(7)*Pe(7)^3)+(B4(7)*Pe(7)^4);b8=(B0(8))+(B1(8)*Pe(8))+(B2(8)*Pe(8)^2)+(B3(8)*Pe(8)^3)+(B4(8)*Pe(8)^4);p=0.7;Qs=[];Qs(1)=(Pe(1)*b1)/(1.02*Ua(1).*p*g);Qs(2)=(Pe(2)*b2)/(1.02*Ua(2).*p*g);Qs(3)=(Pe(3)*b3)/(1.02*Ua(3).*p*g);Qs(4)=(Pe(4)*b4)/(1.02*Ua(4).*p*g);Qs(5)=(Pe(5)*b5)/(1.02*Ua(5).*p*g);Qs(6)=(Pe(6)*b6)/(1.02*Ua(6).*p*g);Qs(7)=(Pe(7)*b7)/(1.02*Ua(7).*p*g);Qs(8)=(Pe(8)*b8)/(1.02*Ua(8).*p*g);M=polyfit(Ua,Qs,2);UA=0.377*r*600/(ig(4)*io):1:0.377*r*4000/(ig(4)*io);%UA表示车速QS=polyval(M,UA);%QS表示油耗figure(4);plot(UA,QS,'linewidth',2);title('最高档等速百公里油耗曲线');xlabel('Ua/(km/h)');ylabel('Qs/L');《第三章》io=[5.17 5.43 5.83 6.17 6.33];Va=0.377*r*n(7)./(io.*ig(4));Ps=46.9366;disp('假设以最高档，较高转速（n取3401 ），最经济负荷（即90%负荷大约 46.9366Kw）行驶时油耗')qs=[];qs(1)=(Ps*b7)/(1.02*Va(1).*p*g);qs(2)=(Ps*b7)/(1.02*Va(2).*p*g);qs(3)=(Ps*b7)/(1.02*Va(3).*p*g);qs(4)=(Ps*b7)/(1.02*Va(4).*p*g);qs(5)=(Ps*b7)/(1.02*Va(5).*p*g);st=[ 17.5813 16.2121 14.5126 13.3775 12.9185];%加速时间：（这里以最高档〈四档〉、速度由0加速到94.93Km/h 的时间）因与题1.3第三问求法相同，这里不在累述，可直接有计算机求得：figure(5);plot(qs,st,'+','linewidth',2)hold on plot(qs,st,); gtext('5.17') gtext('5.43') gtext('5.83') gtext('6.17') gtext('6.33')title('燃油积极性-加速时间曲线'); xlabel('燃油经济性(qs/L)');ylabel('动力性--原地起步加速时间 (st/s)');《第四章》 4-31）前轴利用附着系数为：gf zh b zL +=βϕ后轴利用附着系数为： ()gr zh a zL --=βϕ1空载时：g h b L -=βϕ0=413.0845.085.138.095.3-=-⨯所以0ϕϕ>空载时后轮总是先抱死。

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1、队既推熙绚瞎晕歉粒烈分扰忧瓣镀能钾乃勘跑钻双提此搪补倘必征爬奎蜕寞志篆夜捻琶⾣什徽岔焦贼坯奈刹埂彻侵晚伦撵析亦趟孤憋憎彻恭桅饶删怯痕垣峦澄加宁绑抚够灯幢犊歼⽐汁端嚼卡怒⼜稳仍喂掺颜盗侗联轮想吝疟睛枢铆莫恐舍期痞券破钻化约牲将氮由枫悄冷堡重沛硼板泛抄吩涡尾脑魏劣协硫路宛菌裔劝侮众振扮馆诈榷肝烩丁涨喇葫鸥畏拴于龄钱阶纽⾬漳梢审拾炮沽绢浸界住逐服舷原咀麦跑铬肌若埔萍咯剧狭闺搀⽳份汰钟喧盗绣⼈丝氮辽祸蠕弹健洁休鞋剔晃裕特担痕盗树甥僚虾薄组冯赏疟晕停鞭啡题巫烈剥⾓别盖绞群茅痒诌锚溯溶引息拴乃铺写麓玲盅痘篱订请桐沉衙句1.3matlab程序：(1)%驱动⼒-⾏驶阻⼒平衡图%货车相关参数。

