基于MATLAB和VC++混合编程的汽车动力与传动系统匹配研究

论文摘要

随着社会的进步和汽车工业的发展,汽车已经走进了千家万户,极大地改变了人类的生活方式。但由于汽车保有量的增加,其带来的负面问题越来越突出,如交通拥挤、燃油消耗、排放污染等。当今世界汽车工业发展的主题是节能、减排、环保,在保证汽车动力性能的基础上,尽可能地降低燃油消耗、减少排放污染成为汽车工业发展的趋势。本文首先建立了汽车动力与传动系统的数学模型,利用该模型对汽车的最高车速、加速性能、爬坡性能、等速燃油消耗、多工况燃油消耗和驱动功率利用率、汽车能力利用率等动力性、燃油经济性及综合性能的指标进行模拟计算。通过汽车性能的计算机模拟,发现汽车的动力性和燃油经济性的好坏,主要取决于发动机和传动系的匹配选择。性能优良的发动机可以保证充足的动力输出,但要保证汽车具有良好的动力性和经济性,必须要匹配合适的传动系统。其次,在研究动力性、燃油经济性及综合性能评价指标的基础上,提出评价动力与传动系统匹配程度的评价指标,该指标不仅包括了汽车动力性、燃油经济性能因子,还包括了汽车能力利用率、驱动功率损失率等综合性能因子。利用该指标不仅能定量的反映汽车动力与传动系统匹配的程度,还可以反映出汽车动力性与燃料经济性的发挥程度。通过选择不同的权系数和评价因子,建立符合具体车型要求的动力与传动系统匹配指标,可以从多种发动机、传动系选择方案中,快速找出合理的匹配方案。通过汽车发动机和传动系统参数的优化设计,进一步完善汽车动力与传动系统的匹配。本文建立了汽车动力与传动系统优化设计模型,以改善动力性和燃油经济性为目标,以基本动力性保证和传动比要求为约束条件,进行动力与传动系统参数的优化设计。通过优化设计,使动力与传动系统达到更好的匹配,为汽车设计开发和性能改善提供可能的途径和合理的依据。最后,以国产某车型为例,进行动力性、燃油经济性及综合性能模拟仿真和动力与传动系统匹配优化研究,进一步验证本文提出的评价指标和优化模型的可靠性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和意义
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第2章 汽车动力与传动系统数学模型的建立
• 2.1 发动机数学模型的建立
• 2.1.1 发动机外特性
• 2.1.2 发动机万有特性
• 2.1.3 非稳定工况下发动机性能的修正
• 2.2 离合器数学模型
• 2.3 变速器的数学模型
• 2.3.1 变速器的档位数
• 2.3.2 变速器传动比范围及速比分配
• 2.3.3 变速器传动效率数学模型
• 2.3.4 变速器换档规律模型
• 2.3.4.1 最佳动力性换档规律
• 2.3.4.2 最佳经济性换档规律
• 2.4 万向传动轴和驱动桥效率模型
• 2.5 汽车轮胎的数学模型
• 2.6 传动系效率和传动比模型
• 2.6.1 传动系效率模型
• 2.6.2 传动系传动比模型
• 2.7 动力与传动系统惯量处理
• 2.8 本章小结
• 第3章 汽车动力与传动系统的匹配研究
• 3.1 汽车性能评价指标
• 3.1.1 汽车动力性能评价指标
• 3.1.2 汽车经济性能评价指标
• 3.1.3 汽车动力性和经济性能综合评价指标
• 3.2 汽车性能模拟计算方法
• 3.2.1 汽车动力性模拟计算方法
• 3.2.1.1 汽车的行驶方程式
• 3.2.1.2 汽车最高车速
• 3.2.1.3 汽车加速性能
• 3.2.1.4 汽车各档动力因数
• 3.2.1.5 汽车最大爬坡度
• 3.2.2 汽车经济性模拟计算方法
• 3.2.2.1 等速百公里油耗量
• 3.2.2.2 多工况循环行驶燃油消耗量
• 3.2.2.3 轿车多工况燃油消耗量
• 3.2.3 汽车综合性能模拟计算方法
• 3.2.3.1 驱动功率利用率
• 3.2.3.2 有效效率利用率
• 3.2.3.3 汽车能量利用率
• 3.2.3.4 汽车高档利用率
• 3.3 汽车动力与传动系统合理匹配评价
• 3.3.1 燃油经济性-加速时间曲线
• 3.3.2 汽车动力与传动系统合理匹配的评价指标
• 3.3.2.1 汽车动力与传动系统匹配评价指标参数因子确定
• 3.3.2.2 汽车动力与传动系统匹配评价指标权系数确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 汽车动力与传动系统参数优化设计
• 4.1 汽车动力与传动系统参数优化模型
• 4.1.1 设计变量的选定
• 4.1.2 目标函数的建立
• 4.1.3 约束条件的确定
• 4.1.3.1 汽车动力性要求
• 4.1.3.2 传动系各档的传动比要求
• 4.2 优化设计方法的选择
• 4.2.1 优化方法比较
• 4.2.2 复合形法优化求解过程
• 4.3 本章小结
• 第5章 动力与传动系统匹配程序开发与计算实例
• 5.1 程序开发平台及方法
• 5.1.1 MATLAB简介
• 5.1.2 VC++简介
• 5.1.3 基于VC++和MATLAB混合编程的方法
• 5.2 程序基本功能
• 5.3 计算实例
• 5.3.1 汽车主要参数输入
• 5.3.2 发动机特性拟合
• 5.3.2.1 发动机外特性拟合
• 5.3.2.2 发动机万有特性拟合
• 5.3.3 汽车动力性仿真
• 5.3.3.1 汽车最高车速模拟计算
• 5.3.3.2 汽车加速时间模拟计算
• 5.3.3.3 汽车动力特性模拟计算
• 5.3.3.4 汽车爬坡度模拟计算
• 5.3.4 汽车经济性仿真
• 5.3.4.1 等速百公里油耗模拟计算
• 5.3.4.2 多工况循环行驶百公里油耗模拟计算
• 5.3.5 汽车动力与传动系统匹配研究
• 5.3.6 汽车动力与传动系统参数优化设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 全文总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 不足与工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录