汽车理论作业-Matlab程序-轻型货车动力性能评价

基于MATLAB的货车动力性能的分析实验一、实验目的及要求1.1 实验目的1.了解MATLAB的基本知识，熟悉相关的操作；2.能够熟练运用其中的一些方法来解决和专业有关的基本问题。

1.2 实验要求1.掌握MATLAB数值计算、程序设计以及二维绘图的基本操作方法；2.以轻型货车为例，通过独立的编程实验确定汽车的动力性能；3.以4挡和5挡两种变速器的对比、2挡和4挡两种起步挡位的对比来分析变速器传动比和起步挡位的变化对汽车的动力性能的影响。

二、背景介绍数值计算指有效使用数字计算机求数学问题近似解的方法与过程，主要研究如何利用计算机更好的解决各种数学问题。

MATLAB软件具有出色的数值计算能力，在世界上同类软件中占据主导地位，它的数值计算功能主要包括：①变量和数值；②矩阵和数组；③多项式计算；④数据分析等四个方面的内容。

MATLAB语言简洁紧凑，使用方便灵活，其语法规则与人的思维和书写习惯相近，方面操作。

且程序书写形式自由，利用其丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了很多不必要的编程工作。

另外，它的语法限制不严格，程序设计自由度大。

此外，MATLAB 还有着非常强大的绘图功能。

作为一个功能强大的工具软件，MATLAB 提供了大量的二维、三维图形函数。

由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面既方便又高效。

在此背景下，像确定汽车动力性能这样不是很复杂的数值计算和二维图形处理问题，运用MATLAB来进行解决是绰绰有余的。

三、基本实验内容3.1 实验原理汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要由三方面的指标来评定，即：，指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车能达1）汽车的最高速度umax到的最高行驶速度；2）汽车的加速时间t，表示汽车的加速能力，常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力；，指满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的3）汽车的最大爬坡度imax最大爬坡度，表征汽车的上坡能力。

轻型货车动力学性能评价4209XX班姓名：XX 学号：XXXXXXXX 已知条件该轻型货车相关参数如下：装载质量2000kg整车装备质量1800kg总质量（总重G）3800kg（38062.8 N）车轮半径（r）0.367 m传动系机械效率滚动阻力系数 f =0.013空气阻力系数X 迎风面积主减速器传动比飞轮转动惯量二前轮转动惯量四后轮转动惯量轴距质心至前轴的距离（满载）质心高变速器传动比（数据见下表）挡位1挡2挡3挡4挡5挡传动比 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793发动机最低转速为 ，最高转速为汽车发动机使用外特性的曲线拟合公式为：驱动力与行驶阻力平衡图车速 [km/h]滚动阻力：空气阻力：行驶阻力：[N]驱动力 ：利用matlab 绘出出每一挡的驱动力与行驶阻力平衡图如下：2040608010012002000400060008000100001200014000X: 99.06Y: 1780ua /（km/h ）F /N汽车驱动力—行驶阻力平衡图Ft5Ft3Ft4Ft2Ft1最高车速点Fw+Ff图 1汽车驱动力与行驶阻力平衡图最高车速和最大爬坡度最高车速点：图 1汽车驱动力与行驶阻力平衡图中五挡驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点。

由驱动力行驶阻力平衡方程：可利用matlab求解出求解出最高车速为：●最大爬坡度的计算最大坡度角满足方程：显然一挡的爬坡度最大，，可求解出但过于复杂，可对上式进行分析可知，当驱动力与空气阻力之差最大时，剩余的驱动力全部用来克服道路阻力，此时爬坡度最大。

可利用matlab先找到该车所能克服的道路阻力的最大值为：13125.7359567165 N那么最大动力因数为从而可求得最大坡度角为那么最大爬坡度为●克服最大爬坡度时相应的附着率计算1.计算静态轴荷的法向反作用力25400.85N2.动态分量3.空气升力由于此时车速很小，空气升力可忽略不计4.滚动阻力偶产生的部分也很小，可忽略不计。

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')(2)求最大速度和最大爬坡度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);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/21.15 -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=1:69 A=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;t=t+t1(p1);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。

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')(2)求最大速度和最大爬坡度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);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/21.15-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;t=t+t1(p1);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。

2000kg1800kg3880kg0.367mn =0.85f=0.013CDA=2.77m 2i0=5.83If=0.218kg ?m 2Iw1 =1.798kg ?m 21.3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 的车速一时间曲线，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 q19.313 295.27（-^） 165.44（-^ ）240.874（-^）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 。

