汽车理论课程设计二五 Final approval draft on November 22, 2020交通运输专业课程设计任务书要求：本次计算设计以小组为单位进行，每组计算两种车型(大型车、小型车)。

先通过手工计算并绘图（选取5-8个特征点），然后计算机编程实现并绘图，并打印计算说明书和程序。

答辩时应交上查阅资料，计算草稿，设计说明书。

具体设计要求如下：1.汽车动力性经济性分析计算通过查阅收集有关资料，计算分析给定型号汽车的动力性能及燃油经济性，并绘出该车型的发动机外特性曲线，驱动力——行驶阻力平衡图，动力特性图，百公里油耗曲线等。

根据计算结果和实际情况，分析该车型发动机参数和底盘性能参数匹配是否合理，并提出修改意见。

2.汽车平均技术速度的分析计算通过计算给定型号汽车在假设给定路面上行驶的平均技术速度来分析该车型在实际运行中的应用。

3.参数有的车型参数不完整，请查阅相关资料或用经验公式计算选取，并经手动计算分析后修正获得。

4.说明书全班统一设计格式（封面、目录、版式。

具体参照毕业设计说明书格式—见校园网）；说明书内容包括：任务书、目录、各车型参数分析、计算、图表、结论、设计体会等。

一、车型参数车型二：黄河JN1181载货汽车一、发动机X6130附表一）Nmax=(相应转速2100r/min)Mmax=(相应转速1300r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=7920mm，全宽B=2500mm，全高H=2910mm，轴距L1=4300mm,前轮距B1=1972mm，后轮距B2=1824mm.2.重量参数变速箱传动比i1=,i2=,i3=,i4=,i5=1,i倒=。

主减速器比io=。

车轮：。

三、使用数据：滚动阻力系数f=；道路阻力系数：强度计算用Φ=1性能计算用Φ=空气阻力系数：K=；迎风面积：A=宽X高；最大速度：Vmax=80km/h；最大爬坡度：25%；传动系效率：η=车型五：BJ122轻型载货汽车一、发动机475Q（附表一）Nmax=66马力(相应转速4500r/min)Mmax=(相应转速3000r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=4425mm，全宽B=1695mm，全高H=1795mm，轴距L1=2400mm,前轮距B1=1440mm，后轮距B2=1260mm.2.重量参数（附表二）3.性能参数：变速箱传动比i1=,i2=,i3=,i4=1,i倒=。

主减速器比io=。

车轮：175R12子午线轻卡轮胎，滚动半径261mm。

三、使用数据：滚动阻力系数f=（v<50km/h）；f=[1+(v-50)](v>50km/h)；道路阻力系数：强度计算用Φ=1；性能计算用Φ=；空气阻力系数：Cd=0.05公斤.秒2/(米2)2；迎风面积：A=宽X高；最大速度：Vmax=90km/h；最大爬坡度：28%；传动系效率：η=表一：发动机参数二、车型二的动力性和经济性分析计算1、发动机外特性曲线已知发动机参数如下表2-1所示表2-1 发动机X6130式中：M：最大扭矩Mp：最大功率时相应的扭矩M:发动机扭矩mm n ：最大扭矩时相应的转速 p n ：最大功率是时相应的转速 已知发动机X6130中m ax P =max N = p n =2100r/min m M = m ax M = m n =1300 r/min 由公式9550n T P tq e ==m ax P ⇒ Mp =.tq T =)()(22)(n n n n m m p M M M M p m m --•--= ⇒ 55.7721=tq T 73.7822=tq T =3tq T=4tq T =5tq T =6tq T 由公式9550n T P tq e =得=1e P =2e P =3e P=4e P =5e P =6e P 整理如下表2-2所示表2-2n=1000:100:2200; M_m=784; M_p=; n_m=1300; n_p=2100;Ttq=M_m-(M_m-M_p).*(n_m-n).^2/(n_p-n_m).^2; Pe=Ttq.*n/9550; plot(n,Pe); plot(n,Ttq);plotyy(n,Pe,n,Ttq);图2-1 X6130发动机外特性曲线2、汽车驱动力——行驶阻力平衡图(1)驱动力t F 和速度a u由车轮：11:00—20查得车轮半径r== 由公式ri i T F g tq t η0=和0377.0i i rnu g a =可得下表2-3数据 表2-3（2）空气阻力w F 和滚动阻力f F 式中 G=Mg=172600N f= d C = A=×宽×高=××m2=m2不妨取a u =10,20,30,40,50,60,70,80,90(km/h) 计算结果如下表2-4表2-4Ua1=5:1:12;Ft1=.*.*.*Ua1/.^2/(800).^2).*.*.*;plot(Ua1,Ft1);hold on;Ua2=8:1:18;Ft2=.*.*.*Ua2/.^2/(800).^2).*.*.*;plot(Ua2,Ft2);hold on;Ua3=14:1:32;Ft3=.*.*.*Ua3/.^2/(800).^2).*.*.*;plot(Ua3,Ft3);hold on;Ua4=25:1:54;Ft4=.*.*.*Ua4/.^2/(800).^2).*.*.*;plot(Ua4,Ft4);hold on;Ua5=39:1:83;Ft5=.*.*.*Ua5/.^2/(800).^2).*.*.*;plot(Ua5,Ft5);hold on;Ua6=0:1:83;G=172600;f=;Cd=;A=;F=172600.*f+Cd.*A.*Ua6.^2/; % F表示滚动阻力和空气阻力之和plot(Ua6,Ff+Fw);图2-2 汽车驱动力——行驶阻力平衡图3、动力特性图由公式GF F D w t -= 式中15.212aA C F u d w =，=Cd ，由上述已知A=m2G=Mg=172600N 计算可得下表2-5表2-5由matlab 编程即 Ua1=5:1:12;D1=(.*.*.*Ua1/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua2=8:1:18;D2=(.*.*.*Ua2/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua3=14:1:32;D3=(.*.*.*Ua3/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua4=25:1:54;D4=(.*.*.*Ua4/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua5=39:1:83;D5=(.*.*.*Ua5/.^2/(800).^2).**.* on ; Ua6=[0 10 20 30 40 50 60 70 80 90]; f=[ ];plot(Ua6,f);图2-3 动力特性图4、百公里燃油消耗量由公式gu bP Q a e s ρ02.1=式中g ρ=8，由于五档，故而取五档时的速度则经计算可得下表2-6表2-6x=[ ]; y=[ ]; plot(x,y);图2-4 百公里燃油消耗量曲线5、求解最高车速Uamax由驱动力—行驶阻力平衡图可以知道，a u ≈73km/h6、求解最大爬坡度max i由图可知汽车在I 档时，爬坡度最大即所求max imax i =tan max α=tan(arcsinGF F F w f t )(+-)=tan(arcsin172600)15.2167.58.003.0172600(84.4753627.72⨯⨯+⨯-)≈7、综合分析（1）、汽车最高车速Umax在驱动力和行驶阻力平衡时，由驱动力—行驶阻力平衡图求得最高车速为73km/h ，转速n ≈min 。

