【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 FF? 的大??； 3）如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速 maxen 或者 tF 等于或者小于 fwFF? ，則此時(shí)的車速為該檔的最高車速； 4）換入下一檔，按照同樣的方法求出此檔的最高車速。求出每一檔的最高 車速之后，比較它們的大小，最大值即為該車的最大車速。一般汽車的最高車速出現(xiàn)在直接檔或者最高檔。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 14 最高車速的模擬流程圖 [12]，如圖 1 所示： 輸入?yún)?shù) 外特性擬合模型 設(shè)定循環(huán)檔位，從 I檔到最高檔依次增大 i檔 minee nn ? 計(jì)算車速、行駛阻力 fw FF? 和驅(qū)動(dòng)力 tF 是 否 圖 31 最高車速模擬流程圖 為了清晰的而形象 地表明汽車行駛時(shí)的受力情況及平衡關(guān)系，一般是將汽車行駛方程式用圖解法進(jìn)行分析的。就是說(shuō)在汽車驅(qū)動(dòng)力圖上把汽車行駛中經(jīng)常遇到的滾動(dòng)阻力和空氣阻力也算出畫上，作出汽車驅(qū)動(dòng)力 行駛阻力平衡圖，并以它確定汽車動(dòng)fwt FFF ?? 且 m a xee nn ? 此時(shí)車速即為該檔最高車速 輸出最高車速 結(jié)束 eiee nnn ?? 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 15 力性。 其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為 [10] iirnu ga ? (35) 式中， au 為汽車行駛速度（ km/h）； n 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min）； r 為車 輪滾動(dòng)半徑；gi 為變速器傳動(dòng)比； 0i 為主減速器傳動(dòng)比。 汽車行駛過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)力 riiTF Tgtqt ?0?，其中 tqT 表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩， T? 表示傳動(dòng)系的機(jī)械效率。 汽車行駛中經(jīng)常遇到的滾動(dòng)阻力和空氣阻力之和 fF ， aDf uACGfF ?? (36) 式中， f 為滾動(dòng)阻力系數(shù)， DC 為風(fēng)阻系數(shù)， A 為迎風(fēng)面積。 圖 31 為論文所給數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)力 行駛阻力平衡圖 [13]。圖中既有各檔的驅(qū)動(dòng)力，又有滾動(dòng)阻力和空氣阻力疊加后得到的行駛阻力曲線。從圖上可以清楚地看出不同車速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系。汽車以最高擋行駛時(shí)的最高車速可 以直接在圖上找到。顯然， F 曲線與 Ff 曲線的交點(diǎn)便是 maxu ，此時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，基于 Matlab 可以計(jì)算出最高車速為 200km/h，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為4604r/min。 表 31 各個(gè)檔位最高車速及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速 檔位 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 轉(zhuǎn)速 6000 6000 6000 6000 6000 4604 最高車速 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 16 圖 31 汽車驅(qū)動(dòng)力 行駛阻力平衡 圖 由于驅(qū)動(dòng)力圖中的驅(qū)動(dòng)力是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性求得的，因此它是使用各檔位時(shí)在一定車速下汽車能發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力的極限值。實(shí)際行駛中，發(fā)動(dòng)機(jī)常在節(jié)氣門部分開啟下工作，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力要比它小。 加速時(shí)間的計(jì)算 常用原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間來(lái)表示汽車的加速性能。原地起步的加速時(shí)間系指用一檔或二檔起步，按最佳換檔時(shí)間逐次換至高檔，油門開度保持全開，加速至某一預(yù)定的距離或車速所需要的時(shí)間。超車加速時(shí)間系指用最高檔或次高檔由某一較低車速在油門全開情況下，加速至某一高速所需用的時(shí)間。 加速時(shí)間表示汽 車的加速能力 ,常用原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間來(lái)表明汽車的加速能力。由汽車行駛方程得加速阻力為 [10]： ? ?wfttuj FFFddmF ???? ? (37) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 17 加速度為 ? ?m FFFdd wfttu ? ??? (38) 加速時(shí)間為 ? ???21 uu ufwt dFFFmt ? (39) 式中： 1u 為汽車初速度， km/h； 2u 為汽車末速度， km/h。即對(duì)加速度倒數(shù)曲線進(jìn)行積分，曲線的兩個(gè)速度區(qū)間的面積就是通過(guò)此速度區(qū)間的加速時(shí)間。 原地起步加速時(shí)間 原地起步加速時(shí)間指汽車由 I 檔或者 II 檔起步，并以最大的加速?gòu)?qiáng)度（包括選擇恰當(dāng)?shù)膿Q擋時(shí)機(jī)）逐步換至最高檔后到某一預(yù)定的距離或車速所需要的時(shí)間。計(jì)算公式如下： ? ????aauu ufwt dFFFmTTm i 10 ? (310) 式中： 0T 為起步時(shí)間； minau 為起步過(guò)程結(jié)束，汽車最低穩(wěn)定車速。 在動(dòng)力性計(jì)算時(shí) ,一般忽略原地起步的離合器滑磨時(shí)間 ,即假設(shè)最初時(shí)刻汽車已經(jīng)具有起步擋位的最低車速 . 換擋時(shí)刻則基于最大加速原則 ,如果相鄰擋位的加速度(或加速度倒數(shù) )曲線相交 ,則在相交速度點(diǎn)換擋 。