汽车传动系参数的模糊优化研究及软件开发

摘要

汽车的传动系参数对汽车整车的动力性、燃油经济性和排放特性有很大的影响。本论文将模糊优化设计理论引入到汽车传动系参数设计当中，以实现汽车发动机与传动系统的最佳匹配，达到充分发挥汽车整车性能的目的，并以此为理论基础，开发出一套汽车传动系参数优化设计系统。最后以计算实例对本文理论的正确性和所开发系统的实用性进行了验证。 文章首先给出了一套通过相关系数选择发动机的方法，并建立了发动机外特性模型和包含有排放特性的发动机万有特性模型，然后建立了整个传动系统的数学模型，接着对现有的汽车动力性、燃油经济性和排放特性的评价指标进行了系统的总结和分析，并以此为基础提出了一套综合评价汽车动力性、燃油经济性和排放特性的指标体系，该体系针对不同车型的使用要求，分别给出了不同的评价指标，并结合汽车的常用工况讨论了不同评价指标中权系数之间的关系，改进了以往不结合实际工况用单一的评价指标评价不同车型的作法，能够更好地反映汽车动力性、燃油经济性和排放特性的协调程度。而后，文章在普通的汽车传动系参数优化模型基础上，结合模糊优化设计理论，提出了本文的汽车传动系参数模糊优化数学模型，该模型中的目标函数为采用线性加权组合方法统一起来的包含三个分目标的单一目标函数，约束条件则充分考虑了在传动系参数优化设计中可能出现的模糊因素。模糊优化模型的建立克服了普通优化模型中对模糊条件的确定性处理，弥补了普通优化模型中有可能错过真正最优解的不足。本文选用水平截集法来求解以上的模糊优化数学模型，在找到最佳水平截集值后将该截集值下的优化结果作为整个模型的优化结果。 基于以上理论，文章选用Matlab软件开发了汽车传动系参数优化设计系统。该系统操作简单，直观易懂，不但可以进行传动系参数的模糊优化设计，还能对汽车的发动机外特性、动力性能、燃油经济性能的主要指标进行模拟计算。引用哈飞路宝HFJ7110轿车作为实例，对其各项性能指标进行了模拟计算，并对其传动系参数进行了模糊优化计算，通过对优化前后整车性能的对比分析，验证了本文理论的正确性和该系统的实用性。最后，进行了全文总结，并提出了不足和展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究状况

1.2.1国外的研究状况

1.2.2国内的研究状况

1.3本文的研究方法及主要内容

1.3.1本文的研究方法

1.3.2主要研究内容

1.4本章小结

第2章发动机的选择及其数学模型的建立

2.1汽车发动机的选择

2.1.1发动机最大功率的选择

2.1.2发动机动力特性的选择

2.2发动机数学模型的建立

2.2.1发动机的使用外特性数学模型

2.2.2发动机的万有特性数学模型

2.2.3对非稳定工况下发动机性能的修正

2.3本章小结

第3章手动档汽车传动系数学模型的建立

3.1离合器的接合规律及数学模型

3.2变速器模型及其换挡规律

3.2.1变速器转矩输出特性模型

3.2.2各档传动比间隔模型

3.2.3变速器换挡规律模型

3.3汽车驱动桥效率模型

3.4车辆惯量的模拟计算

3.5本章小结

第4章汽车传动系匹配的评价指标及相关参数的模拟计算

4.1动力性的评价指标

4.1.1最高车速

4.1.2加速性能

4.1.3爬坡性能

4.2动力性评价指标的完善

4.2.1驱动功率损失率

4.2.2平均技术速度

4.3燃油经济性的评价指标

4.3.1等速百公里油耗

4.3.3多工况循环行驶燃油消耗量

4.4经济性评价指标的完善

4.5排放特性的评价指标

4.5.1主要污染物排放总量

4.5.2排放比例因子

4.6汽车传动系的综合评价指标

4.7本章小结

第5章汽车传动系参数的模糊优化设计

5.1概述

5.2模糊优化设计描述

5.3目标函数的建立

5.3.1轿车传动系参数优化的目标函数

5.3.2货车传动系参数优化的目标函数

5.3.3客车传动系参数优化的目标函数

5.3.4综合评价表达式的生成和各项权系数的选择

5.4设计变量的选定

5.5常规设计约束条件的建立

5.6模糊优化模型的建立

5.7模糊优化模型的解法

5.8转化后普通优化模型的求解

5.8.1优化算法的选择

5.8.2优化算法的描述

5.8.3优化算法的基本流程

5.9本章小结

第6章汽车传动系参数优化设计软件的开发与实例计算

6.1传动系参数优化设计软件构想

6.2软件开发平台的选择与介绍

6.3软件的基本框架与功能

6.3.1数据输入模块

6.3.2发动机特性拟和模块

6.3.3动力性仿真模块

6.3.4燃油经济性仿真模块

6.3.5传动系参数优化设计仿真模块

6.4实例计算

6.4.1所选车型参数

6.4.2发动机特性的拟和

6.4.3动力性仿真

6.4.4燃油经济性仿真

6.4.5传动系参数优化设计与结果对比

6.5本章小结

第7章全文总结与展望

7.1全文总结

7.2不足与展望

参考文献

致谢

附录