MATLABSIMULINK的车辆动力特性研究
MATLABSIMULINK的车辆动力特性研究[20200106202901]
本课题研究了汽车动力性和各个评价指标，介绍了动力性评价的主要参数；此外，汽车动力性的评价不仅表现在对在用汽车动力性的评价，还表现在对未生产出的汽车动力性的预测。所以，本课题分析了如何运用MATLAB软件对汽车设计参数进行优化设计，从而达到优化汽车动力性能的目的；本课题提出的汽车动力性的评价方法合理、简便，对在用汽车动力性能的对比直接明了。同时，还提出的对设计参数的优化以达到提高汽车动力性能的方法可以在汽车未生产之前就使得汽车的动力性能最优化，这对汽车的生产和效率的提高都有更加实际的意义。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:动力特性,发动机,优化,MATLAB
目 录
1 引言 1
1.1 汽车动力性概述 1
1.2 表征汽车动力性的参数 2
2 动力总成动力特性影响因素与途径 5
2.1 发动机参数对汽车动力性的影响 5
2.2 传动系参数对汽车动力性的影响 5
2.3 空气阻力系数对汽车动力性的影响 6
2.4 汽车质量对汽车动力性的影响 6
2.5 轮胎尺寸与形式对汽车动力性的影响 6
2.6 使用因素对汽车动力性的影响 7
3 国内外当前汽车仿真研究现状 8
3.1 仿真模型基本采用的设计思想 9
3.2 软件间的联合仿真 9
3.3 常用的汽车仿真方法 9
3.4 汽车仿真软件的仿真模型 9
3.5 优化辅助设计功能 10
3.6 仿真平台 10
3.7 本文拟采用的优化设计方法 10
4 整车动力性建模 11
4.1 发动机特性 11
4.2 汽车动力性计算模型 12
5 结果分析 16
5.1 发动机外特性曲线 17
5.2 加速度曲线 17
5.3 轿车的驱动力与行驶阻力曲线 18
5.4 加速度倒数曲线 18
5.5 动力特性曲线 19
5.6 爬坡度曲线 19
5.7 功率平衡图 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 引言
汽车的动力性是汽车重要的使用性能，同样也是衡量汽车质量的重要指标之一，直接影响汽车的运输效率以及运输成本，我国正在开发动力性良好、低能耗以及低污染的汽车，如何提高动力性，降低能耗，减少汽车污染是当代汽车研究与开发面临的主要任务。用计算机进行仿真计算汽车的动力性，能够给汽车的设计或改进提供既迅速又实际的方法，设计开发者能在诸多设计方案中选择最佳的方案。计算机仿真的方法为汽车动力性的预测提供了准确、快速、有效的工具，去除了实车道路试验中驾驶员、道路环境、气候等因素对汽车使用性能测定的影响，具有可比性好、重复性强的优点。不然减少了人力物力的损耗，也提高了汽车使用性能测定的效率。国外早在60年代初期就已经开始了对汽车动力性计算机进行仿真程序的研究了，现在各个大的汽车公司都有自己繁简不同的仿真软件。国内从70年代末才开始进行研究汽车动力性的仿真，虽然起步时间较晚但也做了许多工作，并用于指导汽车的设计与改进。
现如今，汽车已成为我们日常生活当中必不可少的交通工具之一，它的存在为人类的出行带来了便捷，和近代相比，当时要靠马车行走一天的路程现在靠汽车仅需几小时，大大的减少了人们在路上消耗的时间，这归功于汽车高效的动力性。可见，汽车的动力性已经成为人们购车的一个重要评判指标，它的好坏对购车者来说已然成为购车者的首选指标。显然，汽车动力性已经成为汽车的一项重要指标。
汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。作为一种高效率的交通运输工具，其运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。汽车的动力性也是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
本文将进一步研究汽车行驶时的受力情况，建立汽车行驶方程式，并以图表的形式按汽车动力性评价指标的要求确定汽车动力性，然后深入研究影响汽车动力性的主要因素，为提高汽车的动力性提供理论基础。
1.1 汽车动力性概述
汽车动力性是汽车最基本的使用性能。汽车无论是用作生产工具还是用作生活用具，其运行效率均取决于是否拉得动、跑得快，即取决于运行速度。在运行条件(地理、道路、气候条件及运输组织条件等)一定时，汽车的平均运行技术速度主要取决于汽车的动力性[1]。显然汽车动力性越好，汽车运行的平均技术速度就越高，汽车运行效率也就越高。因此汽车工程界，用车的、购车的、爱车的都很看重汽车的动力性。汽车具有什么样的动力性算好，如何评定，观点不同，评价的依据也就不同，目前尚无统一公认的评价指标，更无标准。汽车工程界基于具有最高的平均行驶技术速度的观点，以汽车的最高行驶速度、加速时间和最大爬坡度为量标，评定、比较汽车动力性的优劣。对于新车的动力性，人们基本上认同这三个指标。