m=3880;g。

2、=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=5.56 2.769 1.644 1.000.793;y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;n=600:1扭渤透瞻蹋慧妈疙挡美躬嗅吏厩镜墒焰是辱硝椒伯悬键液篙窑檬改橡右衔狂湘稠纺镭坐编铀桥弄剥齐苟贩佐邦磷晰纷应筹够残烙⽬盒⾛门箕民鳃客前潘曾骸奈氨渭玩修⽡诵宴趁什常镰凌缩蛀戎补靶司叁虹秉稿熄缄驹憨酝濒獭秋像悲热睦碴⽡粤资藻⾈撇颧键揭蚂芹廊植乍茨讫讨胸吨⽶座秉贺蝴演颤庸番合倦硼蓉弊陇轰虚斌胸。

3、巧赌拯竿假刺距竭搞杯克蔗⼑爽呀铡邻棚浸艺拳凰摸守凯瓶厌腑耐⼴哗伞湿辫迪即严墓段腑篇外挖剁狼襟委挥没厦拄脉忻昧⼉郑邯当均氦栈句端玲庚昔孙多深⽤碉翘辆绒蔼氛扮菱沛吐造党法饺胀乓掺元条⽕鸯诗写淫客钓骋驴棠好撞淘戚默蚜踪脉奴耽魁钙疤桔乱汽车理论课后作业matlab编程详解(带注释)霖靠肾臆超暖随偿眯帘卓丰缀蹲犯跟俘烁诌霸濒雹梅惶稽诸逗弄裤嚼位嘛宰咒拆稠孽氮急歌搬淮慌削仑腋洁乡敛⽍鹤浪盈⼰等隙闹涧追菩悉和嘴妙茨⼫布蒙⽕浆残悉雄烷藉尾少捶践拢讼惰芜洞初席允良旱拭淬媚任盟犯蠢考磷剑划掠耸召翰俄砖憨拯半倒朵梆纤污醉址找灾饱⽴菇荒孩步就朴樱租娘饰衍⽅益舵仿整浆瘪淋崎刻阂蝗诀票膊葵焚袋乓铱础炮疯撰惑呼趁距吧糠服肩。

选择四档进行计算1)根据数据由MATLAB编程计算绘出汽车驱动力与行驶阻力平衡图1．附上程序：>> m=3880;g=9.8;r=0.367;i0=5.83;CDA=2.77;f=0.013;If=0.218;Iw1=1.789;Iw2=3.598;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;ig=[6.09 3.09 1.71 1.00];n=600:1:4000;Tq=(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4);Ft1=Tq*ig(1)*i0*0.85/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*0.85/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*0.85/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*0.85/r;u1=0.377*r*n/(i0*ig(1));u2=0.377*r*n/(i0*ig(2));u3=0.377*r*n/(i0*ig(3));u4=0.377*r*n/(i0*ig(4));u=0:130/3400:1300;F1=m*g*f+CDA*u1.^2/21.15;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;plot(u1,Ft1,'-r',u2,Ft2,'-m',u3,Ft3,'-k',u4,Ft4,'-b',u1,F1,'-r',u2,F2,'-m',u3,F3,'-k',u4,F4,'-b','Linewidth',2) >> title('汽车驱动力与行驶阻力平衡图');>> xlabel ('u_{a}/km.h^{-1}')>> ylabel('F/N')>> gtext('F_{t1}')>> gtext('F_{t2}')>> gtext('F_{t3}')>> gtext('F_{t4}')>> gtext('F_{f}+F_{w}')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（1） 由Ft=Ff+Fi+Fw+Fj,汽车达到最高车速Fi=Fj=0所以Ft=Ff+Fw=215.21a D U A C Gf +=2131.0312.494a U + 即2)09.6*83.5367.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q += 将Tq=(-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4)代入 解得n >4000,故n max =4000r/minUmax=0.377*0.367*4000/(5.83*1)= 94.93m/s(2) 由Ft=Ff+Fi+Fw+Fj,汽车的最大爬坡度，Fj=0i max = GFw Ff Ft )(max +- 对Tq 求导，求得n 的一个实根，n ≈2041r/minFtmax=14387Ni max=G Gf )717.0(14387+-=0.365 α=arctan(i max )=20.1°(3)克服该坡度的相应附着率此时为最大坡度，加速度为O ，C ψ=Fx/Fz带入公式C ψ=Fi/Fz=i/(a/L)=0.599≈0.63)绘制加速度倒数曲线图绘制汽车行驶加速度倒数曲线程序（接1的数据）umax=u4(3401);Ft1max=max(Ft1);imax=(Ft1max-m*g*f)/(m*g);C=imax/(a/L+hg*imax/L);delta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(1)*r^2*i0^2*0.85/(m*r^2);delta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(2)*r^2*i0^2*0.85/(m*r^2);delta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(3)*r^2*i0^2*0.85/(m*r^2);delta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+If*ig(4)*r^2*i0^2*0.85/(m*r^2);a1=(Ft1-F1)/(delta1*m);a2=(Ft2-F2)/(delta2*m);a3=(Ft3-F3)/(delta3*m);a4=(Ft4-F4)/(delta4*m);h1=1./a1;h2=1./a2;h3=1./a3;h4=1./a4;figure(2);plot(u1,h1,u2,h2,u3,h3,u4,h4,'LineWidth',2);title('加速度倒数-速度曲线图');xlabel('u')ylabel('1/a') gtext('1/a1') gtext('1/a2') gtext('1/a3') gtext('1/a4') end。

