汽车理论动力性仿真-MATLAB

编程语言 2023-07-11 22:23:26 阅读次数: 0

引言

汽车动力性是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。汽车动力性评价指标主要有汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。

一、汽车动力性仿真参数

1.汽车基本参数：

汽车总质量m/kg 滾动阻力系数 f f f 空气阻力系数 C D C_D CD​ 迎风正面面积A/ m 2 m^2 m2 滚动半径r/ m m m 旋转质量换算系数 δ δ δ 传动效率 η t η_t ηt​ 主减速器传动比 i 0 i_0 i0​ 变速器各挡传动比 i g i_g ig​
936 0.012 0.3 1.75 0.272 1.03+0.04* i g i_g ig​ 0.9 4.388 [3.416,1.894,1.280,1.000,0.757]

2.发动机转速与转矩的数据：

最低转速：800 r/min；最高转速：6800r/min。
已知转速与转矩数据如下表：

转速/(r/min) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
转矩/N • m 78.6 83.0 85.0 86. 6 87. 1 85.9 84.7 82.5 80. 5

利用上表的转速与转矩数据，在MATLAB中编写发动机转矩与转速关系曲线拟合程序如下：

n=[1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000];
T=[78.6,83.0,85.0,86.6,87.1,85.9,84.7,82.5,80.5];
cftool；

程序运行后
拟合模型
在1中利用“X 数据”和“Y 数据”的下拉菜单读取转速数据n和转矩数据T；选择多项式函数，在2中选择拟合次数为3，拟合图窗口显示出拟合曲线图，在3中显示拟合公式的参数p1/p2/p3,根据该参数得到发动机转矩与转速的关系：

Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07

注：如已知该公式，在动力性仿真中直接使用，不必重新拟合。

二、驱动力-行驶阻力平衡图

1.驱动力-行驶阻力平衡图

1.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
%汽车的基本参数
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Ff=m*g*f;%滚动阻力
Fw=CD*A*ua.^2/21.25;%空气阻力
Fx=Ff+Fw;%行驶阻力
plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fx);
text(35,4100,'Ft1');
text(55,2400,'Ft2');
text(100,1600,'Ft3');
text(135,1300,'Ft4');
text(200,950,'Ft5');
text(175,1200,'Ft+Fw');
xlabel('车速/（km/h）');
ylabel('汽车驱动力/N,行驶阻力/N');
%驱动力-行驶阻力平衡图
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
Fx2=Ff+Fw5;
k=find(abs(Ft5-Fx2)<1.5);
uamax=ua5(k);
fprintf('最高车速Vmax = %.2f km/h\n',uamax);
%根据驱动力-行驶阻力平衡图可知驱动力曲线与行驶阻力曲线有交点，交点所对应的车速就是最高车速。

最高车速 V m a x = 173.49 k m / h V_{max} = 173.49 km/h Vmax​=173.49km/h

1.2 运行结果

驱动力-行驶阻力平衡图
最高车速 V m a x = 173.49 k m / h V_{max} = 173.49 km/h Vmax​=173.49km/h

2.各档加速度曲线图

2.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
Fw1=CD*A*ua1.^2/21.25;
Fw2=CD*A*ua2.^2/21.25;
Fw3=CD*A*ua3.^2/21.25;
Fw4=CD*A*ua4.^2/21.25;
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
%各档位的迎风阻力
Ff=m*g*f;
dt1=1.03+0.04*ig(1);
dt2=1.03+0.04*ig(2);
dt3=1.03+0.04*ig(3);
dt4=1.03+0.04*ig(4);
dt5=1.03+0.04*ig(5);
%各档位的旋转质量换算系数
a1=(Ft1-Ff-Fw1)/dt1/m;
a2=(Ft2-Ff-Fw2)/dt2/m;
a3=(Ft3-Ff-Fw3)/dt3/m;
a4=(Ft4-Ff-Fw4)/dt4/m;
a5=(Ft5-Ff-Fw5)/dt5/m;
%各档位的加速度
plot(ua1,a1,ua2,a2,ua3,a3,ua4,a4,ua5,a5);
text(35,3.7,'一档');
text(55,2.2,'二档');
text(85,1.4,'三档');
text(130,0.8,'四档');
text(165,0.3,'五档');
ylim([0 4]);
xlabel('车速/（km/h）');
ylabel('加速度/(m/s^2)');
%加速度曲线图
k=max(a1);
amax=k;
fprintf('最大加速度amax = %.2f m/s^2\n',amax);
%由加速度曲线图可知一档时有最大加速度

