《汽车理论课程设计报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车理论课程设计报告.doc（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、 汽 车 理 论 课 程 设 计姓 名学 号专 业班 级指导教师年 月 日汽车理论课程设计任务书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)。先进行手工计算并绘图（每个档位选取5-8个特征点），然后计算机编程（MATLAB）实现并绘图，最终打印计算说明书和程序。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。根据计算结果，结合实际情况，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。2.参数部分车型参数不完整，请
2、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。（说明书中注明出处）3.说明书说明书内容包括：任务书、目录、各车型参数、参数分析、计算、图表、结论、设计总结及心得体会。车型一：解放CA1091载货汽车一、发动机CA6102（附表一）Nmax=99kw(相应转速3000r/min)Mmax=373N.m(相应转速1300r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=7205mm，全宽B=2476mm，全高H=2436mm，轴距L1=4050mm,前轮距B1=1850mm，后轮距B2=1740mm.2.重量参数（附表二）3.性能参数：变速箱传动比i1=7.64，i2=4.835，i
3、3=2.856，i4=1.895，i5=1.377，i6=1，i倒=7.66。主减速器比i0=6.33。车轮：9.00-20。 三、使用数据：滚动阻力系数f=0.03；道路阻力系数：强度计算用=1性能计算用=0.8空气阻力系数：Cd=0.8；迎风面积：A=0.78宽高；最大速度：Vmax=90km/h；最大爬坡度：28%；传动系效率：=0.9表一：发动机参数转速n（r/min）1000120013001400160018002000240028003000有效扭矩Tq（N.m）368.86370.12373.00366.12352.29347.81342.32332.25319.44308.4
4、5耗油率b（g/(kw.h)）315.50306.79306.12305.90305.51303.04306.34311.65322.34320.53表二：重量参数空载满载车重（kg）42509445前桥（kg）20302485后桥（kg）22206960车型四：SATANA2000轿车一、发动机2VQS（附表一）Nmax=74kw(相应转速5200r/min)Mmax=155N.m(相应转速3800r/min)二、整车参数：1.尺寸参数：全长L=4680mm，全宽B=1700mm，全高H=1423mm，轴距L1=2656mm,前轮距B1=1414mm，后轮距B2=1422mm.2.重量参数（
5、附表二）3.性能参数：变速箱传动比i1=3.45，i2=1.94，i3=1.29，i4=0.985，i5=0.8,主减速器比i0=4.1。车轮：195-60。 三、使用数据：滚动阻力系数f=0.025；空气阻力系数：Cd=0.4；迎风面积：A=0.78X宽X高；最大爬坡度：28%；传动系效率：=0.9表二：重量参数：空载满载车重（kg）12481623目 录1. 基础资料11.1已知参数11.2其他参数21.3发动机使用外特性拟合公式31.4 MATLAB介绍32.曲线绘制42.1解放CA1091载货汽车曲线绘制42.1.1发动机外特性曲线42.1.2 绘制驱动力-行驶阻力平衡图52.1.3
6、动力特性图92.1.4 汽车百公里油耗曲线112.2 SATANA2000轿车曲线绘制132.2.1 发动机外特性曲线132.2.2 驱动力-行驶阻力平衡图152.2.3 动力特性图172.2.4 百公里燃油消耗曲线203 分析223.1 解放CA1091载货汽车分析223.1.1 计算最高车速223.1.2 计算最大爬坡度223.1.3 燃油经济性分析223.2 SANATA2000轿车分析223.2.1 计算最高车速223.2.2 计算最大爬坡度233.2.3 燃油经济性分析234. 结论245. 心得体会256. 参考文献261 基础资料1.1已知参数1.1.1解放CA1091载货汽车表
7、1-1 解放CA1091汽车已知参数参数数值备注最大功率Pmax99kw相应转速3000r/min最大扭矩Tmax373 Nm相应转速1300r/min全长L7205mm全宽B2476mm全高H2436mm轴距L14050mm前轮距B11850mm后轮距B21740mm变速箱传动比i1=7.64, i2=4.835 i3=2.856,i4=1.895i5=1.377,i6=1主减速器比i06.33车轮9.00-20滚动阻力系数f0.03空气阻力系数Cd0.8迎风面积AA=0.78*宽*高A=4.7m2最大速度Vmax90km/h最大爬坡度28%传动系效率0.9表1-2 发动机CA6102参数转
8、速n（r/min）1000120013001400160018002000240028003000有效扭矩Tq（N.m）368.86370.12373.00366.12352.29347.81342.32332.25319.44308.45耗油率b（g/(kw.h)）315.50306.79306.12305.90305.51303.04306.34311.65322.34320.53表1-3解放CA1091载货汽车质量参数空载满载车重（kg）42509445前桥（kg）20302485后桥（kg）222069601.1.2 SATANA2000轿车表1-4 SATANA2000轿车已知参数参