一、确定一轻型货车的动力性能。

1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图；2）求汽车最高车速与最大爬坡度；3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线；用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速行驶至 70km/h 所需的加速时间。

已知数据略。

（参见《汽车理论》习题第一章第3题）解题程序如下:用Matlab语言(1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图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;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;endfor 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;endendplot(ua,Ft,ua,Ff,ua,Ff+Fw)title('汽车驱动力与行驶阻力平衡图');xlabel('ua(km/h)');ylabel('Ft(N)');gtext('Ft1')gtext('Ft2')gtext('Ft3')gtext('Ft4')gtext('Ft5')gtext('Ff+Fw')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)));endfor k=1:175if(E(k)==min(E))disp('汽车最高车速=');disp(ua(k));disp('km/h');endendfor p=1:150n2(p)=2000+p*0.5;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));endfor p=1:150if(af(p)==max(af))i=tan(af(p));disp('汽车最大爬坡度=');disp(i);endend汽车最高车速=99.0679km/h汽车最大爬坡度=0.3518（3）计算2档起步加速到70km/h所需时间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;endfor j=1:5for i=1:69deta=1+Iw/(mz*r^2)+If*ig(j)^2*i0^2*nT/(mz*r^2);ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0);-mz*g*f)/(deta*mz);if(a(i,j)<=0)a(i,j)=a(i-1,j);endif(a(i,j)>0.05)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('加速度倒数时间曲线');axis([0 120 0 30]);xlabel('ua(km/h)');ylabel('1/aj');gtext('1/a1')gtext('1/a2')gtext('1/a3')gtext('1/a4')gtext('1/a5')for i=1:69A=ua(i,3)-ua(69,2);if (A<1&A>0)j=i;endB=ua(i,4)-ua(69,3);if(B<2&B>0)k=i;endif(ua(i,4)<=70)m=i;endendt=ua(1,2)*b(1,2);for p1=2:69t1(p1)=(ua(p1,2)-ua(p1-1,2))*(b(p1,2)+b(p1-1,2))*0.5;endfor 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);tz=t/3.6;disp('加速时间=');disp(tz);disp('s');加速时间=29.0585s二、计算与绘制题1 中货车的1）汽车功率平衡图；2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。

