机动车理论matlab作业.doc

1、-_一、确定一轻型货车的动力性能。 1） 绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图； 2） 求汽车最高车速与最大爬坡度； 3） 绘制汽车行驶加速度倒数曲线；用计算机求汽车用档起步加速行驶至 70km/h 所需的加速时间。 已知数据略。 （参见汽车理论习题第一章第 3 题） 解题程序如下:用 Matlab 语言 (1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图m1=2000; m2=1800; mz=3880; g=9.81; r=0.367; CdA=2.77; f=0.013; nT=0.85; ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793; i0=5.83; If=0.218; Iw1=1.79

2、8; Iw2=3.598; Iw=2*Iw1+4*Iw2; for i=1:69 n(i)=(i+11)*50; Ttq(i)=-19.313+295.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4; end for j=1:5 for i=1:69 Ft(i,j)=Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r; ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0); Fz(i,j)=CdA*ua(i,j)2/21.15+mz*g*f; end end plot(ua,Ft,ua,Ff,

3、ua,Ff+Fw) title(汽车驱动力与行驶阻力平衡图); xlabel(ua(km/h); ylabel(Ft(N); gtext(Ft1)-_gtext(Ft2)gtext(Ft3)gtext(Ft4)gtext(Ft5)gtext(Ff+Fw)(2)求最大速度和最大爬坡度for k=1:175 n1(k)=3300+k*0.1; Ttq(k)=-19.313+295.27*(n1(k)/1000)-165.44*(n1(k)/1000)2 +40.874*(n1(k)/1000)33.8445*(n1(k)/1000)4; Ft(k)=Ttq(k)*ig(5)*i0*nT/r; ua

4、(k)=0.377*r*n1(k)/(ig(5)*i0); Fz(k)=CdA*ua(k)2/21.15+mz*g*f; E(k)=abs(Ft(k)-Fz(k); end for k=1:175 if(E(k)=min(E) disp(汽车最高车速 =); disp(ua(k); disp(km/h); end end for p=1:150 n2(p)=2000+p*0.5; Ttq(p)=-19.313+295.27*(n2(p)/1000)-165.44*(n2(p)/1000)2+40.874*(n2(p)/1000)-_3-3.8445*(n2(p)/1000)4; Ft(p)=T

5、tq(p)*ig(1)*i0*nT/r; ua(p)=0.377*r*n2(p)/(ig(1)*i0); Fz(p)=CdA*ua(p)2/21.15+mz*g*f; af(p)=asin(Ft(p)-Fz(p)/(mz*g); end for p=1:150 if(af(p)=max(af) i=tan(af(p); disp(汽车最大爬坡度=); disp(i); end end 汽车最高车速=99.0679km/h 汽车最大爬坡度=0.3518 （3） 计算 2 档起步加速到 70km/h 所需时间for i=1:69 n(i)=(i+11)*50; Ttq(i)=-19.313+295

6、.27*(n(i)/1000)-165.44*(n(i)/1000)2+40.874*(n(i)/1000)3-3.8445*(n(i)/1000)4; end for j=1:5 for i=1:69 deta=1+Iw/(mz*r2)+If*ig(j)2*i02*nT/(mz*r2); ua(i,j)=0.377*r*n(i)/(ig(j)*i0); a(i,j)=(Ttq(i)*ig(j)*i0*nT/r-CdA*ua(i,j)2/21.15 -mz*g*f)/(deta*mz); if(a(i,j)0.05) b1(i,j)=a(i,j); u1(i,j)=ua(i,j); else

7、b1(i,j)=a(i-1,j); u1(i,j)=ua(i-1,j); end -_b(i,j)=1/b1(i,j); end end x1=u1(:,1);y1=b(:,1); x2=u1(:,2);y2=b(:,2); x3=u1(:,3);y3=b(:,3); x4=u1(:,4);y4=b(:,4); x5=u1(:,5);y5=b(:,5); plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5); title(加速度倒数时间曲线); axis(0 120 0 30); xlabel(ua(km/h); ylabel(1/aj); gtext(1/a1)gtext(

8、1/a2)gtext(1/a3)gtext(1/a4)gtext(1/a5)for i=1:69 A=ua(i,3)-ua(69,2); if (A0) j=i; end -_B=ua(i,4)-ua(69,3); if(B0) k=i; end if(ua(i,4)0.15);g3(i)=z(i)+0.08;endif(z(i)=0.3);g3(i)=0.38+(z(i)-0.3)/0.74;end endz1=0.15:0.01:0.3;g4=z1-0.08;plot(z,gf1,-.,z,gf2,z,gr1,-.,z,gr2,z,g,z,g3,xk,z1,g4,x)axis(0 1 0

