汽车动力传动系优化设计研究

论文题目: 汽车动力传动系优化设计研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 车辆工程

作者: 陈正江

导师: 杨万福

关键词: 动力传动系,优化,键合图

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 目前世界汽车工业可持续发展面临着两大难题是石油资源匮乏和环境污染,这两大难题在我国表现得更加突出。如何提高汽车的燃油经济性和降低汽车的尾气排放是目前汽车工业急需解决的重要课题之一。关于这个方面,国内外一些学者和专家围绕汽车和发动机做了许多的研究工作,提出了很多切实可行的方法和措施。汽车的动力传动系对整车的动力性、燃料经济性和尾气排放都有着很大影响,所以汽车的动力传动系参数的确定成为汽车设计中的一个重要组成部分。本文主要研究的是将优化理论应用到汽车动力传动系的优化设计中,以实现发动机与传动系的最佳匹配,达到充分发挥汽车整体性能的目的。根据汽车的有关知识可知同时提高汽车的动力性和燃油经济性,又降低尾气排放是一个难解决的问题。关于这个问题本文提出:以汽车原地起步连续换档加速时间、多工况的百公里油耗和多工况尾气排放的主要污染物(HC、CO和NO_x)的单位排放量之和加权组合成统一目标函数作为汽车动力传动系匹配的综合评价指标。具体方法是:首先,根据发动机的试验数据,对发动机进行数学建模;利用键合图理论建立汽车传动系的数学模型;其次,以汽车动力传动系各档的传动比作为优化设计变量,以汽车的动力性要求,变速器的设计要求以及对排放级别的要求作为目标函数的约束;再次,采用后向仿真计算方法,根据标准工况的车速要求,计算出汽车动力性、燃油经济性和尾气排放分目标函数;最后,将上述分目标函数进行加权组合,利用优化计算方法对目标函数进行求解。这种动力传动系的优化匹配方法,考虑了汽车的尾气排放,更符合汽车的现代设计要求。文章最后,介绍了作者用matlab语言编写的一个用于汽车动力传动系参数优化设计的软件,利用此软件可以方便的选择出符合设计要求的汽车动力传动系各档参数;总结了将计算机模拟计算、优化理论、键合图理论应用到汽车动力传动系的设计中的实用性。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章绪论

1．1 石油供给分析

1．1．1 汽车燃料基本状况

1．1．2 世界石油资源的基本状况与供给

1．1．3 我国石油资源与供给

1．2 汽车排放物的危害

1．3 降低汽车的燃油消耗量和减少尾气排放的措施

1．4 和本课题相关的国内外研究现状

1．5 本课题研究的目的和意义

1．6 本课题研究的内容

第2章汽车动力传动系优化匹配研究

2．1 汽车动力传动系最优匹配的评价指标

2．1．1 汽车动力性的评价指标

2．1．2 汽车燃料经济性的评价指标

2．1．3 汽车动力性、燃料经济性的综合评价指标

2．1．4 其他综合性能评价指标

2．2 汽车动力传动系参数优化匹配的方法

2．2．1 给定发动机参数优选传动系参数

2．2．2 给定传动系参数和整车参数优选发动机参数

2．3 本文采用的综合评价指标和优化匹配方法

第3章键合图理论简介

3．1 系统和键合图

3．2 基本元件

3．1．1 基本1-通口元件

3．1．2 基本2-通口元件

3．1．3 基本3-通口结元件

3．3 通口的因果关

3．4 机械系统的键合图表示

3．4．1 机械平动系统键合图的作图法

3．4．2 定轴转动系统键合图的作图法

3．4．3 机械系统效率的键合图表示

3．5 状态方程

3．5．1 键合图的增广定向

3．5．2 状态方程的推导

3．6 本章小结

第4章传统汽车动力传动系数学模型

4．1 发动机的数学模型

4．1．1 发动机外特性

4．1．2 发动机的万有特性

4．1．3 非稳定工况下发动机性能的修正

4．2 动力传动系数学模型

4．2．1 动力传动系键合图模型

4．2．2 动力传动系状态方程的推导

第5章汽车动力性、燃油经济性和排放模拟计算

5．1 汽车动力性模拟计算

5．1．1 各档动力因数计算

5．1．2 最大爬坡度计算

5．1．3 最高车速的计算

5．1．4 加速性能计算

5．2 汽车燃料经济性模拟计算

5．2．1 等速行驶工况燃油消耗量的计算

5．2．2 等加速行驶工况燃油消耗量的计算

5．2．3 等减速行驶工况燃油消耗量的计算

5．2．4 怠速停车时燃油消耗量的计算

5．2．5 整个循环工况的百公里燃油消耗量

5．3 汽车排放模拟计算

第6章汽车传动系参数优化计算

6．1 设计变量

6．2 约束条件

6．2．1 汽车的动力性要求

6．2．2 传动系各档的速比比值要求

6．2．3 尾气排放要求

6．3 目标函数

6．3．1 动力性分目标函数

6．3．2 燃料经济性分目标函数

6．3．3 尾气排放的分目标函数

6．3．4 多目标函数组合

6．3．5 本文采用的目标函数

6．4 目标函数的求解方法

第7章汽油机轿车动力传动系参数优化设计软件的开发

7．1 软件的组成

7．2 设计计算基本思路

7．3 软件功能的实现

第8章总结与展望

8．1 总结

8．2 不足与展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-07-11

参考文献

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