装载质量 整车整备质量 总质量 车轮半径 传动系机械效率 滚动阻力系数空气阻力系数X 迎风面积 主减速器传动比飞轮转动惯量二前轮转动惯量四后轮转动惯量a=1.974mhg=0.9mI w2=3.598kg ?m 2变速器传动比ig （数据如下表）轴距 L=3.2m质心至前轴距离（满载） 质心高（满载）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*(门/1000)八2+40.874*(门/1000)八3-3 .8445*( n/1000).A4;m=3880;g=9.8; nmi n=600; nm ax=4000; G=m*g;ig=[5.56 2.769 1.644 1.000.793]; nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; L=3.2;a=1.947;hg=0.9;lf=0.218;lw1= 1.798;Iw2=3.598; Ft 仁 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.A2/21.15;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 =99.30061.00km/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*(门/1000)八2+40.874*(门/1000)八3-3.8445*( n/1000).A4;m=3880;g=9.8; nmi n=600; nm ax=4000; G=m*g; ig=[5.562.7691.6440.793]; nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83; L=3.2;a=1.947;hg=0.9;lf=0.218;lw1= 1.798;Iw2=3.598; Ft 仁 Tq*ig(1)*i0* nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;Ff=G*f;Fw仁CDA*ua"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*(门/1000)八2+40.874*(门/1000)八3-3 .8445*(门/1000)八4;m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;1.00ig=[5.56 2.769 1.6440.793];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;Fw仁CDA*ua"2/21.15;Fw2=CDA*ua2.A2/21.15;Fw3=CDA*ua3.A2/21.15;Fw4=CDA*ua4.A2/21.15;Fw5=CDA*ua5.A2/21.15;Ff=G*f;deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig(1)A2*i0A2*nT)/(m*rA2); deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig(2)A2*i0A2*nT)/(m*rA2); deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig(3)A2*i0A2*nT)/(m*rA2); deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig(4)A2*i0A2*nT)/(m*rA2);deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+(If*ig(5)A2*i0A2*nT)/(m*rA2);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;lf=0.218;lw1=1.798;lw2=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;nm ax=4000; u1=0.377*r* nmin ./ig/i0;u2=0.377*r* nm ax./ig/i0;deta=0*ig;for i=1:5deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r A2)+(If*(ig(i))A2*i0A2* nT)/(m*r A2);end ua=[6:0.01:99];N=le ngth(ua); n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.A2/21.15;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/1000F2+40.874*( n/1000F3-3. 8445* (n/1000)A4;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)A2+40.874*(n/1000)A3-3. 8445*(n/1000)A4;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/1000F2+40.874*( n/1000F3-3. 8445* (n/1000)A4;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)A2+40.874*(n/1000)A3-3.8445*(n/1000)A4;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 )');>> ginput ans =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。

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')(2)求最大速度和最大爬坡度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);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/21.15-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;t=t+t1(p1);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。

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=2.77m2主减速器传动比i0=5.83飞轮转动惯量I f=0.218kg•m2二前轮转动惯量I w1=1.798kg•m2四后轮转动惯量I w2=3.598kg•m2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/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/1000)^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/1000)^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/1000)^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。