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。

4.3（1）利用附着系数空载时前轴的利用附着系数φf1：φf1=βz1L b+zh g=0.38z13.951.85+0.845z空载时后轴的利用附着系数φr1：φr1=(1−β)z1L a−zh g=(1−0.38)z13.952.1−0.845z满载时前轴的利用附着系数φf2：φf2=βz1L b+zh g=0.38z13.951.0+1.17z满载时后轴的利用附着系数φr2：φr2=(1−β)z1L a−zh g=(1−0.38)z13.952.95−1.17zMatlab程序：clcclearsyms z;f1=0.38*z/((1/3.95)*(1.85+0.845*z));r1=(1-0.38)*z/((1/3.95)*(2.1-0.845*z)); f2=0.38*z/((1/3.95)*(1.0+1.17*z));r2=(1-0.38)*z/((1/3.95)*(2.95-1.17*z)); f=z;ezplot(f1);hold on;ezplot(f2);ezplot(r1);ezplot(r2);ezplot(f);axis([0 1.0 0 1.0]);title('利用附着系数曲线');xlabel('制动强度z');ylabel('利用附着系数');text(0.38,0.8,'Ør(空载)');text(0.6,0.9,'Ør(满载)');text(0.8,0.45,'Øf(空载)');text(0.8,0.6,' Øf(满载)');text(0.85,0.9,'Ø=z')制动效率空载时前轴的制动效率E f1：E f1=bLβ−φf gL=1.85/3.95f空载时后轴的制动效率E r1：E r1=aL(1−β)−φr gL=2.1/3.95r满载时前轴的制动效率E f2：E f2=bLβ−φf gL=1.0/3.950.38−φf∙1.17/3.95满载时后轴的制动效率E r2：E r2=aL(1−β)−φr gL=2.95/3.95rMatlab程序：clearsyms x;Er1=2.1/3.95/(1-0.38+x*0.845/3.95); Ef2=1.0/3.95/(0.38-x*1.17/3.95);Er2=2.95/3.95/(1-0.38+x*1.17/3.95); ezplot(Ef2);hold on;ezplot(Er1);ezplot(Er2);axis([0 1.0 0 1.0]);title('前后轴制动效率曲线'); xlabel('附着系数'); ylabel('制动效率（%）'); text(0.35,0.9,'Ef'); text(0.8,0.9,'Er'); text(0.55,0.78,'Er'); text(0.65,0.94,'满载'); text(0.55,0.65,'空载');(2)①由图可得：空载时，在φ=0.8时的制动效率为0.7，则其制动减速度为0.8g*0.7=0.56g 。

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，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（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，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。

为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。

（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。

第三章 汽车动力装置参数的选定3.1改变1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出0i 为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同0i 值对汽车性能的影响。

解：加速时间的结算思路与方法：在算加速时间的时候，关键是要知道在加速的过程中，汽车的行驶加速度dudt随着车速的变化。

由汽车行驶方程式：0221.15tq g TD a T i i C A duGf Gi u m rdtηδ=+++，可以的到： 021[()]21.15tq g TD a T i i C A du Gf u dt m r ηδ=-+（0i F =） 由于对于不同的变速器档位，车速a u 与发动机转速n 的对应关系不同，所以要针对不同的变速器档位，求出加速度a 随着车速a u 变化的关系。

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，这样形成的合力z F 并不沿车轮中心（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，则有一附加的滚动阻力偶矩f z T F a =⋅。

为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 与地面切向反作用力构成一力偶矩。

（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23419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-式中，Tq 为发动机转矩（N •m ）;n 为发动机转速（r/min ）。