9、1.2)title(利用附着系数与制动强度的关系曲线 )xlabel(制动强 度z/g)ylabel(利用附着系数 g)gtext(空车 前轴 )gtext(空车 后轴 )gtext(满载 前轴 )gtext(满载 后轴 )gtext(ECE法 规 )-_C=0:0.05:1;Er1=(a1/L)./(1-beta)+C*hg1/L)*100;Ef=(L-a2)/L./(beta-C*hg2/L)*100;Er=(a2/L)./(1-beta)+C*hg2/L)*100;plot(C,Er,C,Ef,C,Er1)axis(0 1 0 100)title(前后附着效率曲 线 )xlabel(附着

10、系数 C)ylabel(制动 效率（%）)gtext(满载 )gtext(Ef)gtext(Er)gtext(空载 )gtext(Er)-_C1=0.8E1=(ak1/L)./(1-beta)+C1*hg1/L);E2=(am2/L)/(1-beta)+C1*hg2/L);a1=E1*C1*9.8;a2=E2*C1*9.8;ua=30;i21=0.02;i22=0.02;s1=(i21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*ak1);s2=(i21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*am2);disp(满载时不抱死的制动距离=)disp(s2)disp(空载时不抱死

11、的制动距离=)disp(s1)满载时不抱死的制动距离=5.3319空载时不抱死的制动距离=6.8406beta3=1 beta4=0 Ekr=(a1/L)/(1-beta4)+C1*hg1/L);Ekf=(L-a1)/(beta3*L-C1*hg1);Emf=(L-a2)/L./(beta3-C1*hg2/L);Emr=(a2/L)./(1-beta4)+C1*hg2/L);-_akr=0.8*9.8*Ekr;akf=0.8*9.8*Ekf;amr=0.8*9.8*Emr;amf=0.8*9.8*Emf;skr=(i21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*akr);skf=(i

12、21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*akf);smf=(i21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*amf);smr=(i21+i22/2)*ua/3.6+ua2/(25.92*amr);disp(空车后管路失效时制动距离)disp(skf)disp(空车前管路失效时制动距离)disp(skr)disp(满载后管路失效时制动距离)disp(smf)disp(满载前管路失效时制动距离)disp(smr)运行结果为：空车后管路失效时制动距离 8.0879空车前管路失效时制动距离 10.0061满载后管路失效时制动距离 13.5986满载前管路失效时制动距离 7.5

13、854五、二自由度轿车模型的有关参数如下： 总质量 m=1818.2kg绕 Oz 轴转动惯量 2385mkgIz轴距 L=3.048m质心至前轴距离 a=1.463m质心至后轴距离 b=1.585m前轮总侧偏刚度 k 1=-62618N/rad后轮总侧偏刚度 k 2=-110185N/rad转向系总传动比 i=20试求：-_1) 稳定性因数 K、特征车速 uch。2) 稳态横摆角速度增益曲线 、车速asru=22.35m/s 时的转向灵敏度 。swr3) 静态储备系数 S.M.，侧向加速度为 0.4g 时的前、后轮侧偏角绝对值之差 与转弯半径的比值21R/R0(R0=15m)。4) 车速 u=

14、30.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率 、阻尼比 、反应时间 与峰值反0应时间 Matlab 程序：m=1818.2;Iz=3885;L=3.048;a=1.463;b=1.585;k1=-62618;k2=-110185;i=20;g=9.8;R0=15;u1=30.56;K=m/L2*(a/k2-b/k1);uch=1/K(1/2);u=0:0.05:25;s=u/L./(1+K*u.2);disp(稳定因素 K=);disp(K);disp(特征车速 uch=);disp(uch);plot(u,s);xlabel(ua/(m/s);ylabel(稳态横摆增益);

15、title(汽车的稳态横态摆角速度增益曲线);disp(ua=22.35m/s 时，转向灵敏度为);disp(s(448);SM=k2/(k1+k2)-a/L;A=K*0.4*g*L;Q=L/R0;-_R=L/(Q-A);r=R/R0;disp(静态储备系数 S.M.=);disp(SM);disp(前后轮侧偏角绝对值之差(a1-a2)=);disp(A);disp(转弯半径的比值=);disp(r);w0=L/u1*(k1*k2*(1+K*u12)/(m*Iz)(1/2);n=(-m*(a2*k1+b2*k2)-Iz*(k1+k2)/(2*L*(m*Iz*k1*k2*(1+K*u12)(1/

16、2);t=atan(1-n2)(1/2)/(-m*u1*a*w0/(L*k2)-n)/(w0*(1-n2)(1/2);e=atan(1-n2)(1/2)/n)/(w0*(1-n2)(1/2)+t;disp(横摆角速度波动时的固有频率为);disp(w0);disp(阻尼比为);disp(n);disp(反应时间为);disp(t);disp(达到第一峰值的时间为);disp(e);运算结果：稳定因素 K=0.0024特征车速 uch=-_20.6053ua=22.35m/s 时，转向灵敏度为 3.3690静态储备系数 S.M.=0.1576前后轮侧偏角绝对值之差(a1-a2)=0.0281转弯

