【正文】 然后對之進(jìn)行編譯、連接，最終形成可執(zhí)行文件。但即使其當(dāng)時的功能十分簡單，當(dāng)它作為免費(fèi)軟件以來，還是吸引了大批的使用者。 圖 MATLAB 程序界面 本次優(yōu)化設(shè)計使用的 MATLAB軟件是最新的 MATLAB （圖 ），MATLAB 是一個高度集成的軟件系統(tǒng)，它集科學(xué)與工程計算、圖形可視化、圖像處理、多媒體處理于一身，并提供了實用的 Windows 圖形界面設(shè)計方法。設(shè)計力求標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，盡量考慮變型的要求，以達(dá)到實用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、舒適的要求。 （ 2） 符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī) ； 貫徹“三化”要求。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 11 汽車的型式是指其軸數(shù)、驅(qū)動型式、布置型式 以及車身或駕駛室型式而言。雙軸汽車前后軸總負(fù)荷一般不大于190KN，而三軸汽車前后軸總負(fù)荷不超過 320KN。 汽車布置型式的選擇 汽車的布置型式是指發(fā)動機(jī)、驅(qū)動軸和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點而言。 3. 主要總成結(jié)構(gòu)型式的選用和簡要說明 發(fā)動機(jī) 本車采用直列六缸增壓水冷式發(fā)動機(jī)，采用水冷式的好處：容易保持發(fā)動機(jī)在均勻的適當(dāng)溫度下，延長發(fā)動機(jī)壽命；由于潤滑油溫度低，不需要機(jī)油冷卻裝置；發(fā)動機(jī)緊湊適于車輛安裝，噪音 小，冷卻風(fēng)扇動力消耗小，車輛暖氣和除霜裝置簡單。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 14 變速器 傳動系中最主要的變速裝置就是變速器。 傳動軸 在發(fā)動機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸的軸線相對位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬向傳動軸。此時，驅(qū)動橋、驅(qū)動上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 15 車輪均屬簧下質(zhì)量。 循環(huán)球式效率高，可達(dá) 80％，齒輪齒條式一般，而蝸桿滾輪式和蝸桿指銷式則很小。除車輪制動器外，還在后輪上裝有手制動的駐車系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)有自我潤滑作用。 踏板、油箱以及備胎等的布置 離合器踏板、制動踏板和油門踏板，布置在地板凸包與車身內(nèi)側(cè)壁之間。 本車將備胎布置在車架前部。 （ 1） .軸距 L 軸距短些，車輛本身就輕些；最小轉(zhuǎn)彎半徑也短；而縱向通過角卻大，通過性好。一般來說，裝載量越大，軸距也越長；而機(jī)動性要求高，軸距則應(yīng)取短些。我國法規(guī)規(guī)定總高不大于 4m。 本車的外型尺寸如下： 長： 11490mm， 車身寬： 1690mm，保險杠寬： 1718mm，高： 3230mm 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 （ 1） .汽車的裝載質(zhì)量（簡稱裝載量）和載容 量： 汽車的裝載量 em 是根據(jù)行業(yè)產(chǎn)品規(guī)化的系列，考慮到汽車的用途和使用條件，以及工廠生產(chǎn)條件等因素而確定的。 本車的整車整備質(zhì)量 om ＝ 11595kg （ 3） .汽車總質(zhì)量 am 的確定 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 19 汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質(zhì)量。所以在總體設(shè)計時對軸荷分配有一定的要求：應(yīng)使輪胎磨損均勻，因此，希望滿載時每個輪胎負(fù)荷大致相等。同時，為防止在潮濕路面上發(fā)生測滑事故，空載時其后軸負(fù)荷應(yīng)大于 46％。（參考表 ） （ 2）最高車速 maxaV maxaV 主要根據(jù)汽車用途、公路條件及有無安全措施和發(fā)動機(jī)功率大小來確定。在比較不同國家車型的比功率時，應(yīng)注意各國內(nèi)燃機(jī)功率測定標(biāo)準(zhǔn)的差異。客車由 0－ 70km/h的時間為 33－ 65s。 表 汽車動力性參數(shù)范圍 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 21 汽車類型大型客車 ? m 直接檔最大動力因數(shù) maxOD － I 檔最大動力因數(shù) ImaxD － 最高車速 1max /aV km h?? 85～ 120 比功率 / /aPmkw t 6～ 20 比扭矩 / /aTmN m t 49～ 73 燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，是指在水平的水泥或瀝青路面 上以經(jīng)濟(jì)車速滿載行駛的百公里耗油量（單位為 L/100km）而言，其數(shù)值越大，經(jīng)濟(jì)性越差。