四驱汽车分动器结构优化设计与性能仿真分析

摘要

随着汽车技术的进步，人们对家庭用汽车的要求已不满足于两轮驱动模式，开始追求能够使轮胎的附着力得到充分利用的四轮驱动方式。现如今，四轮驱动技术不止用于越野型汽车，许多高级轿车也运用了该项技术。本文以某四驱汽车分动器为研究对象，使用多种群遗传算法对其进行结构优化和控制器参数优化，完成的具体研究内容如下：
　　本文首先介绍了四驱汽车分动器的发展状况和国内外研究现状，其次介绍了某四轮驱动汽车分动器的结构以及在两轮驱动模式、智能控制模式、四轮驱动模式三种工作模式下的工作原理，为分动器的结构及控制器参数优化奠定基础。
　　基于对四驱汽车用分动器的结构和工作原理的理解，针对分动器在四轮驱动模式下的工作状态，提出了基于多种群遗传算法的分动器多目标优化设计方法。文中建立了以最大爬坡度、燃油经济性以及齿轮重合度为目标的分动器多目标优化数学模型，基于多种群遗传算法进行了优化设计，在此基础上运用AVL-Cruise软件进行了整车虚拟仿真模型，并对优化前后结果进行了虚拟实验。结果表明：优化后车辆最大爬坡度降低2.780，燃油消耗量降低12.52％，行星齿轮重合度提高8.62%；实验结果与优化结果相吻合，验证了优化结果的正确性。
　　以某四驱汽车为研究对象，针对分动器处于智能控制模式下整车的工作状态，建立了包括发动机模型、分动器模型、变速器模型、传动系统模型、轮胎模型、整车模型、辅助计算模块在内的整车动力学模型。为了便于修改仿真模型，采用分块式建模的方法，运用MATLAB/SIMULINK软件建立模型，为进行整车动力学仿真奠定基础。
　　以整车动力学仿真模型和分动器控制器的PID控制算法为基础，基于四轮驱动汽车分动器扭矩分配的控制目标，并运用多种群遗传算法确定了四轮驱动汽车分动器PID控制器的控制参数，对整车进行直线行驶时一个驱动轮滑转和对接路面加速行驶两种工况下的离线仿真。通过对比两种仿真工况下，分动器控制器不起作用和分动器控制器起作用时的整车仿真结果表明：当分动器控制器工作时，四轮驱动汽车分动器控制器能够根据整车行驶状况，主动地向前后桥分配扭矩，有效地抑制了车轮滑转，使轮胎附着力得以充分的利用。

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1 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2 国内外发展及研究现状

1.3主要研究内容及结构安排

2 四驱汽车分动器扭矩分配分析

2.1 国外四驱扭矩分配方式

2.2四驱汽车分动器结构特性分析

2.3四驱汽车分动器工作原理

2.4 本章小结

3 基于多种群遗产算法的四轮驱动汽车分动器结构优化设计

3.1四轮驱动汽车分动器结构优化数学模型

3.2 基于多种群遗传算法的分动器结构优化

3.3 设计实例

3.4 基于AVL-cruise虚拟仿真验证

3.5 本章小结

4 四轮驱动汽车整车动力学模型及SIMULINK模型

4.1 四轮驱动汽车动力学模型

4.2 四轮驱动汽车整车SIMULINK模型

4.3 本章小结

5 基于PID控制算法的四轮驱动汽车分动器控制器优化设计

5.1分动器控制器不分配扭矩时仿真

5.2四轮驱动汽车分动器PID控制器设计

5.3四驱汽车分动器控制器优化设计

5.4 四轮驱动系统链式传动分动器控制器仿真优化研究

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 全文总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间发表学术论文