17、半径的比值= 1.1608横摆角速度波动时的固有频率为5.5758阻尼比为0.5892反应时间为0.1811达到第一峰值的时间为0.3899六、车身-车轮双质量系统参数： 。10,925.0,.10 Hzf“人体-座椅 ”系统参数： 。车速 ，路,3sszf smu/面不平度系数 ，参考空间频率 n0=0.1m-1。80156.2mnGq计算时频率步长 ，计算频率点数 。Hzf18N1) 计算并画出幅频特性 、 、 和均方根值q/12/z2/q谱 、 、 谱图。进一步计算fGz1fz2fGa值wazq L、 212) 改变“人体-座椅 ”系统参数：。分析 值随 的变化。5.01.,65.ssH

18、zfawL、 sf、3) 分别改变车身-车轮双质量系统参数：， 。绘制.2.,32.0zf 205,18.4-_三个响应量均方根值随以上四个系统参数变化GFdfz/2、的曲线。Matlab 程序：f0=1.5;g=0.25;r=9;u=10;fs=3;gs=0.25;v=20;Gqn0=2.56e-008;n0=0.1;df=0.2;N=180;f=0:0.2:36;ff0=f/f0;d=(1-ff0.2).*(1+r-1/u*ff0.2-1).2+4*g2*ff0.2.*r-(1/u+1)*ff0.2.2;z1q=r*sqrt(1-ff0.2).2+4*g2*ff0.2)./d);z2z1=

19、sqrt(1+(2*g*ff0).2)./(1-ff0.2).2+(2*g*ff0).2);ffs=f/fs;pz2=sqrt(1+(2*gs*ffs).2)./(1-ffs.2).2+(2*gs*ffs).2)loglog(f,z1q,*,f,z2z1,.,f,pz2);axis(0 100 0 10)set(gca,xtick,0 0.1 1 10 100)set(gca,ytick,0 0.1 1 10)xlabel(激振频率 f/HZ) -_w=2*pi*f;Gz1=w.2.*z1q.*(2*3.14./w).*sqrt(Gqn0*n02*v);loglog(f,Gz1)hold on

20、Gz2=w.2.*z1q.*z2z1.*(2*3.14./w).*sqrt(Gqn0*n02*v);title(车轮部分加速度均方根值)xlabel(激振频率 f/Hz)ylabel(|Gz1|)loglog(f,Gz2)title(车身部分加速度均方根值)xlabel(激振频率 f/Hz)ylabel(|Gz2|)Gza=w.2.*z1q.*z2z1.*pz2.*(2*3.14./w).*sqrt(Gqn0*n02*v);loglog(f,Gza)title(人体加速度均方根值)xlabel(激振频率 f/Hz)ylabel(|Gza|)-_format longf0=1.5;g=0.25;

21、r=9;u=10;fs=3;gs=0.25;v=20;Gqn0=2.56*10(-8);n0=0.1;-_df=0.2;N=180;f=0.000001:0.2:36;ff0=f/f0;ffs=f/fs;w=2*pi*f;d=(1-ff0.2).*(1+r-ff0.2/u)-1).2+4.*g2.*ff0.2.*(r-(1/u+1).*ff0.2).2;z1q=r*sqrt(1-ff0.2).2+4*g2*ff0.2)./d);z2z1=sqrt(1+(2*g*ff0).2)./(1-ff0.2).2+(2*g*ff0).2);ffs=f/fs;pz2=sqrt(1+(2*gs*ffs).2)

22、./(1-ffs.2).2+(2*gs*ffs).2);ez=sqrt(sum(16.*(3.14)4.*f.2.*Gqn0.*n02.*v*df);disp(路面不平度加速度均方根值=)disp(ez)ez1=sqrt(sum(z1q.2.*16.*pi4.*Gqn0.*v.*f.2*df*n02);disp(车轮加速度均方根值=)disp(ez1)ez2=sqrt(sum(z2z1.2.*z1q.2.*16.*pi4.*Gqn0.*v.*f.2*n02*df);disp(车身加速度均方根值=)disp(ez2)Gza=w.2.*z1q.*z2z1.*pz2.*(2*3.14./w).*sq

