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FD1020D6K汽车动力性及传动系统主要参数的确定和选择计算条件：1.设计对象主要是运行于城市及城乡结合部的小型载货汽车2.汽车在满载时、挂直接档在平坦良好路面上用最高车速行驶3.满载总质量m=3300kg 前轴：1115 kg（34%）后轴2185 kg（66%）4.根据前后轴荷分配的情况，选定车轮,车轮胎用6.00-14LT 8层级普通钢丝子午线轮胎5.直接档速比=1, 希望直接档的最高车速V=68km/h 直接档经济车速V＇=50km/h一、汽车发动机动力的选择1.1.后桥主减速器比初步选择对于总重3吨左右的小型载货车而言，使用的柴油发动机多为480或485系列，它们的最高转速在3000-3200，经济转速约为2150，由满载直接档经济车速V＇=50km/h估算=1 ——汽车滚动半径，===；根据公式＝＞= 0.377 n / V＇=5.25选择212加强型后桥，主减速器比=5.375，额定轴荷2500kg1.2在满足上面设定的计算条件下，直接档的最高车速V=68km/h时所需发动机的功率为PP=（+）P ——发动机功率（kw）；——传动系数，4×2单级主减速器=0.86——重力加速度，取=9.8；——滚动阻力系数，对货车取0.021；——空气阻力系数，货车在0.8—1.00之间，取0.9；A——汽车正面投影面积：=2.28m2；V——最高车速 V=68km/h；——汽车总质量=3300kg,P==此时的P为装有全部附件时测得的最大有效功率,约比发动机外特性的最大功率值低12~20%，此处取16%。
则汽车在满载、挂直接档在平坦良好路面上用V=68km/h 车速行使时，所需发动机外特性最大功率为: =P/(1-16%=29.51.2 功率为时的转速n根据直接档最高车速V的值来推算＝＞ n=V*/0.377最高车速V=68km/h——汽车滚动半径，=；——计算常数，子午线胎用3.05，斜交胎用2.99 ；——变速器直接档传动比，；——后桥传动比，；n=68×1×5.375/（0.377×0.324）=29921.3 根据外特性曲线来选定发动机：1.3.1根据直接档V=68km/h时对发动机转速、功率的要求来选择发动机n=2992=29.5常柴CZ480QA发动机外特性曲线的参数符合上述要求1.3.2 发动机在n=2992时还应提供足够的扭矩，才能满足直接档V=68km/h的要求由转矩和功率的关系可知：T=T——发动机在时应提供的扭矩（N m）；n=2992；T ==94 N m查CZ480QA发动机外特性曲线，在n=2992所能提供的扭矩T=95N m，所以发动机提供的扭矩可以满足使用要求。
汽车发动机与传动系匹配的优化方式摘要：本文在考虑变速器档位利用率时，以驱动功率损失率作为动力性评判指标，有效效率利用率作为燃油经济性评判指标，以二者的加权值作为目标函数，以确信最正确的主减速器传动比和变速器的各档传动比，试图定量反映汽车动力传动系统匹配程度，使汽车动力性和燃油经济性都能取得充分发挥。
关键词：传动比；匹配；优化方式1．问题的提出在设计和汽车改良时，当汽车的总质量、质量分派、空气阴力及轮胎转动阻力等已经确信后，如何进行发动机与动力传动系统的合理匹配，对保证汽车的动力性和燃油经济性是超级重要的。
最近几年来围绕发动机与传动系的匹配，各国学者进行很多探讨。
一样采纳汽车原起步持续换档加速时刻作为动力性评判指标，多工况燃油消耗量或实际工作区与经济工作区的接近系数作为燃油经济性评判指标，用汽车原起步持续换档加速时刻与多工况燃油消耗量或接近系数的加权值作为目标函数，而这些指标事实上是汽车大体性能指标的综合。
作为汽车动力系统的最优匹配评判指标和目标函数，应该能定量反映汽车动力传动系统匹配程度，能反映汽车动力性与燃油经济性的发挥程度，能够提出动力系统改善的潜力和可能途径，本文以驱动功率损失率作为动力性评判指标，有效效率利用率作为燃油经济性评判指标，以二者的加权值作为目标函数，试图解决上述问题。
2．汽车的动力性评判指标汽车的驱动力作用于车轮上的转矩是由发动机产生并经传动系传至驱动轮上的。
假设Ｔe表示发动机的转矩(Nm)，igj表示变速器的传动比，i０表示主减速器传动比，ηtj表示传动系各档的传动效率，rr表示驱动轮的转动半径（m），那么关于n档变速器，第j档的汽车驱动力Ftj 为发动机外特性转矩发动机制造厂提供的发动机转矩特性曲线常是实验台上未带空气滤清器、水泵、风扇、清声器、发电机等条件下测得的。