9、数数值备注最大功率Pmax74kw相应转速5200r/min最大扭矩Tmax155 Nm相应转速3800r/min全长L4680mm全宽B1700mm全高H1423mm轴距L12656mm前轮距B11414mm后轮距B21422mm变速箱传动比i1=3.45,i2=1.94 i3=1.29,i4=0.895i5=0.8主减速器比i04.1车轮195/60R14滚动阻力系数f0.025空气阻力系数Cd0.4迎风面积AA=0.78*宽*高A=1.89m2最大爬坡度28%传动系效率0.9表1-5 SATANA2000轿车质量参数空载满载车重（kg）124816231.2其它参数表1-6 轮胎参数参数
10、公式备注轮胎半径(m)(9.00-20)0.509mGB/T 2977-2008轮胎半径(m)(195/60R14)0.2948m1425.4/2+1950.6表1-7 发动机参数(发动机2VQS)转速n/(r/min)100016002200280034003800b(g/(kw.h)265260255250260265转速n/(r/min)46005200b(g/(kw.h)2953001.3 发动机使用外特性拟合公式1=Tq:发动机转矩（Nm） Mm:最大转矩（Nm）Mp:最大功率时相应的转矩（Nm） np:最大功率时的转速（r/min）:最大转矩时的转速（r/min） n:发动机转速（
11、r/min）此经验公式适合绝大多数发动机，故选用其作为初始计算转矩公式。由于Mm、均已知，Mp可根据公式Pe=求得，此处即为Mp。1.4 matlab简介2MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸
12、多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行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，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数
13、学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。2曲线绘制2.1解放CA1091载货汽车曲线绘制2.1.1 发动机外特性曲线2.1.1.1 简介1将发动机的功率Pe、转矩Ttq以及燃油消耗率b与发动机曲轴转速n之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门
14、部分开启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。2.1.1.2 计算发动机CA6102转速选取10个特征点，分别为1000、1200、1300、1400、1600、1800、2000、2400、2800、3000。根据经验公式=已知发动机CA6102相关参数如下：Mm=Tmax=373Nm =1300r/minPmax=99kw =3000 r/min由公式Pe=(Ttq*n)/9550得发动机EQ6100-1最大功率时的转矩：Mp=Tpemax=Nm=315.15Nm利用经验公式可得各相应转速下的发动机转矩:利用Pe=,求出相应转速的发动机功率:表2-1 发动机CA6102外特性曲线转
15、速n/(r/min)100012001300140016001800Ttq(N.m)368.86370.12373366.12352.29347.81Pe(kw)38.6246.5150.7753.6759.0265.56转速n/(r/min)2000240028003000Ttq(N.m)342.32332.25319.44308.45Pe(kw)71.6983.593.6696.92.1.1.3 程序编制n=1000:10:3000;Ttq=373-(57.85.*(1300-n).2)/(1700).2);Pe=Ttq.*n/9550;xlabel(n/(r/min),ylabel(Pe
16、/(kw);text(2600,95,Pe);text(1800,90,Ttq);hold on;plotyy(n,Pe,n,Ttq);hold on;2.1.1.4 绘图图2-1 发动机CA6102外特性曲线图 2.1.2 驱动力行驶阻力平衡图2.1.2.1 简介1一般用根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线Ft-ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。在驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，并以它来确定汽车的动力性。由于驱动力图中的驱动力是根据发动机外特性求得的，因此它是使用各档位时在一定车速下汽车能发出的驱动
17、力的极值。实际行驶中，发动机常在节气门部分开启下工作，相应的驱动力要比它小。2.1.2.2 计算由公式，可计算出各挡位、各转速所对应的Ft和Ua，其中：Ttq由表 可查得，i0=6.33，=0.9，r=0.509m。计算所得数据如下表2-2：表2-2 解放CA1091载货汽车驱动力图转速n/(r/min)档档档ua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/N10003.9731541.576.2719961.1910.6111790.9312004.7631649.327.5220029.3812.7411831.2113005.1631895.598.15201
18、85.2313.8011923.2714005.5631307.278.7819812.9114.8611703.3516006.3530124.6610.0319064.4916.9811261.2618007.1429741.5711.2918822.0519.1111118.0520007.9429272.1112.5418524.9621.2310942.5624009.5228411.0215.0517980.0125.4710620.66280011.1127315.6217.5617286.7829.7210211.18300011.9026375.8618.8116692.05
