汽车动力传动系优化设计研究

【摘要】：目前世界汽车工业可持续发展面临着两大难题是石油资源匮乏和环境污染,这两大难题在我国表现得更加突出。如何提高汽车的燃油经济性和降低汽车的尾气排放是目前汽车工业急需解决的重要课题之一。关于这个方面,国内外一些学者和专家围绕汽车和发动机做了许多的研究工作,提出了很多切实可行的方法和措施。 汽车的动力传动系对整车的动力性、燃料经济性和尾气排放都有着很大影响,所以汽车的动力传动系参数的确定成为汽车设计中的一个重要组成部分。本文主要研究的是将优化理论应用到汽车动力传动系的优化设计中,以实现发动机与传动系的最佳匹配,达到充分发挥汽车整体性能的目的。 根据汽车的有关知识可知同时提高汽车的动力性和燃油经济性,又降低尾气排放是一个难解决的问题。关于这个问题本文提出:以汽车原地起步连续换档加速时间、多工况的百公里油耗和多工况尾气排放的主要污染物(HC、CO和NO_x)的单位排放量之和加权组合成统一目标函数作为汽车动力传动系匹配的综合评价指标。具体方法是:首先,根据发动机的试验数据,对发动机进行数学建模;利用键合图理论建立汽车传动系的数学模型;其次,以汽车动力传动系各档的传动比作为优化设计变量,以汽车的动力性要求,变速器的设计要求以及对排放级别的要求作为目标函数的约束;再次,采用后向仿真计算方法,根据标准工况的车速要求,计算出汽车动力性、燃油经济性和尾气排放分目标函数;最后,将上述分目标函数进行加权组合,利用优化计算方法对目标函数进行求解。这种动力传动系的优化匹配方法,考虑了汽车的尾气排放,更符合汽车的现代设计要求。 文章最后,介绍了作者用matlab语言编写的一个用于汽车动力传动系参数优化设计的软件,利用此软件可以方便的选择出符合设计要求的汽车动力传动系各档参数;总结了将计算机模拟计算、优化理论、键合图理论应用到汽车动力传动系的设计中的实用性。