序号：2-34 汽车理论课程设计说明书
题目：汽车动力性计算
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目录
1.题目要求 (1)
2.计算步骤 (1)
3.结论 (6)
4.心得体会 (6)
5.参考资料 (7)
1.题目要求
确定一轻型货车的动力性能（5挡）：
1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；
2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图；
3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图，画在一张图上（横坐标）； 4）绘制动力特性图；
5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线；
6）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间（加速区间（初速度和末速度）按照国家标准GB/T 12543－2009规定选取，并且在说明书中具体说明选取；
7）列表表示最高挡和次高挡在20整数倍车速的参数值； 8）对动力性进行总体评价。

轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的T tq -n 曲线的拟合公式为
T tq = -19.313+295.27(1000n ) - 165.44(1000n )2 + 40.87(1000n )3 - 3.8445(1000
n )4
式中，T 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min n =600r/min ，最高转速max n =4000r/min 总质量 m =3880kg 车轮半径 r =0.367m 滚动阻力系数 f =0.011 机械效率 ηT =0.85 空气阻力系数 迎风面积 A C D =2.77 2m 主减速器传动比 0i =5.62 飞轮转动惯量 f I =0.24kg.m 2 变速器传动比 g i （数据见下表）
质心至前轴距离（满载） a=1.947m 质心高（满载） g h =0.9m
2. 计算步骤
1）根据所给发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制P e -n 和T tq -n 曲线：
由所给发动机使用外特性曲线拟合公式，将两条曲线放在一个坐标系里，如图1所示：
2500100120140
160
180n / (r/min)
T t q / (N m )
500
100015002000300035004000
P e / (k W )
图1 发动机外特性中的功率与转矩曲线
2）绘制驱动力-行驶阻力平衡图：
根据公式 0tq g T
t T i i F r
=η在MATLAB 里获取驱动力-行驶阻力平衡图如图2所
示。

02000
40006000
8000
10000
12000
14000
U a /(km/h)
F /N
图2 驱动力-行驶阻力平衡图
3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图：
发动机的负荷率由公式N=
t
w
f F F F +求得，则在MATLAB 里获取汽车等速
行驶时发动机负荷率图如图3所示。

00.10.20.30.40.50.6
0.70.80.91U a /(km/h)
负荷率
图3汽车等速行驶时发动机负荷率图
4）绘制动力特性图：
汽车的动力因数由公式D= G
F F w
t ,则在MATLAB 里获取的动力特性图如图4所示。

10
20
30
40
506070
80
90
100
110
0.050.10.150.2
0.250.30.350.4U a /(km/h)
D
图4 汽车动力特性图
5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线:
由汽车行驶方程,在MATLAB 里获取加速度曲线如图5所示。

00.5
1
1.5
2
2.5
3
U a /(km/h)
a /(m .s -2)
图5 加速度曲线图
由汽车行驶方程,在MATLAB 里获取加速度倒数曲线如图6所示。

10
20
30
405060
70
80
90
1234
56
78910U a /(km/h)
1/a /(s 2m )
图6 加速度倒数曲线
6) 绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和直接挡加速时间, 所得到的三条曲线如图7所示。

51015
2025303540
0102030405060708090t /s
U a /k m /h
图7 汽车加速时间曲线
7) 列表表示最高档和次高档在20整数倍车速参数值：
3．结论
1)汽车的最高车速max a u ：
最高车速是指在水平良好路面上汽车能达到的最高行驶车速，根据一般载货
车辆最高速度一般要求为100km/h ，而该车最高车速在100km/h 左右，因此判断 该车满足对最高车速的要求。

2）汽车的加速时间t ：
汽车的加速时间表示汽车的加速能力，常用原地起步加速时间和超速加速时间表示。

对于最高车速max u a 小于等于1OO km/h 的汽车，一般加速时间在50s 左右，该车加速时间为40s 因此满足汽车对加速能力的要求。

3）汽车能爬上的最大坡度max a i ：
汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示的。

因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样，通常要求货车在30%，即16.7º左右。

根据i f +=D ,和动力特性图得，一挡最大动力因数在0.34左右，所以i 在0.329左右，可见该车满足对爬坡能力的要求。

4）比功率：
比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，根据一般载货车辆比功率约为10kw/t,由比功率计算公式得该车比功率约为15.98kw/t 。

可见该车满足要求。

5) 通过与现有车型以及经验数据的动力性能参数比较，可以看出本题目的货车的动力性能合格，结构参数合格，能基本满足使用要求。

4.心得体会
首先，通过此次课程设计让我对汽车理论的部分内容重新学习一次，对学过的知识有了进一步的掌握；其次本次课程设计让我接触到了一门新的软件MATLAB，通过对MATLAB的学习，初步掌握了简单的命令及简单程序的编写和调试；最后，感谢老师给我时间上的调整，让我有充裕的时间完成此次课程设计.
5.参考资料
［1］余志生. 汽车理论[M]. 北京：机械工业出版社，1989.
[2] 朱元泽. MATLAB实用教程江苏大学出版社。