【正文】 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 1 提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有 摘 要 本文首先對(duì)金龍客車的底盤的設(shè)計(jì)原則和要求進(jìn)行了分析。底盤 設(shè)計(jì)工作主要包括以下幾方面內(nèi)容：（ 1）確定整車型式、結(jié)構(gòu)和尺寸；（ 2）確定整車的主要性能指標(biāo)；（ 3）選定各總成的結(jié)構(gòu)型式、尺寸和性能。 隨后由于缺乏必要的優(yōu)化數(shù)據(jù)，遂 以一款載貨汽車為代替實(shí)例， 通過(guò)分析以該車的 等加速行駛工況，等速行駛工況，等減速行駛這三種混合工況下的六循環(huán)工況的汽車百公里燃油消耗量為目標(biāo)函數(shù) , 以汽車的動(dòng)力性為約束條件，應(yīng)用 MATLAB軟件中的優(yōu)化工具箱 , 對(duì)變速器中的各檔齒輪傳動(dòng)比及驅(qū)動(dòng)橋 主減速器傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。 此外本文還使用了 AUTOCAD軟件對(duì)金龍客車的底盤部分進(jìn)行了輔助繪制并使用了 UG軟件貨車的變速器部分部件進(jìn)行了三維實(shí)體建模 。 [關(guān)鍵詞 ]： 大客車 ,底盤總布置 ， 動(dòng)力傳動(dòng)系 ，動(dòng)力性，優(yōu)化，燃油經(jīng)濟(jì)性 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 2 Dynamics Simulation Analysis of SJ Automobile ABSTRACT Firstly the article introduces the design principle and requirement and some problems we should pay attention to when we design. After that the design mainly include some contents hereinafter: (1)confirm the form ,the structure and the size of the omnibus。(2)confirm the master capability。(3)choose the form ,the size and the capability of the assembly. Then due to lack of necessary data optimization, had resorted a truck for example, by analyzing the car to accelerate such driving conditions, constant driving conditions, This deceleration, such as moving the three conditions of the six mixed cycle status of the vehicle 100 km fuel consumption for the objective function, in the car bound for the dynamic conditions, application of MATLAB software optimization toolbox, transmission of the stall gear transmission ratio and Driving Bridge reducer optimize the transmission ratio improved. In addition the article also use the advanced CAD/CAM integrated software AUTOCAD20xx as the assistant tool of the design of the chassis of the using UG software 3D modelded the gearbox of the truck. 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 3 [Keyword]： omnibus， chassis layout ,transmission， power performance，optimization， fuel economy performance 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 4 SJ汽車的動(dòng)力性仿真分析 劉 軼 061103256 1. 概述 在汽車飛速發(fā)展的今天，動(dòng)力性作為汽車的主要使用性能之一，在相關(guān)的技術(shù)文件或標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的要求和規(guī)定。因此，汽車的擁有者與使用者都希望所擁有或使用的汽車具有良好的動(dòng)力性，以便能多拉快跑 ，提高運(yùn)輸效率。而車輛及道路的管理部門為保證道路暢通，減少交通堵塞和交通事故，也要求驅(qū)車維持良好的動(dòng)力性，并強(qiáng)制對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)，以確保對(duì)營(yíng)運(yùn)車輛動(dòng)力性的要求得到實(shí)現(xiàn)，這種氛圍有利于在用汽車的動(dòng)力性能維持在較好的水平上。 與此同時(shí)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，能源供給日趨緊張。 據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，在世界石油消耗重，空運(yùn)占 12%，海運(yùn)占 7%，鐵路與內(nèi)河占 6%，而汽車的燃油消耗占到了 75%。 因此，提高汽車的運(yùn)輸生產(chǎn)力，降低汽車的燃料消耗是目前汽車工業(yè)急需解決的問(wèn)題之一。自 70 年代世界范圍的能源危機(jī)發(fā)生后，各國(guó) 汽車界都被迫努力降低燃料消耗，圍繞汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)采取了一系列措施，包括提高汽車行駛效率、提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能、開(kāi)發(fā)利用新型動(dòng)力、優(yōu)化匹配動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。在此類的國(guó)際大環(huán)境下，我國(guó)的現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀。 20xx 年，我國(guó)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)每百公里油耗的設(shè)計(jì)只比發(fā)達(dá)國(guó)家要高 10%到 15%，而平均單車年油耗的實(shí)際值是 噸，比美國(guó)高 10%，比日本要高出一倍。