对于在用汽车动力性的评价量标就各不一样了。在用汽车的动力性在新车定型时便已确立，在使用时，再与其他车型横向比较动力性的高低就毫无意义了。就是在同型汽车间相互比较动力性，除了表明具体汽车间动力性存在差异外，也不能据此揭示该型汽车结构、性能的优劣。由于使用条件的差异，在用汽车间不具有横向比较的条件，缺乏可比性。在用汽车固有动力性在使用过程不是恒定不变的，是随着运行过程中部件、零件的磨损、老化等逐渐衰退变差，直至跑不动，丧失工作能力。这样动力性衰退便是汽车技术状况变差的征兆。汽车运行过程、零部件磨损、老化等的进程受运行环境条件的影响有快有慢，即便是运行环境条件相同、累计行程一样的同型汽车，由于使用水平的差异，其零部件磨损、老化的进程也不一样，汽车动力性衰退变差的进程也因此千差万别，而比较汽车在使用过程的动力性与固有动力性，即可判别在用汽车的技术状况。
1.2 表征汽车动力性的参数
1.2.1 汽车动力性评价指标
汽车的动力性，是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的最高平均行驶速度[2]；而我们平时所能观察到的、比较直观地衡量汽车动力性的指标主要有三大方面：
汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车的爬坡能力[3]。
1)最高车速
汽车的最高车速：顾名思义，汽车的最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上，汽车所能达到的最高行驶车速。
在无风条件下，汽车在水平良好道路上行驶时，行驶阻力与驱动力达到平衡时即驱动力与行驶阻力相等所达到的稳定车速。根据汽车行驶平衡方程式：
(1.1)
（1.2）
可得：
（1.3）
其中f为汽车阻力系数，G为整质量，CD为空气阻力系数，A为迎风面积。
2)加速时间
汽车的加速性能主要分为两种，即：原地起步加速性能和超车加速性能。汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。由于加速度的数值一般都不易测量出来，所以一般常常用加速时间来表明汽车的加速能力。
汽车的加速时间：即汽车的加速能力，它对平均行驶车速有很大的影响。对于轿车来说，汽车的加速能力尤为重要。通常用汽车原地起步加速时间和汽车超车加速时间来表示汽车的加速能力。
本课题研究了汽车动力性和各个评价指标，介绍了动力性评价的主要参数；此外，汽车动力性的评价不仅表现在对在用汽车动力性的评价，还表现在对未生产出的汽车动力性的预测。所以，本课题分析了如何运用MATLAB软件对汽车设计参数进行优化设计，从而达到优化汽车动力性能的目的；本课题提出的汽车动力性的评价方法合理、简便，对在用汽车动力性能的对比直接明了。同时，还提出的对设计参数的优化以达到提高汽车动力性能的方法可以在汽车未生产之前就使得汽车的动力性能最优化，这对汽车的生产和效率的提高都有更加实际的意义。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:动力特性,发动机,优化,MATLAB
目 录
1 引言 1
1.1 汽车动力性概述 1
1.2 表征汽车动力性的参数 2
2 动力总成动力特性影响因素与途径 5
2.1 发动机参数对汽车动力性的影响 5
2.2 传动系参数对汽车动力性的影响 5
2.3 空气阻力系数对汽车动力性的影响 6
2.4 汽车质量对汽车动力性的影响 6
2.5 轮胎尺寸与形式对汽车动力性的影响 6
2.6 使用因素对汽车动力性的影响 7
3 国内外当前汽车仿真研究现状 8
3.1 仿真模型基本采用的设计思想 9
3.2 软件间的联合仿真 9
3.3 常用的汽车仿真方法 9
3.4 汽车仿真软件的仿真模型 9
3.5 优化辅助设计功能 10
3.6 仿真平台 10
3.7 本文拟采用的优化设计方法 10
4 整车动力性建模 11
4.1 发动机特性 11
4.2 汽车动力性计算模型 12
5 结果分析 16
5.1 发动机外特性曲线 17
5.2 加速度曲线 17
5.3 轿车的驱动力与行驶阻力曲线 18
5.4 加速度倒数曲线 18
5.5 动力特性曲线 19
5.6 爬坡度曲线 19
5.7 功率平衡图 20
结 论 21
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 引言
