【正文】 2． 空氣阻力系數(shù) DC 。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)，載貨汽車迎風(fēng)面積應(yīng)為前輪距乘上車高。 C． 輪胎型號 規(guī)格： ， 共 10 個。 ) 25／ 23 質(zhì) 量 參 數(shù) 整備質(zhì)量 (底盤 )(kg) 12021(7960) 額定載 質(zhì)量 (kg) 15000 總質(zhì)量 (kg) 27000 牽引車鞍座最大允許承載質(zhì)量 （ kg） … . 準(zhǔn)拖掛車總質(zhì)量 (kg) … . 質(zhì)量利用系數(shù) 表 4． 1 整車主要尺寸參數(shù)及質(zhì)量參數(shù) 該車主要動力總成包括： A． 變速箱為陜西法斯特齒輪有限責(zé)任公司 Fuller RTO11609E 型， 共九個前進(jìn)擋，速比分別為： ，而 倒擋為： 。 h)其擬合精度 C=99． 6％，精度值完全能達(dá)到要求。 m）。 圖 42 樣車圖片 發(fā)動機(jī)建模結(jié)果 該款重卡采用的為濰坊柴油機(jī)廠 WD615 柴油機(jī)，其主要性能指標(biāo)如下 排量（ mL） 額定功率 / 轉(zhuǎn)速（ kW/r/min） 最大扭矩 / 轉(zhuǎn)速（ N 開始 輸入原始數(shù)據(jù) 形成初始離散復(fù)合型 計(jì)算各頻點(diǎn)的有效目標(biāo)函數(shù) 按函數(shù)值大小將各頂點(diǎn)重新排隊(duì) 滿足收斂條件否 成功否 以最壞定點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行離散一維搜索 改變搜索方向重新啟動 成功否 各頂點(diǎn)向最好頂點(diǎn)收縮 1/2 重新啟動 輸出計(jì)算結(jié)果 結(jié)束 新點(diǎn)代替最壞點(diǎn) 圖 41 組合型算法程序流程圖 實(shí)例應(yīng)用 基于上述內(nèi)容，我們運(yùn)用 VC++開發(fā)了重型商用車傳動系參數(shù)的優(yōu)化 軟 件，該軟件運(yùn)行于 windows 操作系統(tǒng)，人機(jī)界面友好，結(jié)果可以輸出為文擋和圖片格式兩種，使得開發(fā)人員可以直觀、形象的得到優(yōu)化前后整車性能的變化，從而做出合理的選擇。 組合型算法的終止準(zhǔn)則及輔助功能 復(fù)合形各頂點(diǎn)的坐標(biāo)值不再產(chǎn)生有意義的變化時，即離散變量的最大坐標(biāo)值與最小坐標(biāo)值小于一個規(guī)定的離散增量，離散復(fù)合形的調(diào)優(yōu)迭代運(yùn)算終止。第一種是改變搜索基點(diǎn)和搜索方向，就是當(dāng)以最壞點(diǎn)為基點(diǎn)沿其余頂點(diǎn)的幾何中心進(jìn)行離散一維搜索失敗，就用第二個最壞點(diǎn)代替，直至搜索成功，若仍未成功重啟就失?。诙N是將復(fù)合形的各頂點(diǎn)向最好頂點(diǎn)均收縮 1/3。 重新啟動技術(shù) 由于不能保證離散一維搜索方向始終能朝目標(biāo)函數(shù)下降的方向進(jìn)行。但是對于約束條件比較多而且復(fù)雜的工程優(yōu)化設(shè)計(jì)問題來說，尋找一個可行的初始點(diǎn)本身就是一個尋找最優(yōu)點(diǎn)的闖 題，也是一個比較困難的問題。離散一維搜索采用的事最簡單的進(jìn)退對分法，詳細(xì)見參考文獻(xiàn)。我們以最壞點(diǎn)為搜索基點(diǎn)，以最壞點(diǎn)與其余各點(diǎn)的幾何中心的連線方向?yàn)殡x散一維搜索方向，進(jìn)行一維離散搜索．我們設(shè)最壞點(diǎn)標(biāo)號為 b，一維離散搜索方向?yàn)?s，則可以得到離散一維搜索的新點(diǎn) )(tx ，其中： nisTxx ibiii ,. .. ,2,1=。, .. . ,2,1=, )0()( njnixx iji 是初始離散復(fù)合形定點(diǎn)的坐標(biāo)?！?。 ji≠ 。 初始離散復(fù)合形的產(chǎn)生 對于給定的一個初始離散點(diǎn) )0(x ,要求其各個分量都必須滿足； UiiLi xxx ≤≤ ， i=1,2,3,… ,n 其中， Lix ， Uix 分別為變量的下界值和上界值。 