這個數(shù)值越大，汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性就越好。 minD 汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑 minD 是汽車機(jī)動性的主要指標(biāo)之一。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 22 在總體設(shè)計中確定通過性參數(shù)有以下幾項：最小離地間隙 minh ，接近角 1? ，離去角 2? 和縱向通過半徑 1? ?！?20176?！?3176。 （ 3）制動前俯角 當(dāng)汽車以 減速度制動時，車身的前俯角不大于 176。此次設(shè)計由于總質(zhì)量大于 ，因此制動初車速在 30km/h時，總制動距離 tS 小于 10m，并且制動初車速在 50km/h 時，制動減速度 j 大于 。根據(jù)我國國情，汽車空調(diào)參數(shù)在夏季有以下要求：車內(nèi)溫度對轎車不得大于 26C? ,旅游客車不得大于 27C? ，小型客車和貨車駕駛室不得大于 29C? ；各類車的相對濕度應(yīng)在 50％～ 60％，每人得新鮮空氣為 311 /mh。 4) 在圓柱體的中心面上基準(zhǔn)面上建一草圖，內(nèi)建一矩形，尺寸如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 24 圖 倒檔軸卡槽草圖的建立 5) 在草圖上建立矩形后，選擇 Extruded Body， 按操作提示拾取圖 中閉合矩形 進(jìn)行前后，前后拉伸量可選擇 30mm進(jìn)行拉伸。 圖 倒檔齒輪初步建模效果圖 表 倒檔齒輪各部分尺寸匯總表 齒圈 1（右） 齒圈 2（左） 模數(shù)（ m） 齒數(shù)（ z） 21 23 分度圓直徑 )( mzd? 齒頂圓直徑 )2( mmzda ?? 齒根圓直徑 )( mmzd f ?? 齒厚 s )2/( ?ms? 2) 在圓柱體的一端建立一個直徑為 42mm的通孔，并在孔的兩端進(jìn)行?451? 的倒斜角。 根據(jù)上述齒輪的參數(shù)可以建立出如圖 圖 倒檔齒輪單齒的建立 2) 對先前建立的齒輪齒形的草圖進(jìn)行拉伸，選擇 Extruded Body 命令，按操作提示拾取圖 中閉合的齒輪齒形 進(jìn)行拉伸，左端向右拉伸23mm，右端向左拉伸 24mm。 圖 變速器倒檔齒輪 倒檔軸的裝配 由于倒檔軸和倒檔齒輪均是按 x 軸方向建立，所以他們的中心是共線的，在裝配過程中可以運(yùn)用最簡單的同軸裝配原理，直接將倒檔齒輪插入倒檔軸，由于先前在建立倒檔軸第三步時已經(jīng)考慮到裝配并建立了一個基準(zhǔn)面，定位過程中可將右端（ 21 齒的齒圈）的右側(cè)端面與倒檔軸中部建立的基準(zhǔn)面重合，即可完成整個倒檔軸的裝配過程。 3) 在所建立模型的一端建立一個直徑為 36mm，深度為 50mm的簡單孔。39。 8) 使用旋轉(zhuǎn)陣列， 按操作提示 以 X 軸為旋轉(zhuǎn)中心，對先前完成的接合齒直齒圓柱齒輪單齒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)陣列排列（ 26齒）。521128? （螺旋角），而后即可延建立的基準(zhǔn)軸方向拉伸 ，可以建立斜齒圓柱齒輪的單齒（圖 ）。 圖 變速器第一軸總成 變速器第二軸的建模 第二軸的建模 1) 進(jìn)入 UG 界面后，以 x 軸為長度方向，依次建立圓柱體。39。56124? 39。 2) 對建立的齒輪齒形的草圖進(jìn)行拉伸，選擇 Extruded Body 命令， 按操作提示拾取閉合齒輪齒形 進(jìn)行拉伸。56124? （螺旋角），可以按照該基準(zhǔn)軸的方向進(jìn)行拉伸。 2) 在圓柱體兩個端面建立 ?451? 的倒角（圖 ）。 6) 使用旋轉(zhuǎn)陣列， 按操作提示 以 X 軸為旋轉(zhuǎn)中心，對先前建立單齒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)陣列排列（ 26 齒），完成后運(yùn)用布爾減操作形成內(nèi)齒輪（圖 ）。 10)對 6 個孔進(jìn)行倒斜角，斜度應(yīng)該與鎖銷的錐度相同。完成后的第二軸總成的建模如圖 。）。但目前速比小于 l 的超速檔變速器日益增多。綜合考慮驅(qū)動橋主傳動比和變速器一檔速比的限制，滿足高平均車速和維持加速能力、最大爬坡能力和發(fā)動機(jī)處于最省油區(qū)工作而設(shè)置超速檔。 變速器檔位數(shù)和各檔位傳動比的確定 變速器的檔位數(shù)取決于車輛動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求和換檔的方便性、傳動系的類型以及變速器總成系列化和通用化要求。轎車在 10年前也由初產(chǎn)時的四檔變速器改為五檔變速器。 變速器各檔速比的確定應(yīng)考慮加速性能好、換檔方便、相鄰檔位牽引力變化平滑及易于改變速比成多種產(chǎn)品等問題。 