汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配方法

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1、機(jī)械傳動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化通常包括發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的優(yōu)選，機(jī)械變速器傳動(dòng)比的優(yōu)化和驅(qū)動(dòng)橋速比的優(yōu)化，以下分別闡述。7.1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的優(yōu)選方法在汽車設(shè)計(jì)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的初選通常有兩種方法：一種是從保持預(yù)期的最高車速初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有功率來選擇的，發(fā)動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大體上等于且不小于以最高車速行駛時(shí)行駛阻力功率之和；一種是根據(jù)現(xiàn)有的汽車統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)初步估計(jì)汽車比功率來確定發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。在初步選定發(fā)動(dòng)機(jī)功率之后，還需要進(jìn)一步分析計(jì)算汽車動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性，最終確定發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)（如發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速等）。通常在給定

2、汽車底盤參數(shù)、整車性能要求（如最大爬坡度，最高車速，正常行駛車速下百公里油耗Q，原地起步加速時(shí)間t等），以及車輛經(jīng)常運(yùn)行工況條件下，就可以選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax，及其轉(zhuǎn)矩nM，最大功率及其轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)最低油耗率和發(fā)動(dòng)機(jī)排量。在優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)常常遇到兩種情況：一種情況是有幾個(gè)類型的發(fā)動(dòng)機(jī)可供選擇，在整車底盤參數(shù)和車輛經(jīng)常行駛工況條件確定時(shí)，這屬于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系合理匹配問題，可用汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)匹配評(píng)價(jià)指標(biāo)來處理。第二種情況是根據(jù)整車性能要求和汽車經(jīng)常行駛工況條件來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能提出要求，作為發(fā)動(dòng)機(jī)選型或設(shè)計(jì)的依據(jù)，而這

3、時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)性能是未知的。對(duì)于計(jì)劃研制或未知性能特性指標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能可看作為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)，此時(shí)，外特性和單位小時(shí)燃油消耗率可利用表示發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化模型。優(yōu)選汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的方法:（1）目標(biāo)函數(shù)F（x）目標(biāo)函數(shù)為汽車行駛的能量效率最高。（2）設(shè)計(jì)變量X（1）約束條件1）發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的要求發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性要求：轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)也可參考同級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)值選取。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性要求：如果取值過高，使，則可能使直接檔穩(wěn)定車速偏高，汽車低速行駛穩(wěn)定性變差，換檔次數(shù)增多。2）汽車動(dòng)力性要求最大爬坡度要求：最高車速要求：，即直接檔

4、動(dòng)力性要求：汽車加速性能的要求：原地起步連續(xù)換檔加速時(shí)間不得大于要求值3）汽車燃料經(jīng)濟(jì)性要求：直接檔在常用車速下行駛的百公里油耗不得超過其限制值發(fā)動(dòng)機(jī)排量的要求：式中,、——分別為發(fā)動(dòng)機(jī)升功率的統(tǒng)計(jì)上、下限值，kW/L。根據(jù)上述建立的優(yōu)化模型，即可優(yōu)選出最優(yōu)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，并選擇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化模型發(fā)動(dòng)機(jī)性能特性可看作是發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)和運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)，此時(shí)，外特性可表示為：式中，——發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效轉(zhuǎn)矩，N·m；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，N·m；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r/min——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，r

5、/min。發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間的油耗量可以表示為：式中，——發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的燃油量，g/min；——發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)單位排量每轉(zhuǎn)燃油消耗量，g/(r·L)；——發(fā)動(dòng)機(jī)單位排量單位轉(zhuǎn)矩每轉(zhuǎn)燃油消耗量提高系數(shù)g/(N·m·r·L)；——發(fā)動(dòng)機(jī)的排量，L。根據(jù)研究，汽油機(jī)和柴油機(jī)的的和值范圍如下表所示。汽油機(jī)和柴油機(jī)的的和值參數(shù)Goxro汽油機(jī)0.0065~0.00800.00035~0.00045柴油機(jī)0.0025~0.00400.00030~0.000327.2汽車變速器速比的優(yōu)化方法汽車傳動(dòng)系參數(shù)優(yōu)化是以汽車動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)

6、算為基礎(chǔ)，以汽車動(dòng)力性要求為約束條件，多工況燃料經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。汽車變速器速比優(yōu)化最終目的是使汽車在滿足動(dòng)力性要求前提下，在常用行駛工況下燃料經(jīng)濟(jì)性最佳。設(shè)計(jì)變量取變速器各檔速比，表示為x（i），i=1，kn（kn為前進(jìn)檔位數(shù)）。目標(biāo)函數(shù)一般為汽車多工況循環(huán)模式的燃油消耗量Qs。約束條件主要包括：汽車的動(dòng)力性要求和變速器各檔速比間隔的要求。在選擇傳動(dòng)系參數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮汽車具有足夠的動(dòng)力性能，即應(yīng)有足夠的直接檔動(dòng)力因數(shù)Domax和I檔最大動(dòng)力因數(shù)Dimax，同時(shí)需校核I檔最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)附著條件。式中,Tem——發(fā)動(dòng)機(jī)最大

7、有效轉(zhuǎn)矩，N.mηt——傳動(dòng)系效率rk——車輪滾動(dòng)半徑，mCD——汽車空氣阻力系數(shù)A——汽車前迎風(fēng)面積,m2nem——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，rpm;G——汽車總重力，N。則直接檔最大動(dòng)力因數(shù)的約束條件應(yīng)為Dol

8、牽引力必須小于或等于汽車在地面上的附著力：式中——道路附著系數(shù)；——驅(qū)動(dòng)輪上的法向反作用力，N。同樣也可以汽車最大爬坡度要求代替動(dòng)力因數(shù)作為約束條件。變速器相鄰檔位的速比比值影響著變速器的使用性能，比值過大會(huì)造成換檔困難。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在1.4～1.8之間?？紤]到換檔過程，外界道路阻力總是