由可知，在发动机转速范围内，驱动力是大于行驶阻力的，所以该货车驱动力是能够满足要求的。

（2）、汽车的最大爬坡度i max一挡时爬坡能力最强 此时由于车速低，可忽略坡度阻力和加速阻力，由受力平衡可得：max i =由上述计算可得该货车理论最大爬坡度为i max =，参照已知参数条件可知，该货车要求的最大爬坡度为i=25%，所以该货车最大爬坡度能满足要求。

(3)燃油经济性汽车燃油经济形势在保证汽车动力型的基础上，已经可能少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。

黄河JN1181载货汽车行驶时等速百公里燃油消耗量如图2-4可知最高档时随着车速的提高，等速百公里燃油消耗量明显降低。

因此，货车在不换挡的情况下，若道路条件好尽量高速行驶，从而降低燃油消耗量。

三、车型二的平均技术速度假设郊区路面（只取一段坡度）如图所示：L5L35105单位：（m ）①将如图所示路段的纵向坡度分段L2 1L4 25 1 L6 15 1 10 1 L1 20 130 166mL1=5122+≈; L2=10122+≈; L3=15122+≈;L4=20122+≈; L5=25122+≈; L6=30122+≈;L=L1+L2+L3+L4+L5+L6=;②求出各分段Li 占整个路段长度L 的比值Ki ； 即Ki=%100⨯LLi;由此计算得 K1=%； K2=%; K3=%; K4=%; K5=%; K6=%;③假设每一段匀速，则有;i f +=ϕ即D=;i f +=ϕf=, i1=;i2=;i3=; i4=;i5=;i6=; 由此计算可得D1=; D2=; D3=; D4=; D5=; D6=; Ua1=5:1:15;D1=(.*.*.*Ua1/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua2=8:1:25;D2=(.*.*.*Ua2/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua3=14:1:40;D3=(.*.*.*Ua3/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua4=25:1:54;D4=(.*.*.*Ua4/.^2/(800).^2).*.*.* on ; Ua5=39:1:83;D5=(.*.*.*Ua5/.^2/(800).^2).**.* on ; Ua6=[0 10 20 30 40 50 60 70 80 90]; f=[ ]; plot(Ua6,f); Ua11=[0 5 10 15]; D11=[ ]; plot(Ua11,D11); hold on ;Ua12=[0 10 15 20 25];D12=[ ]; plot(Ua12,D12); hold on ;Ua13=[0 20 30 40]; D13=[ ]; plot(Ua13,D13); hold on ;Ua14=[0 20 30 40]; D14=[ ]; plot(Ua14,D14); hold on ;Ua15=[0 20 30 40]; D15=[ ]; plot(Ua15,D15); hold on ;Ua16=[0 30 40 50]; D16=[ ]; plot(Ua16,D16); ④算出理论速度Ucom 结合动力特性图 可得出U1com=13km/h ； U2com=22km/h ； U3com=28km/h ； U4com=36km/h ； U5com=40km/h ； U6com=42km/h ； ⑤求出平均技术速度Uav ； Uav=∑=61)(1i icom U Ki λ由于在郊区载货汽车的λ可取可求出UavUav=h四、车型五BJ122轻型载货汽车1、发动机外特性曲线发动机参数如下表4-1所示表4-1发动机475Q已知发动机475Q 中max P =max N =66马力=66×≈ p n =4500r/min m M = m ax M = = m n =3000 r/min 为方便计算（g=10s m 2/）9550n T P tq e ==m ax P ⇒ Mp =tq T )()(22)(n n n n m m p M M M M p m m --•--= ⇒ 59.971=tq T 02.1032=tq T =3tq T =4tq T=5tq T =6tq T =7tq T 8tq T =由公式9550n T P tq e =得1e P = =2e P =3e P 4e P ==5e P =6e P =7e P 8e P =整理如下表4-2表4-2n=1000:100:4500; M_m=110; M_p=; n_m=3000;n_p=4500;Ttq=M_m-(M_m-M_p).