【文章內(nèi)容簡介】 價(jià)，同時(shí)也確定最佳s值。 （37）式中 為總體的均值。 變速器換擋規(guī)律模型 汽車換擋規(guī)律的處理機(jī)械變速器是否需要換擋，取決于駕駛員對汽車行駛條件以及對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的判斷。在行駛中，首先駕駛員應(yīng)嚴(yán)格遵守道路環(huán)境對速度的限制；其次在未達(dá)到對速度的限制時(shí)，可以充分發(fā)揮汽車的動(dòng)力性；在滿足上述兩條件時(shí)，應(yīng)考慮汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，盡量利用高擋行駛。一般來說，確定換擋規(guī)律時(shí)應(yīng)滿足兩個(gè)條件： （1）選擇最佳的擋位及換擋時(shí)機(jī)，使汽車具有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 （2）在一般道路條件下，要盡量減少換擋次數(shù)，使換擋穩(wěn)定可靠，并盡量減少在某些道路條件下相鄰兩擋間不斷循環(huán)換擋的現(xiàn)象。 最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律最佳動(dòng)力性換擋規(guī)律應(yīng)用于動(dòng)力性模擬計(jì)算中，它認(rèn)為汽車盡可能在較低擋位行駛?，F(xiàn)在關(guān)鍵問題是是換擋點(diǎn)的選擇，目前有兩種判斷法：一種是以同一車速下各擋加速度的大小作為換擋依據(jù)；另一種是以同一車速下各擋動(dòng)力的大小作為換擋依據(jù)。在模擬計(jì)算中，對駕駛員換擋規(guī)律規(guī)定：(1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于其最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，由高擋換入低擋。(2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于其最大轉(zhuǎn)速時(shí)，由低擋換入高擋。(3)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速介于其最大和最小轉(zhuǎn)速之間時(shí)，若高擋加速度大于低擋加速度時(shí)，應(yīng)由低擋換入高擋。 最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律 最佳經(jīng)濟(jì)性的換擋規(guī)律應(yīng)用于燃油經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算中。目前也有兩種判斷法，一種是在汽車加速度大于零情況下，盡可能采用高擋行駛；另一種是以發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率作為換擋依據(jù)，保證汽車總是以使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率最小的擋位行駛。 在模擬計(jì)算中，對駕駛員換擋規(guī)律規(guī)定：(1)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于其最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，由高擋換入低擋。(2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于其最大轉(zhuǎn)速時(shí)，由低擋換入高擋。(3)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速介于其最大和最小轉(zhuǎn)速之間時(shí)，若高擋加速度大于零時(shí)，應(yīng)由低擋換入高擋。(4)當(dāng)行駛阻力大于驅(qū)動(dòng)力時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，則不換擋，反之應(yīng)換入低擋。4 汽車傳動(dòng)系參數(shù)的匹配 動(dòng)力性參數(shù)計(jì)算整車的性能計(jì)算是最終確定汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配評價(jià)體系的基礎(chǔ)，由于我們在第二章中詳細(xì)討論了發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立方法，以此本節(jié)的重點(diǎn)放在動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的仿真計(jì)算。 汽車動(dòng)力性模擬計(jì)算設(shè)變速器置于第k擋；，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； （41）2. 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性模型，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩； （42）3. 計(jì)算汽車空氣阻力； （43）4. 計(jì)算汽車驅(qū)動(dòng)力； （44）5. 