2.2 运行结果

各档加速度曲线图
最大加速度 a m a x = 3.83 m / s 2 a_{max}= 3.83 m/s^2 amax​=3.83m/s2

3.各档爬坡度曲线图

3.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
Fw1=CD*A*ua1.^2/21.25;
Fw2=CD*A*ua2.^2/21.25;
Fw3=CD*A*ua3.^2/21.25;
Fw4=CD*A*ua4.^2/21.25;
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
%各档位的迎风阻力
Ff=m*g*f;
i1=asin((Ft1-Ff-Fw1)/m/g);
i2=asin((Ft2-Ff-Fw2)/m/g);
i3=asin((Ft3-Ff-Fw3)/m/g);
i4=asin((Ft4-Ff-Fw4)/m/g);
i5=asin((Ft5-Ff-Fw5)/m/g);
%各档位的爬坡度
plot(ua1,i1,ua2,i2,ua3,i3,ua4,i4,ua5,i5);
text(35,0.45,'一档');
text(55,0.25,'二档');
text(90,0.16,'三档');
text(130,0.09,'四档');
text(165,0.03,'五档');
ylim([0 0.5]);
xlabel('车速/（km/h）');
ylabel('爬坡度');
%爬坡度曲线图
k=max(i1);
imax=k;
anglemax=imax*45;
fprintf('最大爬坡度imax = %.2f\n',imax);
fprintf('最大坡度角anglemax = %.2f°\n',anglemax);
%由爬坡度曲线图可知一档时有最大爬坡度和最大坡度角

3.2 运行结果

各档爬坡度曲线图
最大爬坡度 i m a x = 0.47 i_{max} = 0.47 imax​=0.47
最大坡度角 a n g l e m a x = 21.33 ° angle_{max}= 21.33° anglemax​=21.33°

三、动力特性图

1.动力特性图

1.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Fw1=CD*A*ua1.^2/21.25;
Fw2=CD*A*ua2.^2/21.25;
Fw3=CD*A*ua3.^2/21.25;
Fw4=CD*A*ua4.^2/21.25;
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
%各档位的迎风阻力
D1=(Ft1-Fw1)/m/g;
D2=(Ft2-Fw2)/m/g;
D3=(Ft3-Fw3)/m/g;
D4=(Ft4-Fw4)/m/g;
D5=(Ft5-Fw5)/m/g;
%各档位的动力因数
c=1.2;%良好沥青路面
f0=0.008;%范围：0.0072～0.0120以上
f1=0.00025;%范围：0.00025～0.00280
f4=0.002;%范围：0.00065～0.002以上
f=c*(f0+f1*(ua/100)+f4*(ua/100).^4);%良好道路上轿车轮胎的滚动阻力系数
plot(ua1,D1,ua2,D2,ua3,D3,ua4,D4,ua5,D5,ua,f);
text(35,0.45,'一档');
text(68,0.25,'二档');
text(104,0.15,'三档');
text(144,0.09,'四档');
text(180,0.02,'五档');
text(60,0.03,'f');
ylim([0 0.5]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('动力因数');
%动力特性图
f5=c*(f0+f1*(ua5/100)+f4*(ua5/100).^4);
k=find(abs(D5-f5)<0.0002);
uamax=ua5(k);
fprintf('最高车速Vmax = %.2f km/h\n',uamax);
%由动力特性图可知五档时有最高车速值