MDCP 的基本原理 離散復(fù)合型算法的基本原理是首先在空間產(chǎn)生 K 個初始離散點(diǎn)，并且以這些離散點(diǎn)構(gòu)成初始復(fù)合形。 而為滿足最高車速 pvv /max 的要求： 0≤)/(=)( m a x2527 vxixnxg gN； 0≤)/3 7 (=)( 252m a x8 xixnvxg gN 式中： Nn 為發(fā)動機(jī)發(fā)出最大功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 0≤][=)( m a xm a x6 oo DDxg ； 式中： ][ maxoD 是汽車最高檔動力因數(shù)的下限值。 動力性基本要求 在選擇傳動系參數(shù)要求是，應(yīng)考慮汽車具有足夠的動力性能，即應(yīng)有足夠的最高擋動力因數(shù) max0D 滿足要求的最大爬坡度，最高車速等限制條件。 r 為輪胎的滾動半徑。其中主減速比為連續(xù)變量，而車輪半徑則為離散變量。 1λ ， 2λ 汽車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性的加權(quán)函數(shù)。 ss TQf 21 += λλ 式中： sT 重型商用車 3080km/h 的最高檔或直接檔加 速時間。下面我分別對這個三個問題進(jìn)行敘述。 重型商用車傳動系參數(shù) 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立 最優(yōu)化設(shè)計(jì)問題就是我們在給定的環(huán)境下，在允許的范圍內(nèi) (限制條件 )， 選取設(shè)計(jì)變量。由于重型商用車的變速器擋位數(shù)眾多且存在主副變速箱之分，我們僅將其作為常量考慮。其設(shè)計(jì)變量采用的是變速器速比和主減速比．這樣優(yōu)化的結(jié)果一方面無法保證動力性和經(jīng)濟(jì)性同時達(dá)到最佳值，另外一方面 ，由于變速器的速比受到齒輪模數(shù)的限制往往無法改變以及變速箱體積、質(zhì)量的要求，優(yōu)化結(jié)果往往無法直接應(yīng)用到實(shí)際，造成工作效率低下，并給整車設(shè)計(jì)開發(fā)工 作帶來困難。 它是研究和解決如何在一切可能的方案中選取最優(yōu)化的方案．換言之，最優(yōu)化技術(shù)研究和解決兩大類問題：如何將最優(yōu)化問題表示成數(shù)學(xué)模型；如何根據(jù)數(shù)學(xué)模型盡快地求出最優(yōu)解。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)要求的傳動系組合，提高了工作效率。 而且如果可以得到發(fā)動機(jī)的排放數(shù)據(jù)，還可以加入關(guān)于排放的約束條件。 整車設(shè)計(jì)指標(biāo)的約束主要是根據(jù)國家對整車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求以企業(yè)根據(jù)市場的需要來設(shè)置，主要包括：最高車速，最大爬坡度，原地起步加速性能，國家法規(guī)試驗(yàn)工況的燃油消耗值。 ],[= 213 gngg iiix ?，可供選擇的變速箱。 2 確定需要匹配的變量 ],[= 321 xxxX 其中： 1x 為可選擇的車輪半徑。 1λ ， 2λ 汽車動力性燃油經(jīng)濟(jì)性的加權(quán)系數(shù)。 1 確定傳動系匹配指標(biāo) ss TQf 21 += λλ 式中： sT 重型商用車 3080km/h 的最高檔或直接檔加速時間。然后再進(jìn)行匹配分 析。為了解決這一困難，提高重型 商用車研發(fā)的速度和質(zhì)量，我們提出了重型商車快速匹配的開發(fā)流程。 3． 4 重型商用車傳動系的快速匹配 快速匹配用于重型商用車總體設(shè)計(jì)，使得人員在較短的時間內(nèi)從眾多的 變速器 后橋主 減速比。因此，本文建議，應(yīng)充分考慮汽車最經(jīng)常利用的檔位和最常用車速，并且通過加權(quán)來統(tǒng)一汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，從而取得更好的匹配效果。 經(jīng)濟(jì)性的模擬計(jì)算的程序流程圖如圖 34 所示。