23、rt(Gqn0*n02*v);eza=sqrt(sum(Gza.2*df)disp(人体加速度均方根值=)disp(eza)Gza=w.2.*z1q.*z2z1.*pz2.*(2*3.14./w).*sqrt(Gqn0*n02*v);for i=1:180if(f(i)0.5)f1(i)=f(i);Gza(i)=w(i).2.*z1q(i).*z2z1(i).*pz2(i).*(2*3.14./w(i).*sqrt(Gqn0*n02*v);a1(i)=0.5*Gza(i).2*0.2;endif(f(i)2gs2=linspace(0.125,0.5,10);for j=1:100f0=1.5

24、;g=0.25;r=9;u=10;fs=3;gs=0.25;v=20;Gqn0=2.56*10(-8);n0=0.1;df=0.2;N=180;f=0.000001:0.2:36;ff0=f/f0;ffs1=f/fs1(j);w=2*pi*f;d=(1-ff0.2).*(1+r-ff0.2/u)-1).2+4.*g2.*ff0.2.*(r-(1/u+1).*ff0.2).2;z1q=r*sqrt(1-ff0.2).2+4*g2*ff0.2)./d);z2z1=sqrt(1+(2*g*ff0).2)./(1-ff0.2).2+(2*g*ff0).2);pz2=sqrt(1+(2*gs*ffs1)

25、.2)./(1-ffs1.2).2+(2*gs*ffs1).2);Gza=w.2.*z1q.*z2z1.*pz2.*(2*3.14./w).*sqrt(Gqn0*n02*v);for i=1:180if(f(i)0.5)f1(i)=f(i);Gza(i)=w(i).2.*z1q(i).*z2z1(i).*pz2(i).*(2*3.14./w(i).*sqrt(Gqn0*n02*v);a1(i)=0.5*Gza(i).2*0.2;endif(f(i)2Gza(i)=w(i).2.*z1q(i).*z2z1(i).*pz2(i).*(2*3.14./w(i).*sqrt(Gqn0*n02*v);a

26、1(i)=0.5*Gza(i).2*0.2;endif(f(i)2a4(i)=12.5/f(i)*Gza(i).2;f4(i)=f(i);endend aw1=trapz(f1,a1);aw2=trapz(f2,a2);aw3=trapz(f3,a3);aw4=trapz(f4,a4);awb(j)=sqrt(aw1+aw2+aw3+aw4);Law2(j)=20*log10(awb(j)*106);endsubplot(2,2,1)plot(fs1,aw)gtext(aw1)ylabel(人体加权加速度均方根值)xlabel(座椅 fs1/HZ)subplot(2,2,2)plot(fs1,

27、Law1)-_gtext(Law1)ylabel(加权振级)xlabel(座椅 fs1/HZ)subplot(2,2,3)plot(gs2,awb)gtext(aw2)ylabel(人体加权加速度均方根值)xlabel(座椅 gs2)subplot(2,2,4)plot(gs2,Law2)ylabel(加权振级)xlabel(座椅 gs2)gtext(Law2)所以人体加权加速度均方根值和加权振级随 fs1 的增大而增大人体加权加速度均方根值和加权振级随 gs1 的增大而减小3） f01=linspace(0.25,3,100)for i=1:100f0=1.5;g=0.25;r=9;u=10

28、;fs=3;gs=0.25;v=20;Gqn0=2.56*10(-8);n0=0.1;-_df=0.2;N=180;f=0.000001:0.2:36;ff0=f/f01(i);ffs1=f/fs;w=2*pi*f;d=(1-ff0.2).*(1+r-ff0.2/u)-1).2+4.*g2.*ff0.2.*(r-(1/u+1).*ff0.2).2;z1q=r*sqrt(1-ff0.2).2+4*g2*ff0.2)./d);z2z1=sqrt(1+(2*g*ff0).2)./(1-ff0.2).2+(2*g*ff0).2);pz2=sqrt(1+(2*gs*ffs1).2)./(1-ffs1.2

29、).2+(2*gs*ffs1).2);ez2(i)=sqrt(sum(z2z1.2.*z1q.2.*4.*pi2.*Gqn0.*v*n02*n02*df)FdG=(r.*w/9.8).2.*(ff0.2./(1+u)-1).2+4*g2.*ff0.2)./d;eFdG(i)=sqrt(sum(FdG.*4.*pi2.*Gqn0.*v*n02*df);fd=(r*ff0.2./w).2/d;efd(i)=sqrt(sum(fd.*4.*pi2.*Gqn0.*v*n02*df) ;endfor i=1:100Law1(i)=20*log(ez2(i)/ez2(46);Law2(i)=20*log(eFdG(i)/eFdG(46);Law3(i)=20*log(efd(i)/efd(46);endplot(f01,Law1,r,f01,Law2,b,f01,Law3,g)gtext(ez2)gtext(eFdG)gtext(efd)xlabel(f0/Hz)ylabel(efd/eFdG/ez2 dB)title(fd, dFdG,ez2 随 f0 的变化 )