1.2 运行结果

动力特性图
最高车速 V m a x = 160.53 k m / h V_{max} = 160.53 km/h Vmax​=160.53km/h

2.各档加速度曲线图

2.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Fw1=CD*A*ua1.^2/21.25;
Fw2=CD*A*ua2.^2/21.25;
Fw3=CD*A*ua3.^2/21.25;
Fw4=CD*A*ua4.^2/21.25;
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
%各档位的迎风阻力
D1=(Ft1-Fw1)/m/g;
D2=(Ft2-Fw2)/m/g;
D3=(Ft3-Fw3)/m/g;
D4=(Ft4-Fw4)/m/g;
D5=(Ft5-Fw5)/m/g;
%各档位的动力因数
c=1.2;%良好沥青路面
f0=0.008;%范围：0.0072～0.0120以上
f1=0.00025;%范围：0.00025～0.00280
f4=0.002;%范围：0.00065～0.002以上
f=c*(f0+f1*(ua/100)+f4*(ua/100).^4);%良好道路上轿车轮胎的滚动阻力系数
f21=c*(f0+f1*(ua1/100)+f4*(ua1/100).^4);
f22=c*(f0+f1*(ua2/100)+f4*(ua2/100).^4);
f23=c*(f0+f1*(ua3/100)+f4*(ua3/100).^4);
f24=c*(f0+f1*(ua4/100)+f4*(ua4/100).^4);
f25=c*(f0+f1*(ua5/100)+f4*(ua5/100).^4);
%各档位的滚动阻力系数
dt1=1.03+0.04*ig(1);
dt2=1.03+0.04*ig(2);
dt3=1.03+0.04*ig(3);
dt4=1.03+0.04*ig(4);
dt5=1.03+0.04*ig(5);
%各档位的旋转质量换算系数
a1=g/dt1*(D1-f21);
a2=g/dt2*(D2-f22);
a3=g/dt3*(D3-f23);
a4=g/dt4*(D4-f24);
a5=g/dt5*(D5-f25);
%各档位的加速度
plot(ua1,a1,ua2,a2,ua3,a3,ua4,a4,ua5,a5);
text(40,3.5,'一档');
text(70,2,'二档');
text(108,1.2,'三档');
text(140,0.6,'四档');
text(160,0.15,'五档');
ylim([0 4]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('加速度/（m/s^2）');
%加速度曲线图
k=max(D1-f21);
amax=g/dt1*k;
fprintf('最大加速度amax = %.2f m/s^2\n',amax);
%由加速度曲线图可知一档时有最大加速度

2.2 运行结果

各档加速度曲线图
最大加速度 a m a x = 3.85 m / s 2 a_{max} = 3.85 m/s^2 amax​=3.85m/s2

3.各档爬坡度曲线图

3.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Fw1=CD*A*ua1.^2/21.25;
Fw2=CD*A*ua2.^2/21.25;
Fw3=CD*A*ua3.^2/21.25;
Fw4=CD*A*ua4.^2/21.25;
Fw5=CD*A*ua5.^2/21.25;
%各档位的迎风阻力
D1=(Ft1-Fw1)/m/g;
D2=(Ft2-Fw2)/m/g;
D3=(Ft3-Fw3)/m/g;
D4=(Ft4-Fw4)/m/g;
D5=(Ft5-Fw5)/m/g;
%各档位的动力因数
i1=D1-f;
i2=D2-f;
i3=D3-f;
i4=D4-f;
i5=D5-f;
%各档位的爬坡度
plot(ua1,i1,ua2,i2,ua3,i3,ua4,i4,ua5,i5);
text(38,0.42,'一档');
text(70,0.23,'二档');
text(106,0.14,'三档');
text(136,0.08,'四档');
text(165,0.03,'五档');
ylim([0 0.5]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('爬坡度');
%爬坡度曲线图
k=max(D1);
amax=asin((k-f*sqrt(1-k.^2+f.^2))/(1+f.^2));
imax=tan(amax);
anglemax=imax*45;
fprintf('最大爬坡度imax = %.2f\n',imax);
fprintf('最大坡度角anglemax = %.2f°\n',anglemax);
%由爬坡度曲线图可知一档时有最大爬坡度和最大坡度角

