【正文】 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)。 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。 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)。 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。 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。但目前速比小于 l 的超速檔變速器日益增多。 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 ）。56124? 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）。 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。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 。 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? ?？蛙囉?0－ 70km/h的時間為 33－ 65s。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。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。液壓系統(tǒng)有自我潤滑作用。 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。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。 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。其優(yōu)化過程基本上是圍繞著汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行的。無論在機(jī)構(gòu)綜合、通用機(jī)械零 部件設(shè)計，還是在各種專業(yè)機(jī)械和工藝裝備的設(shè)計都由于采用了最優(yōu)化技術(shù)而取得了顯著成果。 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 5 在汽車研制工作中，由于專業(yè)分工過細(xì)，往往存在著這樣的情況，即發(fā)動機(jī)研制部門著重于改善發(fā)動機(jī)的工作過程，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效率，降低運(yùn)行阻力 等。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 1 提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有 摘 要 本文首先對金龍客車的底盤的設(shè)計原則和要求進(jìn)行了分析。這些工作無疑是很重要的，但如果不將發(fā)動機(jī)和底盤視為一個整體進(jìn)行合理匹配，任何一個總成的性能改進(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)。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，為我國汽車工業(yè)形成獨(dú)立自主開發(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)計理論和方法也得到了推廣和普及。這就避免了利用模擬程序優(yōu)化的盲目性，使優(yōu)化過程的目的性增強(qiáng)。所以該 MATLAB 版本在航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程等各行各業(yè)中都有極廣泛的應(yīng)用。而本車前后軸（滿載）為 6000/10500kg，故本車采用二軸。所以在 本次設(shè)計中采用十字軸萬向傳動軸。液壓制 動的主要特點是過度受熱后，部分制動液汽化，在管路中形成氣泡，嚴(yán)重影響液壓上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 16 傳輸，使制動效能降低，甚至完全失效，但它們廣泛用于轎車，輕型貨車上。 本客車的軸距 L＝ 5700mm 圖 軸距圖 （ 2）前后輪距 1B 和 2B 輪距大些，對增大車廂寬度與提高車身橫向穩(wěn)定性有利。本車為后軸為雙胎的雙軸汽車，其前后軸的負(fù)荷分配應(yīng)大致占 33％和 67％。也有 0－ 100km/h、 0－ 80km/h的評價指標(biāo)。本次大型客車設(shè)計最小離地間隙為220mm～ 370mm，接近角為 10176。并規(guī)定：在制動踏板力不大于 100N 條件下，總制動距離不得大于規(guī)定值的 120％。 3) 對完成的倒檔齒輪單齒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)陣列排列（左端 23 齒，右端 21 齒），已完成整個齒圈模型的建立。 