车辆工程基于MATLAB的动力性仿真分析及优化设计程序.docx
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车辆工程基于MATLAB的动力性仿真分析及优化设计程序
n=linspace(600,4000,100);%均分计算指令,600最低转速,4000最高转速,均分为100等分
r=0.367;
i0=5.83;
nt=0.85;
G=3880*9.8;
f=0.013;
CDA=2.77;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;
m=3880;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
ig=[6.09,3.09,1.71,1.00];%输入已知参数
ua1=0.377*r*n/i0/ig
(1);
ua2=0.377*r*n/i0/ig
(2);
ua3=0.377*r*n/i0/ig(3);
ua4=0.377*r*n/i0/ig(4);%各转速各挡位下的速度
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*i0*ig
(1)*nt/r;
Ft2=Tq*i0*ig
(2)*nt/r;
Ft3=Tq*i0*ig(3)*nt/r;
Ft4=Tq*i0*ig(4)*nt/r;%从600~4000rpm各挡位的驱动力
Ff=G*f;
ua=linspace(0,200,100);
Fw=CDA*ua.*ua/21.15;%空气阻力
plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua,Ff+Fw);%画出各挡位的Ua-Ft,及Ua-Ff+Ft
xlabel('ua/km/h');
ylabel('F/N');%标注横纵轴
title('汽车驱动力-行驶阻力平衡图');%标注图形题目
gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('Ff+Fw');%给每根线条添加符号
legend('Ft1','Ft2','Ft3','Ft4','Ff+Fw');%标注图例
umax=max(ua4);
disp('汽车最高车速=');
disp(umax);disp('km/h');
imax=tan(asin(max((Ft1-(Ff+Fw))/G)));%最大爬坡度的公式
disp('汽车最大爬坡度=');
disp(imax);%输出最高车速,与最大爬坡度的结果
n=600:
1:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔1
r=0.367;
i0=5.83;
eff=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
m=3880;
g=9.8;%输入已知参数
G=m*g;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
forig=[6.09,3.09,1.71,1.00]
Ua=0.377*r*n/ig/i0;%各转速各挡位下的速度
Pe=Ttq.*n/9550;%各转速下的功率
plot(Ua,Pe);
holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新,准备接受此后将绘制的图形,多图共存
end
Ua=0:
0.1:
max(Ua);
Pf=G*f*Ua/3600;%滚动阻力
Pw=CdA*Ua.^3/76140;%空气阻力
plot(Ua,(Pf+Pw)/eff);
title('汽车的功率平衡图'),
xlabel('Ua/(km/h)'),ylabel('P/kw');%画出汽车的功率平衡图
gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('(Pf+Pw)/nt');
legend('Ⅰ','Ⅱ','Ⅲ','Ⅳ','Pf+Pw/nt');
n=600:
1:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔
r=0.367;
i0=5.83;
nt=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
m=3880;
g=9.8;%输入已知参数
G=m*g;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
forig=[6.09,3.09,1.71,1.00]
Ua=0.377*r*n/ig/i0;
Ft=Ttq*i0*ig*nt/r;
Fw=CdA*Ua.^2/21.15;
D=(Ft-Fw)/G%汽车动力因子公式
plot(Ua,D);%画出汽车动力特性图
holdon;%使当前轴及图形保持而不被刷新,准备接受此后将绘制的图形,多图共存
end
f=0.0076+0.000056*Ua%滚动阻力与速度之间的关系
plot(Ua,f);%画出速度与滚动阻力图
title('汽车动力特性图'),%给图加题目
xlabel('Ua/(km/h)'),ylabel('D');
gtext('Ⅰ'),gtext('Ⅱ'),gtext('Ⅲ'),gtext('Ⅳ'),gtext('f');
legend('Ⅰ','Ⅱ','Ⅲ','Ⅳ','f');
n=600:
10:
4000;%600最低转速,4000最高转速,相邻数组间隔10
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[6,093.091.711.00];
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
i0=5.83;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;%输入已知参数
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*ig
(1)*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig
(2)*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;%各转速各挡位下的驱动力
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;%各挡位各转速下的速度
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;%不同速度下的空气阻力