3.2 运行结果

各档爬坡度曲线图
最大爬坡度 i m a x = 0.52 i_{max} = 0.52 imax​=0.52
最大坡度角 a n g l e m a x = 23.18 ° angle_{max}= 23.18° anglemax​=23.18°

四、功率平衡图

1.功率平衡图

1.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
Pe1=Ft1.*ua1/3600;
Pe2=Ft2.*ua2/3600;
Pe3=Ft3.*ua3/3600;
Pe4=Ft4.*ua4/3600;
Pe5=Ft5.*ua5/3600;
%各档位的发动机功率
ua=0:5:220;
Pf=m*g*f*ua/3600;
Pw=CD*A*ua.^3/76140;
Pz=(Pf+Pw)/nt;
%阻力功率
plot(ua1,Pe1,ua2,Pe2,ua3,Pe3,ua4,Pe4,ua5,Pe5,ua,Pz);
text(20,42,'一档');
text(50,42,'二档');
text(80,42,'三档');
text(110,42,'四档');
text(185,42,'五档');
text(120,15,'(Pf+Pw)/ηt');
ylim([0 60]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('功率/(kw)');
%功率平衡图
Pf5=m*g*f*ua5/3600;
Pw5=CD*A*ua5.^3/76140;
Pz5=(Pf5+Pw5)/nt;
k=find((Pe5-Pz5)>0&(Pe5-Pz5)<0.1);
uamax=ua5(k);
fprintf('最高车速Vmax = %.2f km/h\n',uamax);
%由功率平衡图可知发动机功率曲线与阻力功率曲线相交处对应的车速为最高车速
%由功率平衡图可知发动机功率曲线与阻力功率曲线相交处对应的车速为最高车速

1.2 运行结果

功率平衡图
最高车速 V m a x = 164.23 k m / h V_{max} = 164.23 km/h Vmax​=164.23km/h

2.各档加速度曲线图

2.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Pe1=Ft1.*ua1/3600;
Pe2=Ft2.*ua2/3600;
Pe3=Ft3.*ua3/3600;
Pe4=Ft4.*ua4/3600;
Pe5=Ft5.*ua5/3600;
%各档位的发动机功率
Pf1=m*g*f*ua1/3600;
Pf2=m*g*f*ua2/3600;
Pf3=m*g*f*ua3/3600;
Pf4=m*g*f*ua4/3600;
Pf5=m*g*f*ua5/3600;
%各档位的滚动阻力功率
Pw1=CD*A*ua1.^3/76140;
Pw2=CD*A*ua2.^3/76140;
Pw3=CD*A*ua3.^3/76140;
Pw4=CD*A*ua4.^3/76140;
Pw5=CD*A*ua5.^3/76140;
%各档位的迎风阻力功率
dt1=1.03+0.04*ig(1);
dt2=1.03+0.04*ig(2);
dt3=1.03+0.04*ig(3);
dt4=1.03+0.04*ig(4);
dt5=1.03+0.04*ig(5);
%各档位的旋转质量换算系数
a1=(Pe1-(Pf1+Pw1)/nt)*3600/m/dt1/ua1;
a2=(Pe2-(Pf2+Pw2)/nt)*3600/m/dt2/ua2;
a3=(Pe3-(Pf3+Pw3)/nt)*3600/m/dt3/ua3;
a4=(Pe4-(Pf4+Pw4)/nt)*3600/m/dt4/ua4;
a5=(Pe5-(Pf5+Pw5)/nt)*3600/m/dt5/ua5;
%各档位的加速度
plot(ua1,a1,'.',ua2,a2,'.',ua3,a3,'.',ua4,a4,'.',ua5,a5,'.');
text(50,3.5,'一档');
text(88,1.9,'二档');
text(128,1.1,'三档');
text(164,0.65,'四档');
text(215,0.1,'五档');
ylim([0 4]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('加速度/(m/s^2)');
%加速度曲线图
amax=a1;
fprintf('最大加速度amax = %.2f\n',amax);
%由加速度曲线图可知一档时有最大加速度