所以，減速工況燃油消耗量等于減速行駛時間與怠速油耗的乘積．減速時間 (s)為 daadtduuut= 32 式中： 2au ， 3au 為起始及減速終了的車速； dtdu 為減速度；則減速過程燃油消耗量（ mL）為 id t = 式中： iQ 為怠速燃油消耗率（ mL/s）。由車速hkmua /1+1 再增加 1km/h 所需的燃油量（ mL）為 tQ tt Δ)+(21= 212 式中， 2tQ 為車速為 hkmua /2+1 時，即 2t 時刻的單位時間燃油消耗量（ mL/s）。整個等速過程行經(jīng) s（ m）行程的燃油消耗量（ mL）為： guPbsQ aρ102= 折合成等速百公里燃油消耗量（ L/100km）為： guPbQ as = 等加速行駛工況燃油消耗量的計(jì) 算 在汽車加速行駛時，發(fā)動機(jī)還要提供為克服加速阻力所消耗的功率．若加速度為 dtdu )/( 2sm 則發(fā)動機(jī)提供的功率 P(kW)應(yīng)為 )3600+76140+3600(1= 3 dtdumuAuCG f uP aaDaT δη 下面計(jì)算由 1au 以等加速度加速行駛至 2au 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 為一個小區(qū)間，每個區(qū)間的消耗量可根據(jù)其平 均的單位時間燃油消耗量與行駛時間之積來求得。以下介紹關(guān)于燃油經(jīng)濟(jì)性循環(huán)行駛試驗(yàn)工況的各工況，如等速行駛，加速，減速和怠速停車等工況的燃油消耗量計(jì)算方法． 等速行駛工況燃油消耗量計(jì)算 根據(jù)等速行駛車速 au 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 [g/(kw 動力性模擬計(jì)算的程序流程圖如圖 32， 33 所示。 汽車加速性能的計(jì)算 汽車的加速性能可用它在水平良好路面上行駛時能產(chǎn)生的加速度來評 價(jià)．由汽車的行駛可以得到： m FFFdtdu wfi δ )]+([= 而由運(yùn)動學(xué)可知，汽車從 1v 加速到 2v 時所需的時間為： duadtt tt∫∫ 21 1== 10 此時加速時間可通過計(jì)算機(jī)用圖解計(jì)分法求出。 設(shè)發(fā)動機(jī)最大功率點(diǎn) pn 對應(yīng)的車速 )(kvp 為初選最高車速， 并計(jì)算 發(fā)動機(jī)最高車速 maxen 對應(yīng)的最高車速 Bv 。若無交點(diǎn)，則發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的車速則為最高車速。f 各檔最大動力因數(shù))(m a xkD 。 汽車動力性模擬計(jì)算 設(shè)變速器置于第 k 擋，速度 av ， 首先計(jì)算變速器置 k 檔時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 en ； riivn kee = 0 （ 31） 2. 根據(jù)發(fā)動機(jī)使用外特性模型，計(jì)算發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 eM ； ∑ 0= )(= i ieie niAM 3. 計(jì)算汽車空氣阻力 wF ； = 2aDw AvCF 4. 計(jì)算汽車驅(qū)動力 tF ； riiMF Tket η0= 5. 則第 k 擋、速度 av 時，則最大動力因數(shù)為： mg FFkD wt )m a x(=)(m a x 各檔最大爬坡度的計(jì)算 設(shè)各檔的最大爬坡角為 )(maxka ，則有： 22m a x2m a xm a x +1+)(1)(a rc s i n=)( f fkDfkDka 然后再根據(jù) )(=)( m axm ax ktgki α 換算成最大爬坡度。 (3)當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速介于其最大和最小轉(zhuǎn)速之間時，若高檔加速度大于零， 應(yīng)由低擋換入高檔． (4)當(dāng)行駛阻力大于牽引力時，若發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng) 的轉(zhuǎn)速時，則不換檔，反之應(yīng)該換入低檔。 