带上全数附件设备时的发动机特性曲线称为利用外特性曲线。
利用外特性曲线的功率小于外特性的功率。
一样汽油发动机利用外特性的最大功率比外特性的最大功率约小15%；货车柴油机的利用外特性最大功率约小5%；轿车与轻型汽车柴油机约小10%，在加速进程的不稳固工况下，发动机所能提供的功率一样要较稳固工况时下降5%-8%。
1 研究背景今年由国家统计局发布的相关资料显示,到2014年止我国汽车保有量达到1.5亿辆。
短短的10年,我国民用汽车的保有量从2003年的2380万辆增长到2014年的1.5亿辆。
车辆的快速增长,带来的能源紧缺和环保问题也是非常突出的。
对于物流企业来讲,货运车辆的经济性是影响物流成本的主要因素。
为了解决节能环保问题,人们在不断尝试各种新技术来改善汽车的整车动力性和经济性。
经过汽车研发人员的努力发现车辆整车动力性和经济性除了和车辆搭载的发动机性能紧密联系,同时也取决于整车动力传动系统的合理化匹配。
国内外专家对汽车发动机和传动系统的匹配问题进行了大量的研究,并开发了像AVL-Cruise、GT-SUITE这样的仿真软件。
利用这些软件可以通过仿真技术对传动系统的参数进行优化,达到提高整车性能的目的[1]。
该文就以对某载货汽车发动机和传动系统匹配优化为例,说明使用GT-DRIVE软件进行仿真辅助设计的过程。
2 建模仿真计算分析通过市场调研分析报告可以了解到关于某一市场细分的相关信息,例如:市场中某一载货汽车存在经济性不太好的问题。
为了解决市场问题,需要对该车进行进一步调研,以便确定该车的具体设计目标(假设u x ma ≥h km /115,i max ≥%30,Q z ≤km L /24)。
然后将该车发动机和传动系统进行参数匹配优化,给出理论上最为理想的传动系各部件的传动比。
载货汽车使用优化后的传动系统参数配置就可以使得该车的经济性能有所改善。
根据仿真计算分析的重点不同使用GT-DRIVE软件建模时有三种方式,即静力学、动力学及运动学模型。
分别可以进行基本性能分析、经济性分析和排放性能分析。
该文主要讨论载货汽车的经济性,所以应该选择动力学模型,它可以对汽车的行驶工况进行模拟所以能够准确仿真。
建立模型时只要根据该载货汽车的动力传递路线,再将GT-DRIVE元件库中相关的汽车元件拖入建模区并按动力传递方向进行物理连接,便可以建立所需的仿真模型。
汽车传动系参数的优化匹配研究课题分析：汽车的动力性、燃油经济性和排放特性是汽车的重要性能。
如何在保证汽车具有良好动力性的同时尽量降低汽车的油耗并获得良好的排放特性，是汽车界需要解决的重大问题。
传动系参数的优化匹配设计是解决该问题的主要措施之一。
汽车传动系参数的优化匹配设计是在汽车总质量、质量的轴荷分配、空阻及滚阻等量已确定的情况下，合理地设计和选择传动系参数，从而大幅提高匹配后汽车的动力性、燃油经济性和排放特性。
以往传动系统参数设计依靠大量的实验和反复测试完成，耗时长，费用高，计算机的广泛应用和新的计算方法的出现，使得以计算机模拟计算为基础的传动系设计可在新车的设计阶段就较准确地预测汽车的动力性、经济性和排放特性，经济且迅速。
目前国内围绕汽车传动系参数的设计和优化，主要在以下几个方面展开工作：①汽车传动系参数优化匹配设计评价指标的研究；②汽车传动系各部分数学模型的研究，特别是传动系各部分在非稳定工况下模型的研究；③按给定工况模式的模拟研究；④按实际路况随机模拟的研究；⑤传动系参数优化模型的研究；⑥模拟程序的开发和研究。
检索结果：所属学科：车辆工程中文关键字：汽车传动系参数匹配优化英文关键字：Power train；Optimization；Transmission system; Parameter matching;使用数据库：维普；中国期刊网；万方；Engineering village;ASME Digital Library文摘：维普：检索条件: ((题名或关键词=汽车传动系)*(题名或关键词=参数))*(题名或关键词=优化)*全部期刊*年=1989-2008汽车传动系统参数优化设计1/1【题名】汽车传动系统参数优化设计【作者】赵卫兵王俊昌【机构】安阳工学院,安阳455000【刊名】机械设计与制造.2007(6).-11-13【文摘】主要研究将优化理论引入到汽车传动系参数设计中，以实现汽车的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。