汽车的动力性是汽车重要的使用性能，同样也是衡量汽车质量的重要指标之一，直接影响汽车的运输效率以及运输成本，我国正在开发动力性良好、低能耗以及低污染的汽车，如何提高动力性，降低能耗，减少汽车污染是当代汽车研究与开发面临的主要任务。用计算机进行仿真计算汽车的动力性，能够给汽车的设计或改进提供既迅速又实际的方法，设计开发者能在诸多设计方案中选择最佳的方案。计算机仿真的方法为汽车动力性的预测提供了准确、快速、有效的工具，去除了实车道路试验中驾驶员、道路环境、气候等因素对汽车使用性能测定的影响，具有可比性好、重复性强的优点。不然减少了人力物力的损耗，也提高了汽车使用性能测定的效率。国外早在60年代初期就已经开始了对汽车动力性计算机进行仿真程序的研究了，现在各个大的汽车公司都有自己繁简不同的仿真软件。国内从70年代末才开始进行研究汽车动力性的仿真，虽然起步时间较晚但也做了许多工作，并用于指导汽车的设计与改进。
现如今，汽车已成为我们日常生活当中必不可少的交通工具之一，它的存在为人类的出行带来了便捷，和近代相比，当时要靠马车行走一天的路程现在靠汽车仅需几小时，大大的减少了人们在路上消耗的时间，这归功于汽车高效的动力性。可见，汽车的动力性已经成为人们购车的一个重要评判指标，它的好坏对购车者来说已然成为购车者的首选指标。显然，汽车动力性已经成为汽车的一项重要指标。
汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。作为一种高效率的交通运输工具，其运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。汽车的动力性也是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
本文将进一步研究汽车行驶时的受力情况，建立汽车行驶方程式，并以图表的形式按汽车动力性评价指标的要求确定汽车动力性，然后深入研究影响汽车动力性的主要因素，为提高汽车的动力性提供理论基础。
1.1 汽车动力性概述
汽车动力性是汽车最基本的使用性能。汽车无论是用作生产工具还是用作生活用具，其运行效率均取决于是否拉得动、跑得快，即取决于运行速度。在运行条件(地理、道路、气候条件及运输组织条件等)一定时，汽车的平均运行技术速度主要取决于汽车的动力性[1]。显然汽车动力性越好，汽车运行的平均技术速度就越高，汽车运行效率也就越高。因此汽车工程界，用车的、购车的、爱车的都很看重汽车的动力性。汽车具有什么样的动力性算好，如何评定，观点不同，评价的依据也就不同，目前尚无统一公认的评价指标，更无标准。汽车工程界基于具有最高的平均行驶技术速度的观点，以汽车的最高行驶速度、加速时间和最大爬坡度为量标，评定、比较汽车动力性的优劣。对于新车的动力性，人们基本上认同这三个指标。
对于在用汽车动力性的评价量标就各不一样了。在用汽车的动力性在新车定型时便已确立，在使用时，再与其他车型横向比较动力性的高低就毫无意义了。就是在同型汽车间相互比较动力性，除了表明具体汽车间动力性存在差异外，也不能据此揭示该型汽车结构、性能的优劣。由于使用条件的差异，在用汽车间不具有横向比较的条件，缺乏可比性。在用汽车固有动力性在使用过程不是恒定不变的，是随着运行过程中部件、零件的磨损、老化等逐渐衰退变差，直至跑不动，丧失工作能力。这样动力性衰退便是汽车技术状况变差的征兆。汽车运行过程、零部件磨损、老化等的进程受运行环境条件的影响有快有慢，即便是运行环境条件相同、累计行程一样的同型汽车，由于使用水平的差异，其零部件磨损、老化的进程也不一样，汽车动力性衰退变差的进程也因此千差万别，而比较汽车在使用过程的动力性与固有动力性，即可判别在用汽车的技术状况。
1.2 表征汽车动力性的参数
1.2.1 汽车动力性评价指标
汽车的动力性，是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的最高平均行驶速度[2]；而我们平时所能观察到的、比较直观地衡量汽车动力性的指标主要有三大方面：
汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车的爬坡能力[3]。
1)最高车速
汽车的最高车速：顾名思义，汽车的最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上，汽车所能达到的最高行驶车速。
在无风条件下，汽车在水平良好道路上行驶时，行驶阻力与驱动力达到平衡时即驱动力与行驶阻力相等所达到的稳定车速。根据汽车行驶平衡方程式：
(1.1)
（1.2）
可得：
（1.3）
其中f为汽车阻力系数，G为整质量，CD为空气阻力系数，A为迎风面积。
2)加速时间
汽车的加速性能主要分为两种，即：原地起步加速性能和超车加速性能。汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。由于加速度的数值一般都不易测量出来，所以一般常常用加速时间来表明汽车的加速能力。
汽车的加速时间：即汽车的加速能力，它对平均行驶车速有很大的影响。对于轿车来说，汽车的加速能力尤为重要。通常用汽车原地起步加速时间和汽车超车加速时间来表示汽车的加速能力。
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