則第k擋、速度時(shí)，則最大動(dòng)力因數(shù)為： （45） 各檔最大爬坡度的計(jì)算設(shè)各檔的最大爬坡角為，則有： （46）然后再根據(jù)換算成最大爬坡度。式中： 。 最高車速的計(jì)算汽車最高車速是指在良好水平路面上汽車所能達(dá)到的最高速度，根據(jù)汽車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡圖，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力(直接檔或最高檔)與汽車行駛阻力曲線相交點(diǎn)處的車速，便是汽車最高車速。若無交點(diǎn)，則發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的車速則為最高車速。變速箱置于k檔。設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)對應(yīng)的車速為初選最高車速，并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)最高車速對應(yīng)的最高車速。 （47） （48）計(jì)算此時(shí)汽車的行駛阻力． （49） (410）其中計(jì)算此時(shí)驅(qū)動(dòng)力 (411)其中為變速器傳動(dòng)比；為主減速器傳動(dòng)比；r為車輪半徑；為傳動(dòng)效率 計(jì)算此時(shí)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力的差值D： (412)如果D小于預(yù)先給定的值，則可認(rèn)為此時(shí)車速為最高車速，而如果D的絕對值大于，則需要根據(jù)正負(fù)號(hào)對v進(jìn)行一定的步長的加減進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，并最終取得滿意的結(jié)果，值得注意的是最終結(jié)果需要與進(jìn)行比較，若，則最高車速應(yīng)為。汽車的加速性能可用它在水平良好路面上行駛時(shí)能產(chǎn)生的加速度來評價(jià)。由汽車的行駛可以得到： (413)而由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，汽車從加速到時(shí)所需的時(shí)間為： (414)此時(shí)加速時(shí)間可通過計(jì)算機(jī)用圖解計(jì)分法求出。式中：是旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。 等速行駛工況燃油消耗量計(jì)算根據(jù)等速行駛車速及阻力率P，在萬有特性圖上可確定相應(yīng)的燃油消耗率b，從而計(jì)算出以該車速等速行駛時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的燃油消耗量(mL/s)為 (415)式中，b為燃油消耗率 [g/(kwh)]；g為重力加速度，,。整個(gè)等速過程行經(jīng)s（m）行程的燃油消耗量（mL）為： (416)折合成等速百公里燃油消耗量（L/100km）為： (417) 等加速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算在汽車加速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還要提供為克服加速阻力所消耗的功率．若加速度為則發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率P(kW)應(yīng)為 (418)下面計(jì)算由以等加速度加速行駛至的燃油消耗量，把加速過程分離成若干區(qū)間，例如按加速度每增加1km/h為一個(gè)小區(qū)間，每個(gè)區(qū)間的消耗量可根據(jù)其平均的單位時(shí)間燃油消耗量與行駛時(shí)間之積來求得。各區(qū)間起始或終了車速所對應(yīng)時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量，可根據(jù)相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與燃油消耗率求得 (419)而汽車行駛速度每增加1km/h所需時(shí)間(s)為 (420)從行駛初速加速至所需燃油量（ml）為 (421)式中，為行駛初速時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量（mL/s）；為車速為時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量（mL/s）。由車速再增加1km/h所需的燃油量（mL）為 (422)式中，為車速為時(shí)，即時(shí)刻的單位時(shí)間燃油消耗量（mL/s）。依次，每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量為 (423) (424)整個(gè)加速過程的燃油消耗量為 (425)或?yàn)椋? (426) 加速區(qū)間內(nèi)汽車行駛的距離（m）為 (427) 等減速行駛工況燃油消耗量的計(jì)算減速行駛時(shí)，油門松開并進(jìn)行輕微制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于強(qiáng)制怠速狀態(tài)，其油耗量為正常怠速油耗。所以，減速工況燃油消耗量等于減速行駛時(shí)間與怠速油耗的乘積．