1机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。
7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。
在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。
通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。
在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。
第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。
对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。
优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ）目标函数为汽车行驶的能量效率最高。
（2） 设计变量X],,,,[max h M p e em V n n P T X（3） 约束条件1） 发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求：3.1/1.1≤≤P em T T转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。
汽车动力传动系统优化匹配研究的开题报告一、研究背景随着汽车工业的不断发展，汽车动力传动系统也在不断提高与改良。
优化匹配研究就是在汽车动力传动系统中协调各个组件之间的相互作用，以实现更高效、性能更好的系统。
现阶段汽车动力传动系统的优化匹配研究的需求越来越大，因为越来越多的厂商在研究和生产电动汽车、涡轮增压发动机、混合动力等更高效的汽车动力传动系统，并希望能将各个组件之间的匹配效果达到更好的表现。
二、研究现状当前，汽车动力传动系统的优化匹配研究已经在国内外得到广泛关注，并取得了一系列的成果。
在国外，美国和欧洲的汽车制造商已经对汽车动力传动系统的优化匹配进行了深入研究。
美国的通用汽车公司、福特汽车公司、特斯拉汽车公司等，以及欧洲的大众汽车公司、宝马汽车公司、奥迪汽车公司等，都投入了大量的资金和人力物力来研究汽车动力传动系统。
而在国内，汽车制造商也开始注重汽车动力传动系统的优化研究，如上汽大众、长安福特等。
在研究方法上，目前主要采用试验和模拟两种方法来进行汽车动力传动系统的优化匹配研究。
试验方法主要是通过实际测试来掌握汽车动力传动系统各个组件的性能和参数，然后根据测试结果进行优化匹配。
而模拟方法则是利用计算机程序进行虚拟实验，通过模拟数据来探究不同组件的性能和参数之间的相互作用，从而进行优化匹配。
三、研究内容本研究的主要内容是基于试验和模拟的方法，对汽车动力传动系统进行优化匹配研究。
具体研究内容如下：1. 性能测试与参数分析：对汽车动力传动系统中的各个组件进行性能测试和参数分析，掌握每个部件的性能和参数数据。
2. 试验优化匹配研究：基于试验数据，对汽车动力传动系统中的各个组件进行优化匹配研究，探究不同组件之间的相互作用。
3. 模拟优化匹配研究：采用计算机辅助技术，建立汽车动力传动系统的模型，并进行虚拟实验，分析不同参数条件下各个组件的性能和相互作用，根据模拟结果进行优化匹配研究。
4. 机理分析：通过模拟结果和试验结果的对比，探究汽车动力传动系统优化匹配的机理，从而提高对汽车动力传动系统优化匹配的理解。
汽车动力传动系参数匹配汽车动力传动系统是指将发动机的输出动力传输到车轮上的系统。
它是汽车动力系统中至关重要的一部分，对汽车的性能和燃油经济性起着重要作用。
汽车动力传动系统的参数匹配需要考虑多种因素，包括发动机的特性、汽车的重量和驱动方式等。
下面将从发动机、变速器和传动轴等方面进行参数匹配的详细分析。
1.发动机参数匹配发动机是汽车动力传动系统的核心部件，其参数的匹配直接影响到汽车的性能和燃油经济性。
首先要考虑的是汽车的使用需求，例如是用于城市通勤还是长途旅行，以及需要的加速性能等。
一般来说，小型轿车适合搭配小排量、高燃油经济性的发动机，而大型SUV则需要较大排量的发动机以提供足够的动力。
此外，还需要考虑发动机的最大功率和最大扭矩，并与汽车的重量进行匹配，以确保动力输出能够满足日常使用需求。