19、31.849859.88转速n/(r/min)IV档V档VI档ua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/N100016.007823.4722.025684.9130.314128.48120019.207850.1926.425704.3336.384142.58130020.807911.2828.625748.7239.414174.82140022.407765.3530.825642.6942.444097.81160025.607472.0235.225429.5448.503943.02180028.807377.0039.635360.4954
20、.573892.88200031.997260.5644.035275.8860.633831.43240038.397046.9752.845120.6872.763718.72280044.796775.2861.644923.2584.883575.34300047.996542.1866.054753.8790.943452.34根据公式，可以计算出ua 所对应的+，其中:计算分析动力性时，我国规定的载质量为满载，由已知参数知，G = 94450N，Cd = 0.8，A = 4.7 m2，f = 0.03。取Ua=10，20，30，40，50，60，70，80，90 （km/h）计算所
21、得数据如下表2-3表2-3解放CA1091载货汽车行驶阻力表Ua/(km/h)1020304050Ff+Fw/N2851.28 2904.61 2993.5 3117.94 3277.94 Ua/(km/h)60708090Ff+Fw/N3473.5 3704.61 3971.28 4273.5 2.1.2.3 程序编制Ua1=3:1:12;Ft1=(373-57.85.*(1300-6.33.*7.64.*Ua1/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*7.64.*0.9/0.509;plot(Ua1,Ft1);text(12,30000,I);hold on;Ua2=6:
22、1:19;Ft2=(373-57.85.*(1300-6.33.*4.835.*Ua2/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*4.835.*0.9/0.509;plot(Ua2,Ft2);text(15,20000,II);hold on;Ua3=10:1:32;Ft3=(373-57.85.*(1300-6.33.*2.856.*Ua3/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*2.856.*0.9/0.509;plot(Ua3,Ft3);text(25,13000,III);hold on;Ua4=16:1:48;Ft4=(373-57.85.*(130
23、0-6.33.*1.895.*Ua4/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*1.895.*0.9/0.509;plot(Ua4,Ft4);text(40,8000,IV);hold on;Ua5=22:1:66;Ft5=(373-57.85.*(1300-6.33.*1.377.*Ua5/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*1.377.*0.9/0.509;plot(Ua5,Ft5);text(60,6000,V);hold on;Ua6=30:1:91;Ft6=(373-57.85.*(1300-6.33.*1.*Ua6/0.191893).2/(1
24、700).2).*6.33.*1.*0.9/0.509;plot(Ua6,Ft6);text(90,5000,VI);hold on;Ua7=0:1:91;G=94450;f=0.03;Cd=0.8;A=4.7;F=G.*f+Cd.*A.*Ua7.2/21.15;plot(Ua7,F);text(60,2000,Ft+Fw);xlabel(Ua/(km/h),ylabel(Ft/N);hold on;2.1.2.4 绘图图2-2 驱动力-行驶阻力平衡图2.1.3 动力特性图2.1.3.1 简介1将汽车行驶方程两边除以汽车重力并整理如下:Ft=Ff+Fi+Fw+Fj=+令为汽车的动力因数并以符号
25、D表示，则汽车在各档下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性图1。2.1.3.2 计算汽车动力因数D=Fw为不同车速下的空气阻力，根据可以计算得出，其中各挡位对应的的Ua可由表 得到，Cd = 0.8，A = 4.7m2,各挡对应的的Ft也可由表 得到。计算所得数据如下表2-4:2.1.3.3 程序编制Ua1=3:1:12;Ft1=(373-57.85.*(1300-6.33.*7.64.*Ua1/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*7.64.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua1.2/21.15)/94450;plot(Ua1,Ft1);text(12,0.3
26、2,I);hold on;Ua2=6:1:19;Ft2=(373-57.85.*(1300-6.33.*4.835.*Ua2/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*4.835.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua2.2/21.15)/94450;plot(Ua2,Ft2);text(18,0.2,II);hold on;Ua3=10:1:32;Ft3=(373-57.85.*(1300-6.33.*2.856.*Ua3/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*2.856.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua3.2/21.15)/9445