Ff=G*f;
deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig
(1)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig
(2)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(3)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(4)^2*i0^2*nT)/(m*r^2);%不同挡位下的汽车旋转质量换算系数
a1=(Ft1-Ff-Fw1)/(deta1*m);ad1=1./a1;
a2=(Ft2-Ff-Fw2)/(deta2*m);ad2=1./a2;
a3=(Ft3-Ff-Fw3)/(deta3*m);ad3=1./a3;
a4=(Ft4-Ff-Fw4)/(deta4*m);ad4=1./a4;%各挡位下的加速度
plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4);
title('汽车的加速度倒数曲线');
xlabel('ua(km/h)');ylabel('1/a)');%作汽车加速度倒数曲线
gtext('1/a1'),gtext('1/a2'),gtext('1/a3'),gtext('1/a4');
legend('1/a1','1/a2','1/a3','1/a4');
n=600:
10:
4000;
m=3880;
g=9.8;
nmin=600;
nmax=4000;
G=m*g;
ig=[6.093.091.711.00];
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
i0=5.83;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;%输入已知参数
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
%从600~4000rpm油拟合公式计算发动机转距
Ft1=Tq*ig
(1)*i0*nT/r;
Ft2=Tq*ig
(2)*i0*nT/r;
Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;%各转速各挡位下的驱动力
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;%各挡位各转速下的速度
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15;
Fw2=CDA*ua2.^2/21.15;
Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
Fw4=CDA*ua4.^2/21.15;%不同速度下的空气阻力
Ff=G*f;
i1=asin((Ft1-Ff-Fw1)/G);
i2=asin((Ft2-Ff-Fw2)/G);
i3=asin((Ft3-Ff-Fw3)/G);
i4=asin((Ft4-Ff-Fw4)/G);%不同档位下的坡度
plot(ua1,i1,ua2,i2,ua3,i3,ua4,i4);
title('汽车的爬坡度图');
xlabel('ua/(km*h^-1)');
ylabel('i/%');%作汽车的坡度图
gtext('Ⅰ'),gtext('Ⅱ'),gtext('Ⅲ'),gtext('Ⅳ');
m=3880;
g=9.8;
r=0.367;
nt=0.85;
f=0.013;
CdA=2.77;
i0=5.83;
pg=7.1;%汽油的重度取7.1N/L
ig=[6.093.091.711];
n=600:
1:
4000;
n0=[8151207161420122603300634033804];
B00=[1326.81354.71284.41122.91141.01051.21233.91129.7];
B10=[-416.46-303.98-189.75-121.59-98.893-73.714-84.478-45.291];
B20=[72.37936.65714.5247.00354.47632.85932.97880.71113];
B30=[-5.8629-2.0553-0.51184-0.18517-0.091077-0.05138-0.047449-0.00075215];
B40=[0.177680.0430720.00681640.00185550.000689060.000350320.00028230-0.000038568];%输入已知参数
B0=spline(n0,B00,n);
B1=spline(n0,B10,n);
B2=spline(n0,B20,n);
B3=spline(n0,B30,n);
B4=spline(n0,B40,n);%使用三次样条插值,保证曲线的光滑连续
ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;
ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;%求出发动机转速范围内对应的3、4档车速
Pe3=(m*g*f*ua3/3600+CdA*ua3.^3/76140)/0.85;
Pe4=(m*g*f*ua4/3600+CdA*ua4.^3/76140)/0.85;%发动机功率
fori=1:
1:
3401%用拟合公式求出各个燃油消耗率
b3(i)=B0(i)+B1(i)*Pe3(i)+B2(i)*Pe3(i).^2+B3(i)*Pe3(i).^3+B4(i)*Pe3(i).^4;
b4(i)=B0(i)+B1(i)*Pe4(i)+B2(i)*Pe4(i).^2+B3(i)*Pe4(i).^3+B4(i)*Pe4(i).^4;%插值得出对应速度的燃油消耗率
end
Q3=Pe3.*b3./(1.02.*ua3.*pg);
Q4=Pe4.*b4./(1.02.*ua4.*pg);%3.4挡等速百公里燃油消耗量
plot(ua3,Q3,ua4,Q4);
title('最高档与次高档等速百公里油耗曲线');%画出最高档与次高档等速百公里油耗曲线
xlabel('ua(km/h)');ylabel('百公里油耗(L/100km)');
gtext('3档'),gtext('4档');
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- 车辆 工程 基于 MATLAB 动力 仿真 分析 优化 设计 程序