利 用上述公式，所繪發(fā)動機(jī)外特性中的功率曲線見圖 。從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點出發(fā)，汽車的動力性主要可由三方面的指標(biāo)來評定，即：汽車的最高車速、汽車的加速時間、汽車能爬上的最大坡度。 為了清楚而形象地表現(xiàn)汽車行駛時的受力情況及其平衡關(guān)系，將汽車的驅(qū)動力與行駛阻力作在一副圖中，稱為汽車驅(qū)動力－行駛阻力平衡圖。 maxaV 最高車速是指在水平良好的路面（混凝土或瀝青）上汽車能達(dá)到的最高車速。常用原地起步加速時間與超車加上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 44 速時間來表明汽車的加速能力。顯然，最大爬坡度是指Ｉ檔最大爬坡度。39。 等速百公里燃油消耗量與循環(huán)行駛試驗工況燃油消耗量是兩種普遍得到國際公認(rèn)的評價指標(biāo)。 根據(jù)等速行駛車速 au 及阻力功率 P，在萬有特性圖上（利用差值法）可確定相應(yīng)的燃油消耗率 b，從而計算出以該車速等速行駛時單位時間內(nèi)的燃油消耗量（ ml/s）為 gPbQt ???????????????????????? （ ） 式中， b 為燃油消耗率 )]/([ hkWg ? , ? 為燃油的密度（ kg/L） , g 為重力加速度（ 2/sm ） , 汽油的 g? 可取 ~,柴油可 取為 。減速時間（ s）為 daadtduuut32 ?? ????????????????????? （ ） 式中，ddtdu 為減速度（ 2/sm ）； 2au 、 3au 為起始及減速終了的車速（ km/h） 減速過程燃油消耗量（ ml）為 idaaid Qdtduuut32 ???? ?????????????????? （ ） 式中， iQ 為怠速燃油消耗率（ ml/s）。汽車動力性燃料經(jīng)濟(jì)性的綜合評價指標(biāo)，應(yīng)該能定量反映汽車動力傳動系統(tǒng)匹配的程度，能夠反映出發(fā)動機(jī)動力性與燃料經(jīng)濟(jì)性的發(fā)揮程度，能夠提示汽車實際行駛工況所對應(yīng)的發(fā)動機(jī)工況與其理想工況的差異，能夠提示動力傳動系統(tǒng)改善的潛力和可能的途徑。 2) 經(jīng)濟(jì)性能發(fā)揮程度的評價指標(biāo) —— 有效效率利用率 有效效率利用率為發(fā)動機(jī)常用工況平均有效效率與經(jīng)濟(jì)區(qū)有效效率的比值。這個指標(biāo)把發(fā)動機(jī)和底盤的固有特性與汽車實際行駛條件相接合，既反映汽車具有的能力，又反映了汽車的實際使用效果，因此用它作為汽車動力傳動系統(tǒng)合理匹配綜合評價指標(biāo)，既反映汽車動力傳動系統(tǒng)與使用工況的匹配程度，又能提示動力傳動系統(tǒng)改善的潛力和途徑。由于 0i 增大，汽車后備功率雖增大了，但在等速行駛時，發(fā)動機(jī)負(fù)荷率卻降低，一般發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率在９０％左右時經(jīng)濟(jì)性最佳，隨著負(fù)荷率的減少，燃料消耗率逐漸增加。這樣，一方面可以 在相同的道路條件與車速下，發(fā)動機(jī)的后備功率小，負(fù)荷率高，燃料消耗率低。因此，為滿足汽車的最大爬坡要求，汽車的最大牽引力應(yīng)為： ??? s inco s01m a x GGfr iiM Tge ?? ??????????????? （ ） 式中 maxeM —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ mN? ）； 1gi —— 變速器Ｉ檔傳動比； 0i —— 驅(qū)動橋主減速器傳動比； T? —— 傳動系效率； ｒ —— 車輪滾動半徑（ｍ）； ? —— 道路坡道角； Ｇ —— 汽車總重（Ｎ）； ｆ —— 滾動阻力系數(shù)。 表 汽車各參數(shù)值的匯總 表 車輪半徑 ( r ) 滾動阻力系數(shù)（ f） 空氣阻力系數(shù)（ DC ） 迎風(fēng)面積（ A） 5 2m 整車總質(zhì)量（ m） 9290kg 9290kg 傳動系機(jī)械效率 （ T? ） 附著系數(shù)（ ? ） 最大扭矩（ maxeM ） 353 mN? (n=1300r/min) 最大爬坡度（ maxi ） 28% ( ? ) 最大道路阻力系數(shù)（ max? ） 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ n） 3000r/min 飛輪轉(zhuǎn)動慣量（ fI ） 2mkg? 二前輪轉(zhuǎn)動慣量（ 1wI ） 2mkg? 四后輪轉(zhuǎn)動慣量（ 2wI ） 2mkg? 驅(qū)動輪法向反作用力（ ?z ） 67914 N 重力加速度（ g） kgN/ 怠速油耗（ idQ ） 由于最高檔為直接檔（ 15?gi ）， 變量 5X 也就是代表了驅(qū)動橋主減速器的傳動比 0i 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 54 eP 為發(fā)動機(jī)凈功率 kW ， eP 可以按照以下公式計算 )(1 wfTe