*(n_m-n).^2/(n_p-n_m).^2; Pe=Ttq.*n/9550; plot(n,Pe); plot(n,Ttq);plotyy(n,Pe,n,Ttq);图4-1 475Q 发动机外特性曲线2、汽车驱动力——行驶阻力平衡图(1)驱动力t F 和速度a uri i T F g tq t η0=和0377.0i i rnu g a =式中r=， 计算数据如表4-3所示表4-3w f 式中 G=Mg=24450N d C =f= (a u <50km/h) f=×[1+(a u －50)]（a u ）50km/h ） A=×宽×高=m2不妨取a u =20,40,60,80,100 (km/h) 其计算结果如下表4-4所示表4-4Ua1=4:1:20;Ft1=.*.*.*Ua1/.^2/(1500).^2).*.*.*; plot(Ua1,Ft1); hold on ; Ua2=7:1:36;Ft2=.*.*.*Ua2/.^2/(1500).^2).*.*.*; plot(Ua2,Ft2); hold on ; Ua3=13:1:60;Ft3=.*.*.*Ua3/.^2/(1500).^2).*.*.*; plot(Ua3,Ft3); hold on ; Ua4=21:1:130;Ft4=.*.*.*Ua4/.^2/(1500).^2).*.*.*; plot(Ua4,Ft4); hold on ; Ua5=0:1:50; G=24450; f=; Cd=; A=;F1=G.*f+Cd.*A.*Ua5.^2/;% F1表示滚动阻力和空气阻力之和 plot(Ua5,F1); hold on ; Ua6=50:1:130;G=24450;f=.*(1+.*(Ua6-50)); Cd=; A=;F2=G.*f+Cd.*A.*Ua6.^2/;% F2表示滚动阻力和空气阻力之和 plot(Ua6,F2);图4-2 驱动力—行驶阻力平衡图3、动力特性图由公式GF F D wt -=式中15.212a A C F ud w = ，=Cd ，由上述已知A=m2G=Mg=24450N 计算可得下表4-5表4-5滚动阻力系数f=⎩⎨⎧<>-⨯+⨯)/50(0165.0)/50)](50(01.01[0165.0h km u h km u u a a a当a u >50km/h 时可取a u =60,70,80,90,100（km/h ）计算结果如下表4-6表4-6Ua1=4:1:20;D1=(.*.*.*Ua1/.^2/(1500).^2).*.*.* on ; Ua2=7:1:36;D2=(.*.*.*Ua2/.^2/(1500).^2).*.*.* on ; Ua3=13:1:60;D3=(.*.*.*Ua3/.^2/(1500).^2).*.*.* on ; Ua4=21:1:130;D4=(.*.*.*Ua4/.^2/(1500).^2).*.*.* on ; Ua5=[0 10 20 30 40 50]; f1=[ ]; plot(Ua5,f1); hold on ; Ua6=50:1:130;f2=.*(1+.*(Ua6-50)); plot(Ua6,f2);图4-3 动力特性图4、百公里燃油消耗量由公式gu bP Q a e s ρ02.1=式中g ρ=7，由于是四档，故而取四档时的速度则经计算可得下表4-7表4-7x=[ ]; y=[ ]; plot(x,y);图4-4 百公里燃油消耗量曲线5、最高车速Uamax有图可知，max a u ≈118km/h6、求解最大爬坡度max i在I 档时，爬坡度最大即所求max imax i =tan max α=tan(arcsinGF F F w f t )(+-）=tan(arcsin24450)15.2134.25.00165.024450(18.882469.122⨯⨯+⨯-)≈7、综合分析（1）、汽车最高车速Umax在驱动力和行驶阻力平衡时，用matlab 编程求得最高车速为Ua1≈118km/h ，转速n ≈min ，大于发动机最大转速4500r/min ，所以取n=4500,由 ua=r.nig.io 可理论计算出最高挡最高车速为即图中Ua=h.由可知，在发动机转速范围内，驱动力是大于行驶阻力的，所以该货车驱动力是能够满足要求的。