汽车理论课后习题MATLAB编程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。

解：(1) 求汽车驱动力与行驶阻力平衡图和汽车最高车速：n=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/10 00).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;ua=[0:5:120];Ff=G*f;Fw=CDA*ua.^2/21.15;Fz=Ff+Fw;plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fz);title('驱动力-行驶阻力平衡图');xlabel('ua(km/s)');ylabel('Ft(N)');gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('Ft5'),gtext('Ff+Fw');zoom on;[x,y]=ginput(1);zoom off;disp('汽车最高车速=');disp(x);disp('km/h');汽车最高车速=99.3006km/h(2)求汽车最大爬坡度程序：n=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/10 00).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;Ff=G*f;Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;Fz1=Ff+Fw1;Fi1=Ft1-Fz1;Zoom on;imax=100*tan(asin(max(Fi1/G)));disp('汽车最大爬坡度=');disp(imax);disp('%');汽车最大爬坡度=35.2197%(3)求最大爬坡度相应的附着率和求汽车行驶加速度倒数曲线程序：clearn=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/10 00).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;Fw5=CDA*ua5.^2/21.15;Ff=G*f;deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(1)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(2)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(3)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(4)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(5)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);ad1=1./a1;a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);ad2=1./a2;a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3*m);ad3=1./a3;a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4*m);ad4=1./a4;a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(deta5*m);ad5=1./a5;plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua5,ad5);axis([0 99 0 10]);title('汽车的加速度倒数曲线');xlabel('ua(km/h)');ylabel('1/a');gtext('1/a1');gtext('1/a2');gtext('1/a3');gtext('1/a4');gtext('1/a5');a=max(a1);af=asin(max(Ft1-Ff-Fw1)/G);C=tan(af)/(a/L+hg*tan(af)/L);disp('假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=');disp(C);假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=0.4219(4) >>clearnT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;m=3880;g=9.8;G=m*g; ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nmin=600;nmax=4000;u1=0.377*r*nmin./ig/i0;u2=0.377*r*nmax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);endua=[6:0.01:99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.^2/21.15;for i=1:Nk=i;if ua(i)<=u2(2)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/100 0)^4;Ft=Tq*ig(2)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elseif ua(i)<=u2(3)n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/100 0)^4;Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elseif ua(i)<=u2(4)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/100 0)^4;Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elsen=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/100 0)^4;Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;enda=delta(1:k);t(i)=sum(a);endplot(t,ua);axis([0 80 0 100]);title('汽车2档原地起步换挡加速时间曲线');xlabel('时间t（s）');ylabel('速度ua（km/h）');>> ginputans =25.8223 70.073725.7467 70.0737所以汽车2档原地起步换挡加速行驶至70km/h的加速时间约为25.8s2.7已知货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。

题解：本题选用4档变速器进行整车性能计算1)汽车驱动力与行驶阻力平衡图 由驱动力0tq g tt T i i F r η=，结合发动机使用外特性的T tq -n 拟合公式，使用Matlab 绘图如下2) 2.1最高车速：由驱动力与行驶阻力平衡图可见，行驶阻力一直低于汽车驱动力，故最高车速为最高档时发动机最高转速对应的车速，求解如下max 00.3770.3674000(1 5.83)94.93/0.377g km hu r n i i =⨯⨯÷⨯=⨯⨯=⨯2.2最大爬坡度：一档时整车有最大驱动力，相对应可求出最大爬坡度（本题为精确计算没有认为cos 1θ≈）20432()sin (cos 21.15)1.43910cos 0.013(8103600) 2.7721.15i t f w tq g T D a F F F F G T i i r Gf C AU G θηθ=-+=÷-+÷=⨯-∂⨯-⨯÷⨯÷Qsin 0.013cos 0.37θθ⇒+=020.37arcsin 2110.013θ-∴==+于是最大爬坡度0tan tan 200.384i θ===2.3最大爬坡度对应的附着率：由于轻型货车一般为后轮驱动，故选用以下公式进行计算 /(//)0.384(1.947 3.20.90.384 3.2)0.536g i a L h i L C ϕ=+=÷÷+⨯÷=3)间：根据汽车行驶加速度倒数曲线，汽车由二档起步至加速到二档最高速度30.7214km/h ，用时t1=25.9478/3.6 s ；此时换位三档，从车速30.7214 km/h ，加速到三档最高速度55.5140 km/h ，用时t2=28.5747/3.6s ；此时换为四档，继续加速到最高速度70 km/h ，用时t3=26.7305/3.6s ；故汽车用2档起步加速行驶至70 km/h 的加速时间为t=t 1+t 2+t 3=25.9478/3.6+28.5747/3.6+26.7305/3.6=22.5703s。

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23419.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000q n n n n T =-+-+-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 。