2.变速器参数匹配变速器是将发动机输出的动力传递到车轮上的关键组件，其参数匹配与发动机的参数密切相关。
对于手动变速器来说，需要考虑的参数主要是变速器的齿比范围。
一般来说，较宽的齿比范围可以提供更好的加速性能和燃油经济性，但同时也增加了制造成本。
对于自动变速器来说，除了齿比范围外，还需要考虑换挡时的平顺性和响应速度等参数。
另外，还要根据发动机的最大扭矩和转速特性来选择适合的变速器档位比，以实现最佳的动力输出。
3.传动轴参数匹配传动轴是将动力从发动机传输到车轮的关键组件，其参数匹配需要考虑车辆的驱动方式和布局。
对于前驱车型来说，传动轴的参数主要是长度和扭矩承载能力。
较长的传动轴可以提供更好的舒适性和操控性，但同时也会增加传动效率的损失。
对于后驱车型来说，还需要考虑传动轴的布局，例如卡式传动轴或者万向传动轴。
还要根据车辆的行驶状况和使用需求，选择合适的传动轴比例以提供最佳的动力输出。
除了上述三个关键部件，还需要考虑其他参数的匹配，例如差速器的参数和轮胎的规格。
差速器参数的匹配需要根据车辆的驱动方式和悬挂系统来选择合适的差速器类型和齿比。
电动汽车动力总成与传动系统的匹配与优化随着环保意识的提升和油价的上涨，电动汽车作为一种清洁、节能的替代交通工具，正逐渐成为人们关注的热点话题。
电动汽车的动力总成与传动系统作为其核心部件之一，对电动汽车的性能和效率起着至关重要的作用。
因此，如何有效匹配和优化电动汽车的动力总成与传动系统，成为了当前研究的重点之一。
一、电动汽车动力总成的组成电动汽车的动力总成由电机、电池、电控系统以及传动系统等部件组成。
电机是电动汽车的动力源，负责提供驱动力；电池则存储电能，向电机提供所需的电力；电控系统则起到控制和监测电机和电池的作用；传动系统则将电机提供的动力传递到车轮上，从而驱动汽车前进。
这些部件的匹配和优化对电动汽车的性能和续航里程都有着重要影响。
二、电动汽车动力总成与传动系统的匹配1. 电机与电池的匹配电机和电池的匹配是电动汽车动力总成中最为基础和关键的一步。
一方面，电机的功率和扭矩需要与电池的电压和电流相匹配，以保证电机能够正常工作，并且在加速、爬坡等工况下能够提供足够的动力；另一方面，电池的容量和功率需要能够满足电机的需求，以确保电动汽车有足够的续航里程和性能表现。
2. 电控系统的优化电控系统作为电动汽车的大脑，起着控制和监测整个动力总成的作用。
通过对电机、电池和车辆状态的实时监测和控制，电控系统能够实现最佳的动力输出和能量管理，从而提高电动汽车的性能和效率。
同时，电控系统还可以根据驾驶人员的需求和驾驶环境的变化，动态调整电机的工作参数，实现更加智能化的驾驶体验。
3. 传动系统的设计与优化传动系统是电动汽车动力总成中连接电机和车轮的关键部件，其设计和优化直接影响着电动汽车的加速性能、能耗以及驾驶舒适度等方面。
在传动系统的设计中，需要考虑传动效率、传动比、变速器的选择等因素，以实现最佳的动力输出和能量利用效率。
同时，传动系统的优化还可以通过减少传动损耗，提高驾驶稳定性和舒适度，进一步提升电动汽车的整体性能。
重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配重型载货汽车作为一种用于运输大量货物的工具，其性能和可靠性对于物流效率的提升至关重要。
而动力传动系统作为汽车的核心组成部分，其优化匹配对于车辆性能的提升和经济性的改善至关重要。
传动系统包括变速器、传动轴、后桥等部分，下面就着重从这几个方面来谈一下如何优化匹配。
首先是变速器的匹配。
变速器可以控制车辆的转速，提供足够的马力和扭矩来使汽车克服道路和运输条件的限制。
对于不同的路况和运输条件，选择不同的变速器齿比和挡位组合可以实现更优的运输效率和更经济的燃油消耗。
例如，在不同的工况下，不同的变速器齿比和挡位组合可以提供不同的车速和经济性，选择合适的变速器匹配可以提高整车的运输效率和经济性。
其次是传动轴的匹配。
传动轴是将发动机的动力传递给汽车的轮胎，是重型载货汽车驱动的关键部件。
在选择传动轴时，需要考虑不同的运行负载和运行条件对于传动轴的要求，例如传动轴的扭矩承载能力和转速范围等。
通过选择合适的传动轴，可以实现动力传输的优化和车辆的增强。
最后是后桥的匹配。
后桥是驱动汽车轮胎的装置，其作用是将发动机传来的动力转化成轮胎的转动力，并且通过差速器将动力分配到汽车的左右两个轮胎上。
在选择后桥时，需要考虑不同的运行条件和驱动方式。