27、0;plot(Ua3,Ft3);text(28,0.13,III);表2-4 动力特性表转速n/(r/min)档档档ua/(km/h)Dua/(km/h)Dua/(km/h)D10003.970.33396.270.211310.610.124612004.760.33507.520.212012.740.125013005.160.33768.150.213613.800.125914005.560.33148.780.209614.860.123516006.350.318910.030.201716.980.118718007.140.314811.290.199019.110.1170
28、20007.940.309812.540.195821.230.115024009.520.300615.050.189925.470.1112280011.110.289017.560.182429.720.1064300011.900.279018.810.176131.840.1025转速n/(r/min)档档VI档ua/(km/h)Dua/(km/h)Dua/(km/h)Ft/N100016.000.082422.020.059330.310.0420120019.200.082426.420.059136.380.0414130020.800.082928.620.059339.41
29、0.0413140022.400.081330.820.058042.440.0400160025.600.077935.220.055248.500.0373180028.800.076539.630.053854.570.0356200031.990.074944.030.052260.630.0336240038.390.071852.840.049072.760.0294280044.790.068061.640.045084.880.0243300047.990.064966.050.042190.940.0210hold on;Ua4=16:1:48;Ft4=(373-57.85.
30、*(1300-6.33.*1.895.*Ua4/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*1.895.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua4.2/21.15)/94450;plot(Ua4,Ft4);text(40,0.08,IV);hold on;Ua5=22:1:66;Ft5=(373-57.85.*(1300-6.33.*1.377.*Ua5/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*1.377.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua5.2/21.15)/94450;plot(Ua5,Ft5);text(60,0.06,V);hold o
31、n;Ua6=30:1:91;Ft6=(373-57.85.*(1300-6.33.*1.*Ua6/0.191893).2/(1700).2).*6.33.*1.*0.9/0.509-0.8.*4.7.*Ua6.2/21.15)/94450;plot(Ua6,Ft6);text(70,0.04,VI);hold on;Ua7=0 10 20 30 40 50 60 70 80 90;f=0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03;plot(Ua7,f);hold on;xlabel(Ua/(km/h),ylabel(D)2.1.3.4 绘图
32、图2-3 解放CA1091载货汽车动力特性图2.1.4 百公里油耗曲线2.1.4.1 简介1汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标，指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载）下，以最高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。2.1.4.2 计算利用公式Qs= 和Pe=(Pf+Pw)=()计算，其中: 汽油机g范围为6.69-7.15N/L,由于CA6102为汽油机，故取g=7N/L。计算所得数据如下表:表2-5 解放CA1091载货汽车百公里油耗表转速n/(r/min)
33、10001200130014001600ua/(km/h)(档)30.3136.3839.4142.4448.5功率Pe/kw28.0434.4637.8241.3148.67b(g/(kw.h)315.5306.79306.12305.9305.51Qs/(L/100km)40.8740.7041.1541.7042.94转速n/(r/min)18002000240028003000ua/(km/h)(档)54.5760.6372.7684.8890.94功率Pe/kw56.6465.2584.77107.79120.80b(g/(kw.h)303.04306.34311.65322.343
34、08.45Qs/(L/100km)44.0546.1850.8557.3357.382.1.4.3 程序编制X=30.31 36.38 39.41 42.44 48.50 54.57 60.63 72.76 84.88 90.94;Y=40.87 40.70 41.15 41.70 42.94 44.05 46.18 50.85 57.33 57.38;plot(X,Y);xlabel(Ua/(km/h),ylabel(Qs/(L/100km)hold on;2.1.4.4 绘图图2-4 解放CA1091载货汽车百公里油耗图2.2 SATANA2000曲线绘制2.2.1发动机外特性曲线2.2.
