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1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选 其中的一种进行整车性能计算）：
1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至70km/h的加速时间。
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式为
Tq??19.313?295.27(n1000)?165.44(n1000)?40.874(2n1000)?3.8445(3n1000)4
式中，Tq为发动机转矩（N?m）;n为发动机转速（r/min）。 发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min。 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 0.367m 传动系机械效率 ηt=0.85 滚动阻力系数 f=0.013 空气阻力系数×迎风面积 CDA=2.77m2 主减速器传动比 i0=5.83
飞轮转动惯量 If=0.218kg?m2 二前轮转动惯量 Iw1=1.798kg?m2 四后轮转动惯量 Iw2=3.598kg?m2 变速器传动比 ig(数据如下表) Ⅰ档 Ⅱ档 Ⅲ档 Ⅳ档 Ⅴ档 四档变速器 6.09 3.09 1.71 1.00 - 五档变速器 5.56 2.769 1.644 1.00 0.793 轴距 L=3.2m 质心至前轴距离（满载） a=1.974m 质心高（满载） hg=0.9m
解：Matlab程序：
(1) 求汽车驱动力与行驶阻力平衡图和汽车最高车速程序： n=[600:10:4000];
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000; G=m*g;
ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];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; Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r; Ft2=Tq*ig(2)*i0*nT/r; Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
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Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r; Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r; 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; ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0; ua=[0:5:120]; Ff=G*f;
Fw=CDA*ua.^2/21.15; Fz=Ff+Fw;
plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fz); title('驱动力-行驶阻力平衡图'); xlabel('ua(km/s)'); ylabel('Ft(N)');
gtext('Ft1'),gtext('Ft2'),gtext('Ft3'),gtext('Ft4'),gtext('Ft5'),gtext('Ff+Fw'); zoom on;
[x,y]=ginput(1); zoom off;
disp('汽车最高车速=');disp(x);disp('km/h'); 汽车最高车速= 99.3006 km/h
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(2)求汽车最大爬坡度程序： n=[600:10:4000];
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000; G=m*g;
ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];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; Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r; ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0; Ff=G*f;
Fw1=CDA*ua1.^2/21.15; Fz1=Ff+Fw1; Fi1=Ft1-Fz1; Zoom on;
imax=100*tan(asin(max(Fi1/G))); disp('汽车最大爬坡度='); disp(imax); disp('%');
汽车最大爬坡度= 35.2197%
(3)求最大爬坡度相应的附着率和求汽车行驶加速度倒数曲线程序： clear
n=[600:10:4000];
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000; G=m*g;
ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793];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; 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; Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r; 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; ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0; Fw1=CDA*ua1.^2/21.15; Fw2=CDA*ua2.^2/21.15; Fw3=CDA*ua3.^2/21.15;
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Fw4=CDA*ua4.^2/21.15; Fw5=CDA*ua5.^2/21.15; 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); deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*ig(5)^2*i0^2*nT)/(m*r^2); 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; a5=(Ft5-Ff-Fw5)/(deta5*m);ad5=1./a5;
plot(ua1,ad1,ua2,ad2,ua3,ad3,ua4,ad4,ua5,ad5); axis([0 99 0 10]);
title('汽车的加速度倒数曲线'); xlabel('ua(km/h)'); ylabel('1/a');
gtext('1/a1');gtext('1/a2');gtext('1/a3');gtext('1/a4');gtext('1/a5'); a=max(a1);
af=asin(max(Ft1-Ff-Fw1)/G); C=tan(af)/(a/L+hg*tan(af)/L);
disp('假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率='); disp(C);
假设后轮驱动，最大爬坡度相应的附着率= 0.4219
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(4) >>clear
nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;i0=5.83;If=0.218;
Iw1=1.798;Iw2=3.598;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;m=3880;g=9.8; G=m*g; ig=[5.56 2.769 1.644 1.00 0.793]; nmin=600;nmax=4000; u1=0.377*r*nmin./ig/i0; u2=0.377*r*nmax./ig/i0; deta=0*ig; for i=1:5
deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2); end
ua=[6:0.01:99];N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0*ua;delta=0*ua; Ff=G*f;
Fw=CDA*ua.^2/21.15; for i=1:N k=i;
if ua(i)<=u2(2)
n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft=Tq*ig(2)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; elseif ua(i)<=u2(3)
n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; elseif ua(i)<=u2(4)
n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i)); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6; else
n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/100
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