減速時(shí)間(s)為 (428)式中：，為起始及減速終了的車速；為減速度；則減速過程燃油消耗量（mL）為 (429)式中：為怠速燃油消耗率（mL/s）。 怠速停車時(shí)的燃油消耗量若怠速停車時(shí)間，則燃油消耗量（mL）為： (430) 整個(gè)循環(huán)工況的百公里燃油消耗量對于由等速，等加速，等減速，怠速停車的行駛工況組成的循環(huán)，如我國貨車六工況法，其整個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的百公里燃油消耗量(L／100km)為 (431)輸入汽車參數(shù)輸入工況參數(shù)工況是否滿足下一工況開始下一工況檔位選擇狀況判斷計(jì)算不同工況油耗完成 燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計(jì)算程序流程圖開始輸入原始數(shù)據(jù)輸入傳動(dòng)系參數(shù)的組合確定設(shè)計(jì)指標(biāo)約束調(diào)入子程序計(jì)算結(jié)果是否滿意輸出結(jié)果結(jié)束 傳動(dòng)系參數(shù)匹配程序流程圖 貨車傳動(dòng)系匹配的數(shù)學(xué)模型快速匹配的目的是找出最佳匹配，首先要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對功率和比功率的要求，確定符合強(qiáng)度要求的變速箱和后橋以及符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的車輪。然后再進(jìn)行匹配分析。匹配過程首先需要確定匹配指標(biāo)以及整車設(shè)計(jì)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，然后根據(jù)各種傳動(dòng)系的組合計(jì)算并得到綜合匹配指標(biāo)比較好，而且要求符合整車設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)系組合，供設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況做出具體的選擇。確定傳動(dòng)系匹配指標(biāo) (432)式中： 貨車3080km/h的最高檔或直接檔加速時(shí)間。 基于實(shí)際運(yùn)行工況的綜合油耗。 ，汽車動(dòng)力性燃油經(jīng)濟(jì)性的加權(quán)系數(shù)。本章討論貨車傳動(dòng)系參數(shù)快速匹配的原理和方法，首先我們詳細(xì)的分析了汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算方法，以及如何在計(jì)算中進(jìn)行模擬仿真計(jì)算，然后提出了基于實(shí)際運(yùn)行工況的貨車傳動(dòng)系匹配的綜合指標(biāo)以及傳動(dòng)系匹配的數(shù)學(xué)模型，完成了程序流程圖的開發(fā)。通過以上內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員就可以在汽車的總體設(shè)計(jì)中，快速而且準(zhǔn)確的找出符合整車性能設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)系組合，提高了工作效率。5 貨車動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與汽車使用工況匹配的好壞直接關(guān)系到汽車動(dòng)力性能的發(fā)揮和燃油經(jīng)濟(jì)性的好壞。汽車燃油經(jīng)濟(jì)性是汽車最重要的性能之一，要想使汽車燃油經(jīng)濟(jì)性最好，首先要求發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量最小，同時(shí)還要求在實(shí)際行駛時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總是處于在燃油消耗率較小的經(jīng)濟(jì)區(qū)域內(nèi)工作。要做到這一點(diǎn)，主要是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的合理匹配。目前，在實(shí)際應(yīng)用中求解優(yōu)化問題的算法很多，下面簡單介紹幾類。（1）單純形法單純形法是利用比較簡單幾何圖形各頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值，在連續(xù)改變幾何圖形的過程中，逐步以目標(biāo)函數(shù)值較小的頂點(diǎn)取代目標(biāo)函數(shù)值最大的頂點(diǎn)，而求優(yōu)點(diǎn)的方法，屬于直接法。（2）罰函數(shù)法 罰函數(shù)法對應(yīng)于在拉格朗日法中取乘子 （51） 待優(yōu)化的函數(shù)為 （52）它只取決于優(yōu)化函數(shù)x，而不再與有關(guān)。通過變分即得極小值的必要條件 （53）由于為獨(dú)立變分，因而 （54）（3）拉格朗日法 這是處理帶有約束條件的優(yōu)化方法最常用的方法之一。對于帶有不等式約束的優(yōu)化問題 （55）可引用如下的拉格朗日函數(shù)： （56）將帶約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成無約束的優(yōu)化問題 （57）優(yōu)化變量變?yōu)閤。確定極小值點(diǎn)的必要條件為 （58）由于上式對任意的獨(dú)立變量和都成立，因而