最 佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律 所謂最佳經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律，就是所用的檔位應(yīng)保證汽車在正常行駛條件下，燃油消耗量最少，目前也存在兩種方法：一、在汽車加速度大于零的情況下，盡可能采用高檔行駛；二、是以發(fā)動機(jī)燃油消耗率作為換檔依據(jù)，保證汽車總是以使發(fā)動機(jī)的燃油消耗率最小的檔位行駛． 在模擬計(jì)算中，我們對駕駛員的換擋規(guī)律做了如下規(guī)定： (1)當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低予其最低轉(zhuǎn)速時，由高擋換入低檔。其二，以同一車速下各檔加速度大小作為換檔的依據(jù)． 模擬計(jì)算中，我們對駕駛員豹換檔規(guī)律做如下規(guī)定： (1)當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于其最低轉(zhuǎn)速時，由高檔換入低檔。 最佳動力性換擋規(guī)律 在動力性模擬計(jì)算中使用換檔規(guī)律主要是為了保證汽車的最佳動力性，即盡可能使汽車在較低的檔位行駛，其關(guān)鍵問題自然是換檔點(diǎn)的選擇．目前的判斷方法有兩種：其一，以同一車速下各檔驅(qū)動力的大小為換擋依據(jù)。行駛中，駕駛員嚴(yán)格遵循道路環(huán) 境對速度的限制；在未達(dá)到對速度的限制時，可以充分發(fā)揮汽車的動力性：在滿足上述兩條件時，應(yīng)考慮汽車的 燃料經(jīng)濟(jì)性，盡量利用高檔行駛。 圖 31 整車基本性能評價(jià)指標(biāo) 重型商用車由于其特殊的使用環(huán)境，其傳動系匹配評價(jià)體系必然與一般汽車有著不同之處。主要的工作包括以 下兩個方面的內(nèi)容 （ 1)通過實(shí)例分析，分析了各種數(shù)值計(jì)算方法所建立的發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型的精度，并最終確立了最小二乘法是建立發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型的比較理想的數(shù)值計(jì)算方法，其擬合精度完全達(dá)到仿真計(jì)算的要求，而且程序簡單、可靠，具有很高的實(shí)用價(jià)值． （ 2)為了減輕設(shè)計(jì)人員的工作量，充分利用計(jì)算機(jī)的圖片處理功能，我們開發(fā)了萬有特性曲線圖片數(shù)字化的程序．通過本章所介紹的方法，可以準(zhǔn)確、快速的建立發(fā)動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，即可以減輕設(shè)計(jì)人員的工作量，提高工作效率，還能為汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算服務(wù)． 第三章 重型商用車傳動系參數(shù) 的匹配 概述 在汽車產(chǎn)品開發(fā)初期，設(shè)計(jì)人員如何從眾多的傳動系總成方案中快速的選取出初步符合設(shè)計(jì)要求的方案一直是一個比較困難的問題，而解決這個問題的關(guān)鍵是確定汽車傳動系參數(shù)匹配的綜合評價(jià)指標(biāo)．其中車輛的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能是該指標(biāo)最重要、最基本的組成部分分指標(biāo)，因此它是一個多目標(biāo)系統(tǒng)，必須對各分目標(biāo)進(jìn)行加權(quán)來綜合評價(jià)。 h)其擬合精度 C=99． 6％，精度值完全能達(dá)到要求。 m）。50 最 低 油 耗（ g/kW m） 1250N 3 分別輸入要采集的油耗線的油耗值，依次在油耗線上 采集固定個數(shù)的點(diǎn)，并且轉(zhuǎn)化為萬有特性坐標(biāo)系下的點(diǎn)。39。039。039。 2 確定坐標(biāo)變換的比例因子．首先采集坐標(biāo)原點(diǎn)、 X 軸上任一點(diǎn)及 Y 軸上任一點(diǎn)。 設(shè)其比例