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 5 在汽車研制工作中，由于專業(yè)分工過(guò)細(xì)，往往存在著這樣的情況，即發(fā)動(dòng)機(jī)研制部門著重于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，降低機(jī)械損失，以減少燃料消耗；底盤研制部門則著重提高傳動(dòng)效率，降低運(yùn)行阻力 等。這些工作無(wú)疑是很重要的，但如果不將發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤視為一個(gè)整體進(jìn)行合理匹配，任何一個(gè)總成的性能改進(jìn)完全有可能由于與其它總成的匹配不當(dāng)而造成整體的性能未獲得應(yīng)有的改進(jìn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，目前國(guó)產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用工況多數(shù)是遠(yuǎn)離其最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)域，未能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的最佳匹配。因此，通過(guò)合理匹配汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)提高汽車動(dòng)力性，同時(shí)降低燃料消耗，從而提高汽車運(yùn)輸效率，是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題。 仿真分析優(yōu)化技術(shù)及其發(fā)展 優(yōu)化設(shè)計(jì)是 60 年代初發(fā)展起來(lái)的一門新學(xué)科，它是將最優(yōu)化原理和計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域， 為工程設(shè)計(jì)提供一種重要的科學(xué)設(shè)計(jì)方法。利用這種新的設(shè)計(jì)方法，人們就可以從眾多的設(shè)計(jì)方案中尋找出最佳設(shè)計(jì)方案，從而大大提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。因此優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的一個(gè)重要領(lǐng)域，它已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門。 人們?cè)谧鲆磺泄ぷ鲿r(shí)，總希望所選用的方案是一切可能方案中最好的，這就是最優(yōu)化問(wèn)題。最優(yōu)化技術(shù)是研究和解決最優(yōu)化問(wèn)題的一門學(xué)科，它研究和解決如何在一切可能的方案中尋求最優(yōu)化的方案。換言之，最優(yōu)化技術(shù)研究和解決兩大類問(wèn)題：如何將最優(yōu)化問(wèn)題表示成數(shù)學(xué)模型；如何根據(jù)數(shù)學(xué)模型盡快地求出其最優(yōu)解。 按處理最優(yōu)化 問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法的不同，最優(yōu)化技術(shù)發(fā)展可分為兩個(gè)階段，第二次世界大戰(zhàn)以前，處理最優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法主要是古典的微分上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 6 法和變分法。第二次世界大戰(zhàn)中，由于軍事上的需要產(chǎn)生了運(yùn)籌學(xué)，提出了大量不能用上述古典方法解決的最優(yōu)化問(wèn)題，從而產(chǎn)生了如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等新的方法。此后，最優(yōu)化的理論和方法逐漸得到豐富和發(fā)展。特別從 60 年代以來(lái)，最優(yōu)化技術(shù)發(fā)展迅速，成為一門新興的學(xué)科，而且得到了廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)開(kāi)始從事這方面的研究與應(yīng)用比較晚。雖然起步較晚，但其進(jìn)展的速度卻是十分驚人的。無(wú)論在機(jī)構(gòu)綜合、通用機(jī)械零 部件設(shè)計(jì)，還是在各種專業(yè)機(jī)械和工藝裝備的設(shè)計(jì)都由于采用了最優(yōu)化技術(shù)而取得了顯著成果。汽車工業(yè)的新技術(shù)不斷引進(jìn)和采用，特別是汽車 CAD、 CAE、 CAM一體化的進(jìn)步，為我國(guó)汽車工業(yè)形成獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)能力創(chuàng)造了良好的條件，提高了工程技術(shù)人員的素質(zhì)和水平，其中汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法也得到了推廣和普及。促進(jìn)最優(yōu)化技術(shù)迅速發(fā)展的主要原因是： 1) 近代科技與生產(chǎn)發(fā)展的需要。隨著工程與技術(shù)的復(fù)雜化、大型化與精度化，新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也日益縮短。與此相適應(yīng)，迫切需要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、尋找最優(yōu)化方案 、縮短設(shè)計(jì)周期，這就促使最優(yōu)化技術(shù)迅速發(fā)展。 2) 電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展為最優(yōu)化技術(shù)提供了有力的手段。由于最優(yōu)化技術(shù)是要在一切可能的方案中尋求最優(yōu)化的方案，往往需要進(jìn)行大量的計(jì)算。若沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)而用人工進(jìn)行計(jì)算，不僅工作量很大，且有時(shí)也是難以實(shí)現(xiàn)的。而有了計(jì)算機(jī)這一有效的計(jì)算工具，就使最優(yōu)化技術(shù)得以迅速發(fā)展。 運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科產(chǎn)生了十分深上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 7 刻的影響，使許多過(guò)去無(wú)法解決的關(guān)鍵性問(wèn)題獲得了重大突破，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)作為一種新興的技術(shù)，盡管目前還不很完善，有 許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究探索，但可以預(yù)見(jiàn)，隨著現(xiàn)代技術(shù)的許速發(fā)展，最優(yōu)化技術(shù)將在汽車行業(yè)中獲得更廣泛更有效的應(yīng)用與發(fā)展。 傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車的重要部分，優(yōu)化技術(shù)在這方面也得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)傳動(dòng)系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的主要有兩方面：取得令人滿意的汽車動(dòng)力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性能；得到一個(gè)令駕駛員滿意的操作方式。 目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于這方面的研究工作主要包括： 1) 開(kāi)發(fā)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算程序來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)系各參數(shù)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)不同參數(shù)模擬計(jì)算，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行比較，選擇比較合理的傳動(dòng)系參數(shù)。 2) 利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論，對(duì)傳動(dòng)系參數(shù) 進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到保證汽車動(dòng)力性的前提下，燃料經(jīng)濟(jì)性最小的目的。 運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)對(duì)傳動(dòng)系參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是伴隨著優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。其優(yōu)化過(guò)程基本上是圍繞著汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行的。這就避免了利用模擬程序優(yōu)化的盲目性，使優(yōu)化過(guò)程的目的性增強(qiáng)。 運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科產(chǎn)生了十分深刻的影響，使許多過(guò)去無(wú)法解決的關(guān)鍵性問(wèn)題獲得了重大突破，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)作為一種新興的技術(shù)，盡管目前還不很完善，有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究探索，但可以預(yù)期，隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅速發(fā) 展，最優(yōu)化技術(shù)將在汽車行業(yè)中獲得更廣泛更有效的應(yīng)用與發(fā)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 8 展。 MATLAB軟件簡(jiǎn)介 MATLAB 語(yǔ)言的首創(chuàng)者 Cleve Moler 教授在數(shù)值分析，特別是在數(shù)值線性代數(shù)的領(lǐng)域中很有影響。他曾在密西根大學(xué)、斯坦福大學(xué)和新墨西哥大學(xué)任數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授。 1980 年前后，時(shí)任新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)系主任的 Moler教授在講授線性代數(shù)課程時(shí)，發(fā)現(xiàn)用其他高級(jí)語(yǔ)言編程極為不便，便構(gòu)思并開(kāi)發(fā)了 MATLAB，這一軟件利用了他研制的、在國(guó)際上頗有影響的 EISPACK（基于特征值計(jì)算的軟件包）和 LINPACK（線性代數(shù)軟件包）兩個(gè)軟 件包中可靠的子程序，用 Fortran語(yǔ)言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)。 所謂交互式語(yǔ)言，是指用戶給出一條命令，立刻就可以得出該命令的結(jié)果。該語(yǔ)言無(wú)需像 C和 Fortran 語(yǔ)言那樣，首先要求使用者去編寫源程序，然后對(duì)之進(jìn)行編譯、連接，最終形成可執(zhí)行文件。這無(wú)疑會(huì)給使用者帶來(lái)極大的方便。在 MATLAB 下，矩陣的運(yùn)算變得異常的容易，所以它一出現(xiàn)就廣受歡迎，這一系統(tǒng)逐漸發(fā)展、完善，逐步走向成熟，形成了今天的模樣。 早期的 MATLAB 只能做矩陣運(yùn)算；繪圖也只能用極其原始的方法，即用星號(hào)描點(diǎn)的形式 畫(huà)圖；內(nèi)部函數(shù)也只提供了幾十個(gè)。但即使其當(dāng)時(shí)的功能十分簡(jiǎn)單，當(dāng)它作為免費(fèi)軟件以來(lái)，還是吸引了大批的使用者。 目前， MATLAB 已經(jīng)成為了國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具，現(xiàn)在的 MATLAB 已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的、全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言了，有人稱他為“第上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SJ 汽車 的動(dòng)力性仿真分析 9 四代”計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它在國(guó)內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。MATLAB語(yǔ)言的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決方法。另外，很多長(zhǎng)期以來(lái)對(duì) MATLAB 有一定競(jìng)爭(zhēng)能力的軟件（如 MatrixX） 已經(jīng)被 The MathWorks 公司吞并，所以可以預(yù)見(jiàn)，在科學(xué)運(yùn)算與系統(tǒng)仿真領(lǐng)域 MATLAB語(yǔ)言將長(zhǎng)期保持其獨(dú)一無(wú)二的地位。 圖 MATLAB 程序界面 本次優(yōu)化設(shè)計(jì)使用的 MATLAB軟件是最新的 MATLAB （圖 ），MATLAB 是一個(gè)高度集成的軟件系統(tǒng)，它集科學(xué)與工程計(jì)算、圖形可視化、圖像處理、多媒體處理于一身，并提供了實(shí)用的 Windows 圖形界面設(shè)計(jì)方法。所以該 MATLAB 版本在航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生