2.2 运行结果

各档加速度曲线图
最大加速度 a m a x = 3.45 a_{max} = 3.45 amax​=3.45

3.各档爬坡度曲线图

3.1 MATLAB程序

n=800:10:6800;
Ttq=(2.714e-10)*n.^3-(4.255e-06)*n.^2+0.01756*n+65.07;
m=936;%质量
r=0.272;%滚动半径
nt=0.9;%传动效率
CD=0.3;%空气阻力系数
A=1.75;%迎风面积
f=0.012;%滚动阻力系数
i0=4.388;%主减速器传动比
ig=[3.416,1.894,1.28,1.00,0.757];%变速器各档传动比
g=9.8;%重力加速度
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nt/r;
Ft2=Ttq*ig(2)*i0*nt/r;
Ft3=Ttq*ig(3)*i0*nt/r;
Ft4=Ttq*ig(4)*i0*nt/r;
Ft5=Ttq*ig(5)*i0*nt/r;
%各档位的驱动力
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;
%各档位的速度与转速之间的关系
ua=0:5:220;
Pe1=Ft1.*ua1/3600;
Pe2=Ft2.*ua2/3600;
Pe3=Ft3.*ua3/3600;
Pe4=Ft4.*ua4/3600;
Pe5=Ft5.*ua5/3600;
%各档位的发动机功率
Pf1=m*g*f*ua1/3600;
Pf2=m*g*f*ua2/3600;
Pf3=m*g*f*ua3/3600;
Pf4=m*g*f*ua4/3600;
Pf5=m*g*f*ua5/3600;
%各档位的滚动阻力功率
Pw1=CD*A*ua1.^3/76140;
Pw2=CD*A*ua2.^3/76140;
Pw3=CD*A*ua3.^3/76140;
Pw4=CD*A*ua4.^3/76140;
Pw5=CD*A*ua5.^3/76140;
%各档位的迎风阻力功率
i1=(Pe1-(Pf1+Pw1)/nt)*3600/m/g/ua1;
i2=(Pe2-(Pf2+Pw2)/nt)*3600/m/g/ua2;
i3=(Pe3-(Pf3+Pw3)/nt)*3600/m/g/ua3;
i4=(Pe4-(Pf4+Pw4)/nt)*3600/m/g/ua4;
i5=(Pe5-(Pf5+Pw5)/nt)*3600/m/g/ua5;
%各档的爬坡度
plot(ua1,i1,'.',ua2,i2,'.',ua3,i3,'.',ua4,i4,'.',ua5,i5,'.');
text(50,0.41,'一档');
text(87,0.22,'二档');
text(128,0.13,'三档');
text(165,0.07,'四档');
text(215,0.01,'五档');
ylim([0 0.45]);
xlabel('速度/（km/h）');
ylabel('爬坡度');
%爬坡度曲线图
imax=i1;
anglemax=imax*45;
fprintf('最大爬坡度imax = %.2f\n',imax);
fprintf('最大坡度角anglemax = %.2f°\n',anglemax);
%由爬坡度曲线图可知一档时有最大爬坡度和最大坡度角

3.2 运行结果

各档爬坡度曲线图
最大爬坡度 i m a x = 0.41 i_{max} = 0.41 imax​=0.41
最大坡度角 a n g l e m a x = 18.50 ° angle_{max} = 18.50° anglemax​=18.50°

总结

由仿真结果可知，一般情况下，最高车速是在五档；最大加速度（最短加速时间）是在一档；最大爬坡度是在一档。

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转载自blog.csdn.net/m0_56848775/article/details/130914654
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