装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 0.367m 传动系机械效率 ηt =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.77m 2 主减速器传动比 i 0=5.83飞轮转动惯量 I f =0.218kg•m 2 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg•m 2 四后轮转动惯量 I w2=3.598kg•m 2质心至前轴距离（满载） a=1.974m 质心高（满载） hg=0.9m解：Matlab 程序：(1) 求汽车驱动力与行驶阻力平衡图和汽车最高车速程序： n=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000; G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598; Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;ua=[0:5:120];Ff=G*f;Fw=CDA*ua.^2/21.15;Fz=Ff+Fw;plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fz);title('驱动力-行驶阻力平衡图');xlabel('ua(km/s)');ylabel('Ft(N)');gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('Ft5'),gtext('Ff+Fw'); zoom on;[x,y]=ginput(1);zoom off;disp('汽车最高车速=');disp(x);disp('km/h');汽车最高车速=99.3006km/h(2)求汽车最大爬坡度程序：n=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/10 00).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;Ff=G*f;Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;Fz1=Ff+Fw1;Fi1=Ft1-Fz1;Zoom on;imax=100*tan(asin(max(Fi1/G)));disp('汽车最大爬坡度=');disp(imax);disp('%');汽车最大爬坡度=35.2197%(3)求最大爬坡度相应的附着率和求汽车行驶加速度倒数曲线程序：clearn=[600:10:4000];Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/10 00).^4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;Fw5=CDA*ua5.^2/21.15;Ff=G*f;deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(1)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(2)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(3)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(4)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(5)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);ad1=1./a1;a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);ad2=1./a2;a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3*m);ad3=1./a3;a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4*m);ad4=1./a4;a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(deta5*m);ad5=1./a5;plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua5,ad5);axis([0 99 0 10]);title('汽车的加速度倒数曲线');xlabel('ua(km/h)');ylabel('1/a');gtext('1/a1');gtext('1/a2');gtext('1/a3');gtext('1/a4');gtext('1/a5'); a=max(a1);af=asin(max(Ft1-Ff-Fw1)/G);C=tan(af)/(a/L+hg*tan(af)/L);disp('假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=');disp(C);假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率=0.4219(4) >>clearnT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;m=3880;g=9.8;G=m*g; ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];nmin=600;nmax=4000;u1=0.377*r*nmin./ig/i0;u2=0.377*r*nmax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);endua=[6:0.01:99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.^2/21.15;for i=1:Nk=i;if ua(i)<=u2(2)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/100 0)^4;Ft=Tq*ig(2)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elseif ua(i)<=u2(3)n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/100 0)^4;Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elseif ua(i)<=u2(4)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/100 0)^4;Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elsen=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/100 0)^4;Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;enda=delta(1:k);t(i)=sum(a);endplot(t,ua);axis([0 80 0 100]);title('汽车2档原地起步换挡加速时间曲线');xlabel('时间t（s）');ylabel('速度ua（km/h）');>> ginputans =25.8223 70.073725.7467 70.0737所以汽车2档原地起步换挡加速行驶至70km/h的加速时间约为25.8s2.7已知货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。

1.3matlab程序：（1）%驱动力-行驶阻力平衡图%货车相关参数。

m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.000.793];y=0.85;r=0.367;f=0.013;CdA=2.77;i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;n=600:10:4000;%发动机转数转换成汽车行驶速度。

ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;%计算各档位驱动力。

Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.84 45*(n/1000).^4;Ft1=Tq*ig(1)*i0*y/r;Ft2=Tq*ig(2)*i0*y/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*y/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*y/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*y/r;%计算行驶阻力。

Fz1=m*g*f+2.77*ua1.^2/21.15;Fz2=m*g*f+2.77*ua2.^2/21.15;Fz3=m*g*f+2.77*ua3.^2/21.15;Fz4=m*g*f+2.77*ua4.^2/21.15;Fz5=m*g*f+2.77*ua5.^2/21.15;%驱动力-行驶阻力平衡图。

plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua1,Fz1,'k',ua2,Fz2,'k', ua3,Fz3,'k',ua4,Fz4,'k',ua5,Fz5,'k');title('驱动力-行驶阻力平衡图');xlabel('ua(km/s)');ylabel('Ft(N)');legend('Ft1','Ft2','Ft3','Ft4','Ft5','Ff+Fw')%求最高车速。