9) 由于常嚙合齒輪是左旋的斜齒圓柱齒輪，所以必須在拉伸前建立一根基準(zhǔn)軸，該基準(zhǔn)軸應(yīng)偏于 X 軸左側(cè) 39。39。 7) 在圓柱端面上建立 3 個鎖銷（帶有錐角）以及 3個定位銷，鎖銷和定位銷以圓點為中心間隔圓周布置，每個相隔 ?60 。變速器采用超速檔的目的在于提高在良好路面上（如公路長途運(yùn)物）行駛時的平 均車速提高運(yùn)輸效率，而不是為獲得良好的加速性能，如某些柴油車與功率相同的汽油車相比，其發(fā)動機(jī)的特點是扭矩大而轉(zhuǎn)速低，若要使柴油車達(dá)到高車速，必須選擇較小的驅(qū)動橋主傳動比，但主傳動比小了。原則上按等比級數(shù)分配，可按下式確定， 公比，111? ??n kiq 最高檔為直接檔 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 40 211? ??n kiq 最高檔為超速檔 式中 n—— 變速器檔位數(shù) q 值一般為 實際上 換檔過程中由于外界阻力的影響，車速稍有下降，因此經(jīng)常是 54433221 ki kiki kiki kiki ki ??????????? ??????????????????? () 綜上所述，本車各檔傳動比數(shù)值如下 ?i ， ?i ， ?i ， ?i ， ?i ， 15?i 7. 汽車性能的評價指標(biāo) 發(fā)動機(jī)外 特性 發(fā)動機(jī)外特性一般指發(fā)動機(jī)外特性的轉(zhuǎn)矩曲線。在圖 ，汽車直接檔的驅(qū)動力曲線與 fFF?? 曲線的交點即為maxaV 。本次優(yōu)化使用的就是我國規(guī)定的貨運(yùn)汽車 6循環(huán)行駛試驗工況（ JB335283）。有效效率利用率能夠反映出發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性能發(fā)揮程度，其值越大，發(fā)動機(jī)與傳動系在經(jīng)濟(jì)性能方面匹配得越好。 同時，汽車的最大去動力應(yīng)等于或小于其在地面上的附著力： ?? ?Zr iiM Tge ?01m a x ???????????????????? （ ） 式中 ?z —— 驅(qū)動輪上的發(fā)向反作用力（Ｎ）； ? —— 道路附著系數(shù) 設(shè)計變量的確定 汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性除了與發(fā)動機(jī)的燃料熱值有很大關(guān)系之外，還同汽車傳動系的有效匹配有直接的影響。這就要求在保證汽車動力性的條件下，優(yōu)選變速器的傳動比，使汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性最佳。 其值越小，發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)在動力性能方面匹配得越好。燃油經(jīng)濟(jì)性好，可以降低汽車的使用費(fèi)用、減少國家對進(jìn)口石油的依賴性、節(jié)省 石油能源；同時也可以降低發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的二氧化碳排放量，起到防止地球變暖的巨大作用。當(dāng)驅(qū)動力大于行駛阻力時，汽車可以用剩下來的驅(qū)動力加速或爬坡。不過發(fā)動機(jī)功率大或車輛總重量輕的車輛可采用比功率小和總重量大的車輛少一些檔位數(shù)的變速器；功率和總重量相同的車輛，最高車速較低的可采用較最高車速較高的檔位數(shù)的變速器。 變速器最高檔速比 5gi 的確定 變速器的最高檔一般取為直接檔，即速比等于 l 。由于是直齒圓柱齒輪，拉伸時僅需按X 軸方向拉伸即可。39。 7) 對拉伸后的單齒進(jìn)行 ?451? 的倒斜角。 在兩端的圓柱體端面上建立草圖，畫出兩端直齒圓柱齒輪的齒形，根 據(jù)設(shè)計圖紙上的數(shù)據(jù)可 以計算的齒輪的各項參數(shù)，倒檔軸兩個齒輪的參數(shù)匯總見表 。制定制動性能指標(biāo)時還要參考有關(guān)安全性的國家標(biāo)準(zhǔn)。此次設(shè)計的大型客車的最小轉(zhuǎn)彎直徑應(yīng)取17m～ 22m。（參考表 ） （ 4）加速時間 汽車由原來起步加速到一定車速的時間是汽車加速性能的一項重要指標(biāo)。 本車 / 6 5 5 5 / 1 1 5 9 5 0 . 3 0 8m o e omm? ? ? ? ? （ 5）汽車的軸荷分配 軸荷分配適當(dāng)與否對汽車的只要使用性能和輪胎使用壽命有顯著影響。因此，確定軸距應(yīng)綜合考慮各方面的要求，在保證所設(shè)計車型的主要性能，裝載面積和軸荷分配等方面均得到滿足的前提下，把軸距設(shè)計得短些為宜。 液壓制動的優(yōu)點是：作用滯后時間較短（ － ），工作壓力高，可達(dá) 10－ 12MPa，因而輪缸尺寸小，可安裝載制動器內(nèi)部，直接作為制動蹄的張開機(jī)構(gòu)或制動塊的壓緊機(jī)構(gòu)，而不需要制動臂等傳動副，使之結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，機(jī)械效率高。