通过选择合适的后桥，可以提高汽车的行驶性能和运输经济性，减少燃料消耗和维修成本。
在重型载货汽车动力传动系统的参数优化匹配过程中，需要综合考虑车辆的负载能力、行驶条件以及发动机的功率和扭矩要求，对变速器、传动轴和后桥进行综合匹配，实现最优化的整车性能和经济性。
在车辆的使用过程中，需要根据实际情况进行调整和维护，以保证汽车的稳定性、可靠性和经济性。
在重型载货汽车的动力传动系统中，除了变速器、传动轴和后桥之外，还有液压传动系统、制动系统和转向系统等部分也需要注意优化匹配。
液压传动系统的匹配需要根据车辆的工作负载和运行环境进行优化，选择合适的液压泵和排量、压力等参数，以保证动力传输的效率和可靠性。
机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。
7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。
在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。
通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速max V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。
在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。
第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。
对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。
优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ）目标函数为汽车行驶的能量效率最高。
（2） 设计变量X],,,,[max h M p e em V n n P T X（3） 约束条件1） 发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求：3.1/1.1≤≤P em T T转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。
汽车发动机与传动系统的最优化匹配
裴普成李金敬黄海燕
清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室
[摘要]为满足国内整车厂匹配动力系统的需要，开发了发动机与传动系最优化匹配软件。
以最高车速、最大爬坡度、最短加速时间和最少百公里油耗为目标，建立了多目标最优化数学模型。
借助MATLAB强大的数学计算功能，灵活应用多种最优化方法，对该数学模型进行最优化求解。
该软件能够实现三种功能：1）给定发动机参数，优化匹配传动系统参数；2）给定传动系统参数，优化或调整发动机性能参数；3）反复迭代优化发动机参数和动力系统参数。
而且设计了图形用户操作界面，操作简单，容易掌握。
该软件可作为一种“傻瓜型”发动机-整车最优化匹配的计算工具。
关键词：发动机传动系优化匹配软件设计
引言
不少单位引进了整车生产技术，当将发动机更换为其它国产高性能发动机时，甚至该发动机比原装发动机的性能指标还要好，结果往往是整车性能明显下降。
原因是发动机与整车传动系统不匹配。
A是优，B是优，和在一起未必是优。
多年前，发动机与整车传动系统的匹配，一般是通过经验和试验对比的方法进行。
工作量大，效率低，成本高，效果差。
随着计算机技术的发展，最优化方法得到了迅速发展并在工程中得以广泛应用。
1972年美国通用汽车公司首先开发了汽车动力性和燃油经济性的预测程序GPSIM，此后，国外许多汽车公司相继开发了各自的优化软件，如康明斯公司的VMS、美国交通部的VEHSIM、日产汽车公司的CSVFEP、奔驰汽车公司的TRASCO等，软件中通常都含有自己产品的数据库，因此一般仅供内部使用。
近年来，也出现了一些通用的最优化软件，如GT-Frontier、LMS-optimization等，而这些软件用于汽车发动机与传动系统的匹配又显得不够专用，需要用户自己建立数学模型，只有专业人员才能掌握使用方法。
为满足整车单位的需求，本文以目前较为普及的MATLAB为平台，建立了发动机与整车传动系统匹配的最优化数学模型，采用多种最优化方法联合求解技术，开发了一个拥有友好操作界面的专用软件，可作为发动机-整车匹配的一个计算工具，操作简单，掌握容易。
