汽車主減速器傳動比優(yōu)化

1、汽車主減速器傳動比的優(yōu)化專業(yè)班級：車輛 11 級2班 姓名：韋永亮 學(xué)號： 2011 1097某輕型貨車，發(fā)動機型號為 492QC-2 ，車有關(guān)數(shù)據(jù)如下。 發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速 nmin 600r/min ， 最高轉(zhuǎn)速 nmax=4000r/min 。整車質(zhì)量 2000kg ；整車裝備質(zhì)量 1800kg 總質(zhì)量 3880kg ；車輪半徑 0.367m ； 傳動系機械效率 nT 0.85 ； 滾動阻力系數(shù) f 0.013 ； 空氣阻力系數(shù) * 迎風(fēng)面積 CDA 2.77m2 ； 主減速器傳動比 i0 5.83 ； 飛輪轉(zhuǎn)動慣量 If ；二前輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw1 后四輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw2 1檔2檔3檔4檔

2、5檔變速器傳動比5.562.7691.6441.000.793汽油發(fā)動機使用外特性的 Tq-n 曲線的擬合公式為：Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)2+40.874*(n/1000)3-3. 8445*(n/1000)4.負荷特性曲線擬合公式為： b=B0+B1*Pe+B2*Pe.2+B3*Pe.3+B4*Pe.4.擬合公式中的系數(shù)為：N/(r/min)B0B1B2B3B48151326.8-416.4672.379-5.86290.1776812071354.7-303.9836.657-2.05530.04307216141284.4-18

3、9.751452.4-0.511840.006816420121122.9-121.597.0035-0.185170.001855526031141.0-98.8934.4763-0.0910770.0006890630061051.2-73.7142.8593-0.051380.0003503234031233.9-84.4782.9788-0.0474490.0002823038041129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568怠速油耗 Qid 0.299mL/s (怠速轉(zhuǎn)速 400r/min )。一. 建模1. 優(yōu)化變量 我們主要考慮， 在汽車變

4、速器傳動比不變的情況下， 汽車主減速器傳動比對經(jīng)濟性和動 力性的影響。所以以主減速器傳動比 i0 作為優(yōu)化變量。X=i02. 目標(biāo)函數(shù)針對該貨車， 主要考慮優(yōu)化經(jīng)濟性， 這樣的話要求在必要的動力性條件下， 要求最小的燃 油消耗，即要求百公里油耗盡可能少。q=minf(X)3. 約束條件( 1 )最高車速要求 maxUa(X)=100km/h( 2 )動力性要求 t(x)=32.5%( 4 )最高檔動力因數(shù)校核D0=D0=0.03二計算求解1. 計算加速時間nT=0.85; r=0.367; f=0.013; CDA=2.77; If=0.218;Iw1=1.798; Iw2=3.598; L=

5、3.2; a=1.947; hg=0.9; m=3880;g=9.8; G=m*g; ig=5.56,2.769,1.644,1.00,0.793;nmin=600; nmax=4000; i0=5.43;u=0.377*r*nmax./ig/i0;for i=1:5 deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r2)+(If*(ig(i)2*i02*nT)/(m*r2);質(zhì)量換算系數(shù)endua=6:0.01:100;%最低穩(wěn)定車速 6 公里每小時N=length(ua);n=0;Tq=0;Ft=0;inv_a=0;delta=0*ua;%數(shù)據(jù)初始化Ff=G*f;Fw=CDA*ua.2/21

6、.15;for i=1:Nk=i;if ua(i)=u(2) % 以二檔起步計算 n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)2+40.874*(n/1000)3-3. 8445*(n/1000)4;Ft=Tq*ig(2)*i0*nT/r;inv_a(i)=(deta(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i);%加速度倒數(shù)delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;%加速時間elseif ua(i)=u(3) n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.2

7、7*(n/1000)-165.44*(n/1000)2+40.874*(n/1000)3-3. 8445*(n/1000)4;Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r; inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;elseif ua(i)=u(4) n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)2+40.874*(n/1000)3-3. 8445*(n/1000)4;Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r; inv_a(i)=

8、(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;else n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)2+40.874*(n/1000)3-3. 8445*(n/1000)4;Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r; inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i); delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;enda=delta(1:k); %定義矩陣t(i)=sum(a); %求和endplot(t,ua);a

9、xis(0 80 0 100);title( 汽車二檔原地起步換擋加速時間曲線 ); xlabel( 時間 t (s ) );ylabel( 速度 ua ( km/h ) ); x,y=ginput(1);disp(x);考慮到該貨車的最高車速很難達到 100km/h(i0 為 5.83 時不到 100km/h) 以加速到 70 公里的時間作為加速時間。改變 i0 的值得到不同的加速時間如下表。i05.175.435.836.016.176.33t（s）26.267326.451625.898625.530025.161324.79262. 計算六工況百公里油耗。n=600:1:4000;m=

10、3880;g=9.8;G=m*g; i0=6.01;ig=5.56 2.769 1.644 1.00 0.793; nT=0.85;r=0.367;f=0.013;CDA=2.77;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;n0=815 1207 1614 2012 2603 3006 3403 3804;B00=1326.8 1354.7 1284.4 1122.9 1141.0 1051.2 1233.9 1129.7;B10=-416.46 -303.98 -189.75 -121.59 -98.893 -73.714 -84.4