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。

确定以轻型五档货车的动力性：解：1.绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图Matlab 编写程序如下n=600:4000; r=0.367; nt=0.85; f=0.013; CA=2.77; io=5.83; m=3880; g=9.8; Tq=-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;ig1=5.56; Ua1=0.377.*r.*n./(ig1.*io); Ft1=Tq.*ig1.*io.*nt./r;ig2=2.769; Ua2=0.377.*r.*n./(ig2.*io); Ft2=Tq.*ig2.*io.*nt./r;ig3=1.644; Ua3=0.377.*r.*n./(ig3.*io); Ft3=Tq.*ig3.*io.*nt./r;ig4=1.00; Ua4=0.377.*r.*n./(ig4.*io); Ft4=Tq.*ig4.*io.*nt./r;ig5=0.793; Ua5=0.377.*r.*n./(ig5.*io); Ft5=Tq.*ig5.*io.*nt./r;Fr=m.*g.*f+(CA/21.15).*Ua5.^2;plot(Ua1,Ft1,Ua2,Ft2,Ua3,Ft3,Ua4,Ft4,Ua5,Ft5,Ua5,Fr);02040608010012002000400060008000100001200014000Ua(Km/h)F t (K N )驱动力行驶阻力平衡图2.求最高车速，最大爬坡度及相应附着率2.1 最高车速Uamaxfunction Uamax=Uamax(Ua5)r=0.367; nt=0.85; f=0.013; CA=2.77; io=5.83; m=3880; g=9.8;ig5=0.793; n=Ua5.*ig5.*io./(0.377.*r);Tq=-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;Ft5=Tq.*ig5.*io.*nt./r;Fr=m.*g.*f+(CA/21.15).*Ua5.^2;Uamax=Ft5-Fr;>> x=fzero(@Uamax,99)x =99.08342.2 最大爬坡度 imaxr=0.367; nt=0.85; f=0.013; CA=2.77; io=5.83; m=3880; g=9.8;Tq=-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;ig1=5.56; Ua1=0.377.*r.*n./(ig1.*io);i=(Tq.*ig1.*io.*nt./r-m.*g.*f)./(m.*g);imax=m>> imaximax =0.33252.3 该爬坡度时的附着率Co>> a=1.947; L=3.2; hg=0.9; q=0.3325;Co=q./(a./L+hg.*q./L)Co =0.47373.绘制加速度倒数曲线，计算二档起步加速至70Km/s 的时间Matlab 编写程序如下n=600:4000; r=0.367; nt=0.85; f=0.013; CA=2.77; io=5.83; m=3880; g=9.8; Iw1=1.798; Iw2=3.598; If=0.218;Tq=-19.313+295.27.*n./1000-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;ig1=5.56; Ua1=0.377.*r.*n./(ig1.*io); inv_a1=(m+(Iw1+Iw2)./r.^2+(If.*ig1.^2.*io.^2.*nt)./r.^2)./(Tq.*ig1.*io.*nt./r-m.*g.*f-(CA./21.15).*Ua1.^2);ig2=2.769; Ua2=0.377.*r.*n./(ig2.*io);inv_a2=(m+(Iw1+Iw2)./r.^2+(If.*ig2.^2.*io.^2.*nt)./r.^2)./(Tq.*ig2.*io.*nt./r-m.*g.*f-(CA./21.15).*Ua2.^2);ig3=1.644; Ua3=0.377.*r.*n./(ig3.*io); inv_a3=(m+(Iw1+Iw2)./r.^2+(If.*ig3.^2.*io.^2.*nt)./r.^2)./(Tq.*ig3.*io.*nt./r-m.*g.*f-(CA./21.15).*Ua3.^2);ig4=1.00; Ua4=0.377.*r.*n./(ig4.*io); inv_a4=(m+(Iw1+Iw2)./r.^2+(If.*ig4.^2.*io.^2.*nt)./r.^2)./(Tq.*ig4.*io.*nt./r-m.*g.*f-(CA./21.15).*Ua4.^2);ig5=0.793; Ua5=0.377.*r.*n./(ig5.*io); inv_a5=(m+(Iw1+Iw2)./r.^2+(If.*ig5.^2.*io.^2.*nt)./r.^2)./(Tq.*ig5.*io.*nt./r-m.*g.*f-(CA./21.15).*Ua5.^2);axis([0 80 0 10]);plot(Ua1,inv_a1,Ua2,inv_a2,Ua3,inv_a3,Ua4,inv_a4,Ua5,inv_a5);01020304050607080012345678910Ua(Km/h)i n v a加速度倒数曲线求加速时间tr=0.367;io=5.83;n1=4000;nt=0.85;ig=[5.56 2.769 1.644 1.000.793];If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;m=3880;g=9.8;f=0.013;CA=2.77;for i=1:2Ua=0.377.*r.*n1./(io.*ig(i)):0.00001:0.377.*r.*n1./(io.*ig(i+1));n=Ua.*io.*ig(i+1)./(0.377.*r);Tq=-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;Ft=Tq.*ig(i+1).*io.*nt./r;Fw=m.*g.*f+(CA./21.15).*Ua.^2;p=1+(Iw1+Iw2+If.*ig(i+1).^2.*io.^2.*nt)./(m.*r.^2);inv_a=p.*m./(Ft-Fw);s=0;s=s+trapz(Ua,inv_a);endUa=0.377.*r.*n1./(io.*ig(3)):0.00001:70;n=Ua.*io.*ig(4)./(0.377.*r);Tq=-19.313+295.27.*(n./1000)-165.44.*(n./1000).^2+40.874.*(n./1000).^3-3.8445.*(n./1000).^4;Ft=Tq.*ig(4).*io.*nt./r;Fw=m.*g.*f+(CA./21.15).*Ua.^2;Iw1=1.798;Iw2=3.598;p=1+(Iw1+Iw2+If.*ig(4).^2.*io.^2.*nt)./(m.*r.^2); inv_a=p.*m./(Ft-Fw);acctime=(s+trapz(Ua,inv_a))./3.6acctime =19.64950.4737。