變速器的最 高檔和最低檔速比、檔位數(shù)和各檔速比是變速器與車輛匹配的主要內(nèi)容。根據(jù)有關(guān)部門規(guī)定，公路允許車輛單后軸負(fù)荷為 130KN，雙后軸負(fù)荷為 240KN。另外，很多長期以來對 MATLAB 有一定競爭能力的軟件（如 MatrixX） 已經(jīng)被 The MathWorks 公司吞并，所以可以預(yù)見，在科學(xué)運(yùn)算與系統(tǒng)仿真領(lǐng)域 MATLAB語言將長期保持其獨(dú)一無二的地位。 運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)對傳動系參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是伴隨著優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。雖然起步較晚，但其進(jìn)展的速度卻是十分驚人的。 20xx 年，我國汽車發(fā)動機(jī)每百公里油耗的設(shè)計只比發(fā)達(dá)國家要高 10%到 15%，而平均單車年油耗的實際值是 噸，比美國高 10%，比日本要高出一倍。底盤 設(shè)計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。根據(jù)統(tǒng)計分析表明，目前國產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)使用工況多數(shù)是遠(yuǎn)離其最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)域，未能實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的最佳匹配。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。 運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計，對整個機(jī)械設(shè)計學(xué)科產(chǎn)生了十分深刻的影響，使許多過去無法解決的關(guān)鍵性問題獲得了重大突破，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。 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 10 第一部分 .客車的底 盤設(shè)計 2. 汽車形式的選擇 所選汽車的型號和根據(jù) 為了充分利用我國目前和將來的公路條件及汽車工業(yè)的現(xiàn)狀，使設(shè)計力求在提高車速的情況下，具有制造工藝簡單，對原型車部件利用率和通過性較高的特點，還要為客戶提供舒適性好，節(jié)約燃料，經(jīng)濟(jì)性好，且容量較大的大型客車。 ： 4 2 式汽車 結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，故在轎車和質(zhì)量小于 19t 的公路用車上廣泛應(yīng)用。（如圖） 1－十字軸軸承； 2－花鍵軸潤滑脂嘴； 3－裝配位置標(biāo)記； 4－花鍵防塵罩； 5－十字軸潤滑脂嘴； 6－凸緣叉 圖 十字軸萬向傳動軸 驅(qū)動橋 采用的驅(qū)動橋為非斷開式驅(qū)動橋。 一軸對一軸（ II）型制動分路系統(tǒng)是前軸制動器與后軸制動器各用一個回路。但輪距過大，使汽車總寬和總質(zhì)量增大，所以輪距不宜過大，必須與所要求的總寬相適應(yīng)。應(yīng)滿足汽車的動力性、通過性、操縱穩(wěn)定性等要求。國外還有原地起步加速行駛到一定距離，如 0－ 400m 所需的時間來比較加速能力。～ 40176。減速上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 23 度不得小于規(guī)定值的 80％。 4) 對齒輪兩端進(jìn)行倒斜角，尺寸分別為 ?451? ， ? ? ，至此即完成倒檔上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車 的動力性仿真分析 27 齒輪的建模。39。39。完成此步驟后的模型如下圖 。要使車輛獲得最大爬坡度和加速性能，則變速器其他各檔特別是第一檔的速比勢必加大，這將使變速器承受更大的負(fù)荷而變得尺寸過大。穩(wěn)定工況時外特性的轉(zhuǎn)矩曲線一般呈拋物線狀，并且為轉(zhuǎn)速的一元函數(shù)，因此采用最小二乘法曲線擬合法來描述。此時，驅(qū)動力和行駛阻力相等，汽車處于相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。 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 46 等速行駛工況燃油消耗量的計算 根據(jù)萬有特性曲線，可以確定發(fā)動機(jī)在一定轉(zhuǎn)速 n、發(fā)車一定功率 eP時的燃油消耗率 b。 3) 汽車動力傳動系統(tǒng)匹配的綜合指標(biāo) —— 汽車能量利用率 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