11、78 -45.291;B20=72.379 36.657 14.524 7.0035 4.4763 2.8593 2.9788 0.71113;B30=-5.8629 -2.0553 -0.51184 -0.18517 -0.091077 -0.05138 -0.047449 -0.00075215;B40=0.17768 0.043072 0.0068164 0.0018555 0.00068906 0.00035032 0.00028230 -0.000038568;B0=spline(n0,B00,n); B1=spline(n0,B10,n);B2=spline(n0,B20,n);

12、B3=spline(n0,B30,n);B4=spline(n0,B40,n);Ff=G*f;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;Fz5=Ff+CDA*(ua5.2)/21.15;Pe5=Fz5.*ua5./(nT*3.6*1000);for i=1:1:3401b5(i)=B0(i)+B1(i)*Pe5(i)+B2(i)*Pe5(i).2+B3(i)*Pe5(i).3+B4(i)*Pe 5(i).4;endpg=6.86;Qt5=Pe5.*b5/(367*pg);plot(ua5,Qt5);hold on ;axis(0 100 0 15);title( 油耗曲線 ); xlabe

13、l(ua(km/h) );ylabel( 單位時間油耗 ml/s );for i=20:1:50y(i)= interp1(ua5,Qt5,i,cubic ） %插值（立方）不同速度下單位時間油耗enddt1=16.7/15; % 每加速一公里時間dt2=14/10;y1= y(26) y(27) y(28) y(29) y(30) y(31) y(32) y(33) y(34) y(35) y(36) y(37) y(38) y(39)%怠速油耗qj1=0.5*(y(25)+y(40)*dt1+sum(y1,2)*dt1;qj2=0.5*(y(40)+y(50)*dt2+sum(y2,2)*

14、dt2;%加速段油耗qy=y(25)*7.2+y(40)*22.5+y(50)*18;%勻速段油耗qz1=(qd+qj1+qj2+qy)*100/1.075%總油耗， 1.075 為六工況下的行駛距離 .改變 i0 的值(取六個不同的值)分別求得各自百公里油耗如下表。i05.175.435.836.016.176.33Q(L)10.439L10.615L10.89L11.013L11.122L11.232L3. 繪制燃油經(jīng)濟性 - 加速時間曲線。q=10.439 10.615 10.753 10.89 11.013 11.122 11.232;t= 25.8986 25.8986 26.082

15、9 25.8986 25.5300 25.3456 24.7926 ; plot(q,t, +r );hold onq1=linspace(q(1),q(6),100);t1=spline(q,t,q1);%三次樣條插值plot(q1,t1);%繪制燃油經(jīng)濟性 - 加速時間曲線title( 燃油經(jīng)濟性加速時間曲線 );xlabel( 百公里油耗 (L/100km) );ylabel( 加速時間 s );gtext(i0=5.17 ),gtext( i0=5.43),gtext(i0=5.83)gtext(i0=6.01 ),gtext( i0=6.17),gtext(i0=6.33)4. 計算

16、最高車速n=600:10:4000;Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).2+40.874*(n/1000).3- 3.8445*(n/1000).4;%擬合公式m=3880;g=9.8;nmin=600;nmax=4000;G=m*g;ig=5.56,2.769,1.644,1.00,0.793;nT=0.85; r=0.367;f=0.013;CDA=2.77; i0=5.83;L=3.2;a=1.947;hg=0.9;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;Ft1=Tq*ig(1)*i0*nT/r;Ft2=Tq*ig(2)

17、*i0*nT/r;Ft3=Tq*ig(3)*i0*nT/r;Ft4=Tq*ig(4)*i0*nT/r;Ft5=Tq*ig(5)*i0*nT/r;ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;ua2=0.377*r*n/ig(2)/i0;ua3=0.377*r*n/ig(3)/i0;ua4=0.377*r*n/ig(4)/i0;ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;ua=0:5:120;Ff=G*f;Fw=CDA*ua.2/21.15;Fz=Ff+Fw;plot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,Ft5,ua,Fz);title( 驅(qū)動力 - 行駛阻

18、力平衡圖 );xlabel(ua(km/s);ylabel(Ft(N);gtext(Ft1 ),gtext( Ft2),gtext(Ft3 ),gtext(Ft4 ),gtext( Ft5),gtext(Ff+Fw );zoomon ;x,y=ginput(1);zoomoffdisp( 汽車最高車速= );disp(x);disp(km/h );改變 i0 的值，求得相應(yīng) i0 下的最高車速 （i0 為5.17,5.43 時最高車速出現(xiàn)在第四檔） 如下 .i05.175.435.836.016.176.33umax102.354101.69299.074100.208101.115102.0235. 繪制 i0-umax 曲線(求最高車速約束條件下臨界 i0 值)i0=5.17 5.43 5.83 6.01 6.17 6.33;umax=102.3535 101.6919 99.0737 100.2079 101.1153 102.0227; plot(i0,umax, +r );hold oni01=linspace(i0(1),i0(6),100);umax1=spline(i0,umax,i01);%三次樣條插值plot(i01,umax1); % axis=5 6.5 95 105 title( i0-umax 曲線 );xlabel( i0 )