35、1.1 简介1将发动机的功率Pe、转矩Ttq以及燃油消耗率b与发动机曲轴转速n之间的函数关系以曲线表示，则此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线。如果发动机节气门全开（或高压油泵在最大供油量位置），则此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），则称为发动机部分负荷特性曲线。2.2.1.2 计算发动机2VQS转速选取8个特征点，分别为1000、1600、2200、2800、3400、3800、4600、5200。根据经验公式=已知发动机2VQS相关参数如下：Mm=Tmax=155Nm =3800r/minPmax=74kw =5200r/min由公式Pe=(Tt
36、q*n)/9550发动机2VQS最大功率时的转矩：Mp=Tpemax=Nm=135.9Nm利用经验公式可得各相应转速下的发动机转矩:利用Pe=,求出相应转速的发动机功率:表2-6 发动机2VQS外特性曲线转速n/(r/min)100016002200280034003800转矩Ttq/(N.m)78.60107.83130.05145.26153.44155.00功率Pe/kw8.2318.0729.9642.5954.6361.68转速n/(r/min)46005200转矩Ttq/(N.m)148.76135.90功率Pe/kw71.6674.002.2.1.3 程序编制n=1000:10:
37、5200;Ttq=155-(19.1.*(3800-n).2)/(1400).2);Pe=Ttq.*n/9550;xlabel(n/(r/min),ylabel(Pe/(kw);text(3000,45,Pe);text(1800,65,Ttq)hold on;plotyy(n,Pe,n,Ttq)2.2.1.4 绘图图2-5发动机2VQS外特性曲线图 2.2.2 驱动力行驶阻力平衡图2.2.2.1 简介1一般用根据发动机外特性确定的驱动力与车速之间的函数关系曲线Ft-ua来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。在驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力
38、-行驶阻力平衡图，并以它来确定汽车的动力性。由于驱动力图中的驱动力是根据发动机外特性求得的，因此它是使用各档位时在一定车速下汽车能发出的驱动力的极值。实际行驶中，发动机常在节气门部分开启下工作，相应的驱动力要比它小。2.2.2.2 计算由公式，可计算出各挡位、各转速所对应的Ft和Ua，其中：Ttq由表 可查得，i0=4.1，=0.9，r=0.2948m。计算所得数据如下表:表2-7 SATANA2000轿车驱动力图转速n/(r/min)档档档ua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/N10007.863394.2213.971908.6421.011269.1
39、4160012.574656.4822.362618.4333.621741.12220017.295616.0230.743157.9946.232099.90280022.006272.8439.123527.3358.842345.50340026.716626.0847.513725.9771.452477.58380029.866693.4453.103763.8579.852502.77460036.146423.9864.273612.3296.662402.01520040.865868.6472.663300.05109.272194.36转速n/(r/min)档档ua/(k
40、m/h)Ft/Nua/(km/h)Ft/N100030.29880.5333.88787.07160048.461207.9854.211079.76220066.631456.9174.541302.26280084.801627.3094.881454.573400102.981718.94115.211536.483800115.091736.42128.761552.104600139.321666.51155.871489.625200157.491522.44176.201360.84根据公式，可以计算出ua 所对应的+，其中:计算分析动力性时，我国规定的载质量为满载，由已知参数知，G = 16230N，Cd = 0.4，A = 1.89m2，f = 0.025。取Ua=20，40，60，80，100，120，140，160，180（km/h）计算所得数据如下表:表2-8 SATANA2000轿车行驶阻力表Ua/(km/h)20406080100120Ff+Fw/N420.05462.94534.43634.52763.20920.47Ua/(km/h)140160180Ff+Fw/N1