如果不相交 ,則在最大轉(zhuǎn)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車速換擋 [10]. 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 18 圖 32 汽車的行駛加速度曲線 圖 33 汽車的行駛加速度倒數(shù)曲線 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 19 根據(jù)加速度倒數(shù)曲線得知相鄰兩個(gè)檔位之間沒(méi)有沒(méi)有交點(diǎn)，故應(yīng)該在低檔最大車速的時(shí)候換入高檔，忽 略原地起步的離合器滑磨時(shí)間 ,即假設(shè)最初時(shí)刻汽車已經(jīng)具有起步擋位的最低車速，發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 maxn =800r/min，可以得出汽車起步的最低車速為 7km/h,把汽車從 0到 100km/h 原地起步加速分為四個(gè)部分， 7km/h 到,， ，利用 matlab 程序計(jì)算四個(gè)檔位加速時(shí)間之和即為起步加速時(shí)間，可得出 0 到 100km/h的加速時(shí)間為 。 超車加速時(shí)間 超車加速時(shí)間指用最高檔或次高檔由某一較低車速全力加速某一高速所需要的時(shí)間。因?yàn)槌嚂r(shí)汽車與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強(qiáng)，并行行程短，行駛就安全。對(duì)超車加速能力還沒(méi)有一致的規(guī)定，采用較多的是用最高檔或次高檔由以較低車速全力加速行駛至某一較高車速所需要的時(shí)間。 計(jì)算公式如下[14]： ? ??? uu ufwt dFFF mT ? (311) 式中： 1u 、 2u 分別為超車加速的起始車速和終了車速。 基于 matlab 程序得出下表部分超車加速時(shí)間： 表 32 五檔與六檔超車加速時(shí)間 加速區(qū)間 五檔 30 到 100 五檔 80 到 120 六檔 80 到 120 所需時(shí)間 最大爬坡度的計(jì)算 汽車的爬坡性能是指在指定載荷時(shí)汽車在良好路面上的最大爬坡度。顯然，最大爬坡度是指一檔最大爬坡度。有的國(guó)家規(guī)定在常遇到的坡度上，以汽車必須保證的車速來(lái)表明它的爬坡能力。控制這個(gè)指標(biāo)可以保證各種車輛的動(dòng)力性相差不致太懸殊，以維持路面上各種車輛暢通行駛。例如，要求單車在坡度為 3%的坡道上能以 60km/ h的車速行駛，汽車列車在坡度為 2%的坡道上能以 50km/h 的車速行駛。 一般所謂汽車的爬坡能力，是指汽車在良好的路面上克服 fw FF ? 后的余力重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 20 全部用來(lái)（即等速）克服坡度阻力時(shí)能爬上的坡度，所以 0/ ?dtdu 。因此 ? ?wfti FFFF ??? (312) 一般汽車最大爬坡度達(dá) 30%左右，因此利用汽車行駛方程式確定一檔及低檔爬坡能力時(shí)，應(yīng)采用 ?sinG 作為坡度阻力，即上式應(yīng)為 ???????? ??? o ss in20 aDTgtq AuCfGriiTG ??? (313) 即 GAuCfGriiT aDTgtq ???????? ??? c o sa r c s in20 ??? (314) 基于 matlab 根據(jù)已知試驗(yàn)數(shù)據(jù)得如下各檔的汽車爬坡度圖 [4]： 圖 34 汽車的最大爬坡度圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 21 有 matlab 程序得各檔最大爬坡度見表三 表 33 試驗(yàn)車型各檔位最大爬坡度 檔位 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 最大爬坡度（ %） 各檔動(dòng)力因數(shù)的計(jì)算 汽車的動(dòng)力性還可以用動(dòng)力特性圖來(lái)分析。動(dòng)力因數(shù)是汽車牽引性能的主要指標(biāo)，是剩余牽引力（總牽引力減空氣阻力）和汽車總重之比。此值越大，汽車的加速、爬坡和克服道路阻力的能力越大。將汽車行駛方程兩邊除以汽車重力并整理如下 [10]： jwift FFFFF ???? （ 315） 則動(dòng)力因數(shù)為 gdtduG FFD wt ?? ???? （ 316） 根據(jù)前面汽車行駛功率平衡圖進(jìn)一步化簡(jiǎn)得 G AuCrigiTD DTtq 2?? ? （ 317） 其中 igirnu ??， tqT 可以利用第二章中擬合的外特性曲線插值求得。 按此理論編寫 matlab 程 序，以所給試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)可得到如下動(dòng)力特性圖 [9]： 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 22 圖 35 動(dòng)力特性圖 汽車在各檔下的動(dòng)力因數(shù)與車速的關(guān)系曲線成為動(dòng)力特性圖。在動(dòng)力特性圖上作滾動(dòng)阻力系數(shù)曲線 fua，顯然 f線與直接檔 Dua 曲線的交點(diǎn)即為汽車的最高車速。 在求最大爬坡度時(shí)， 0?dtdu ，故動(dòng)力因數(shù) ifD ???? ，因此 D曲線與 f曲線間的距離就表示汽車的上坡能力。一檔時(shí)，坡度較大，此時(shí) fDi ax ?? Immax 之誤差較大，應(yīng)用下式 計(jì)算 m a xm a xIm s inc o s ?? ?? fD ax （ 318） 用 m a x2m a x sin1c o s ?? ?? 帶入上式，整理后可得 222ImImm a x 1 1s in f fDfDar axax ? ????? （ 319） 然后再根據(jù) maxmaxtan i?? 換算成最大爬坡度。 加速時(shí)， i=0，故 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 Matlab 的汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算 23 ? ?fDgdtdu ??? （ 320） 用上述同樣方法亦可求得加速度值，然后再計(jì)算出加速時(shí)間。 小結(jié) 本章中建立了汽車動(dòng)力性仿真的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了汽車動(dòng)力性的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，最高車速、加速時(shí)間以及最大爬坡度，分別給出計(jì)算分析方法，并用 Matlab 語(yǔ)言編