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、3确定一轻型货车得动力性能（货车可装用４挡或５挡变速器,任选其中得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得附着率.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得车速—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得加速时间。

轻型货车得有关数据：汽油发动机使用外特性得Ｔｑ－n曲线得拟合公式为式中，Tq为发动机转矩（N•ｍ);n为发动机转速（r/miｎ）。

发动机得最低转速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 DＡ=２、7７m2主减速器传动比ｉ0=5、83飞轮转动惯量Ｉｆ=0、２1８kg•ｍ2二前轮转动惯量Ｉｗ1＝1、７9８kg•ｍ2四后轮转动惯量I w2=３、５98kg•m ２变速器传动比ig（数据如下表)轴距Ｌ=3、2m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与汽车最高车速程序：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’)；zoｏｍon；［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/10０0）、＾4；m=３880；g=9、8；nmin=600;nmax=40０0;G=ｍ*g；ig=［5、５62、7691、6441、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;Zｏoｍon；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)求最大爬坡度相应得附着率与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/1000）、^４;ｍ=3880;g=9、８；ｎmｉｎ＝6０0；nmax＝4０00;Ｇ=m＊g；ig=［5、５6 2、76９１、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(［０９9 ０1０］）；title（＇汽车得加速度倒数曲线＇)；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，最大爬坡度相应得附着率＝＇)；dｉsｐ(Ｃ);假设后轮驱动，最大爬坡度相应得附着率=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、7６91、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；fｏrｉ=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;d ｅｌｔａ=0*ua；Ff=Ｇ＊f；Fw=CDA＊ｕa、^2/21、15;fｏr i＝1:Ｎk=i；ｉｆua（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/1000）^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;elｓeiｆua(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/10００）^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/1０00)^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/1000）^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（[０80 ０100］）;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、746７70、0737所以汽车2档原地起步换挡加速行驶至7０kｍ/ｈ得加速时间约为25、8s2、7已知货车装用汽油发动机得负荷特性与万有特性。

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/1000)^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。

陕西理工学院杨飞华1 / 341.3 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()1000100010001000qnnnnT=?+?+?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nmin=600r/min,最高转速nmax=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CDA=2.77m2 主减速器传动比i0=5.83 飞轮转动惯量 If=0.218kg?m2 二前轮转动惯量Iw1=1.798kg?m2 四后轮转动惯量 Iw2=3.598kg?m2 变速器传动比 ig(数据如下表)Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档四档变速器 6.09 3.09 1.71 1.00 - 五档变速器 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793 轴距 L=3.2m 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;2 / 34Ft4=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/h3 / 34(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;4 / 34Fw4=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=0.42195 / 34(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/1000)^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武汉理工大学6 / 340)^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。

应用matlab解决汽车理论问题——“确信一轻型货车的动力性能”摘要：确信一轻型货车的动力性能需要绘制其汽车驱动力和行驶助力平稳图，依照图形求出最高车速，最大爬坡度，克服最大爬坡度时相应的附着率，加速时刻等动力性能参数方可对该货车的整体动力性能进行一个全面，直观，准确的确信与评判。

Matlab集科学计算，图形处置，图像处置，多媒体处置与一身，并提供了丰硕的windows图形界面设计方式，为科学研究，工程设计和必需有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

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确信一轻型货车的动力性能需要绘制其汽车驱动力和行驶助力平稳图，依照图形求出最高车速，最大爬坡度，克服最大爬坡度时相应的附着率，加速时刻等动力性能参数方可对该货车的整体动力性能进行一个全面，直观，准确的确信与评判。

Matlab的数值计算和图形处置功能恰能对这一问题的解决提供了方便有效的帮忙。

一.简介matlab.向智能化进展的运算机技术为各类理论研究和工程技术问题的解决提供了壮大而又方便快捷的工具支持。

MATLAB(即matrix laboratory意为矩阵实验室)是由美国mathworks公司发布的要紧面对科学计算可视化和交互式程序设计的高科技计算环境。

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一、确定一轻型货车的动力性能。

欧阳引擎（2021.01.01）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')(2)求最大速度和最大爬坡度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);a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)^2/21.15-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; t=t+t1(p1);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。