使用该软件，可以快速实现发动机与整车传动系统的最优化匹配，而且在样车制造前就能准确地预测汽车动力性、燃油经济性等方面的性能。
1. 最优化模型
汽车的性能优化目标通常是最高车速、最大爬坡度、最少燃油消耗和最短加速时间，往往约束条件也较为复杂。
对于这样的多目标最优化问题，通常采用权重系数法处理多目标的关系。
1.1 优化传动系统
在发动机参数一定情况下，要确定传动系统的参数，包括主传动比和变速箱各档传动比。
最优化数学模型为：
01212311224max 0111[...]max ()max ()min ()min ()..()(,)(cos sin )/01.10,(1,2,)
0.90
e T m h e e e T k k k k X i i i i F X V F X F X k T k T F X Q
s t M f n g f n p G f M i i r i k m i i i αααη++⎧=⎪
=⎪⎪=⎪
=+⎪⎪=⎪⎪=⎪
=⎪
⎨
+-⋅⋅⋅≤⎪⎪⎪-⋅≤=⎪⎪
⎪⋅≤⎪⎪
⎪⎪⎩
L M M (1.1)
式中V h 、α、T 1、T 2和Q 分别是车速、爬坡度、0-100km/h 加速时间、40-80km/h 加速时间、百公里油耗，k 1和k 2是两个加速时间的权重系数。
在最优化模型中，m 是变速箱档数，G 是整车质量，f 是汽车滚动阻力系数，ηT 是变速箱效率，r 是车轮半径。
此模型以主传动比i 0和变速箱1档、2档、3档等的传动比（i 1、i 2、 i 3等）为设计变量，等式约束条件包括发动机外特性的转矩曲线和负荷特性的比油耗曲线，转矩M e 是发动机转速n 的函数，比油耗g e 是发动机转速n 和平均有效压力p e 的函数。
不等式约束条件包括爬坡防滑条件和变速箱速比关系条件等。
优化得到的主传动比和各档传动比参数，还要通过对应齿轮的齿数化整后再做调整。
1.2 优选或调整发动机
在传动系统的参数一定情况下，要确定发动机参数，包括最大功率及其对应转速、最大转矩及其对应转速等，从而优选或调整发动机参数。
最优化数学模型为：
max max min
1
2
31122
4
0101
2
max0
0max
[]
max()
max()
min()
min()
..[,,...][,,...]
21.15
T
e M e N e g
h
m m
e m T D a
X M n N n g n
F X V
F X
F X k T k T
F X Q
s t i i i c c c
M i i C A v
D G
r
α
η
⎧=
⎪
=
⎪
⎪=
⎪
=+
⎪
⎪
=
⎨
⎪=
⎪
⎪⎡⎤
⎛⎫
⋅⋅⋅⋅⋅
--≤
⎪⎢⎥
⎪
⎪⎝⎭
⎣⎦
⎪
⎩M
(1.2)
式中M emax和n M分别是发动机外特性最大转矩及其对应转速，N emax和n N分别是发动机最大功率及其对应转速，g emin和n g分别是发动机外特性最低比油耗及其对应转速，D0max是汽车最高档动力因数的下限值，C d是汽车的空气阻力系数，A是汽车的迎风面积，v a是汽车行驶速度。
约束条件包括给定的传动系统参数和汽车驱动力基本要求条件，还有常用工况经济负荷要求、常用工况经济车速等约束条件。
2. 软件及操作界面
2.1 软件
以MATLAB为平台，编制了计算软件和操作界面。
软件程序中最优化路线如图1，寻优过程是一个逐步逼近的迭代过程，优先选用惩罚函数法的最优化方法，当出现发散现象时改用复合型法，而且结合最速下降法和共轭梯度法以提高求解速度。
图2是主程序流程，能够实现“输入保存参数”、“计算传动比”、“优选发动机”、“计算整车性能”四种功能。
这四种功能既可以独立运行，即进行完每一种功能的运算以后再返回本界面，又可以自动串联运行，从而达到以下目的：
1）给定发动机参数，优化匹配传动系统参数；
2）给定传动系统参数，优化或调整发动机性能参数；
3）反复迭代优化发动机参数和传动系统参数。
图1 最优化路线图2 主程序流程
2.2 操作界面
在MA TLAB中打开主界面对话框，如图3所示。
在此对话框中，点击“计算模拟”按钮，即可以进入图4参数输入界面，点击退出按钮则结束对话框。
图3 动力系统最优化匹配主界面图4 参数输入界面
图5 优选发动机界面图6 整车性能最优化界面
图7 动力性和车速匹配效果
在参数输入界面，可以把发动机性能参数或传动系统参数输入进去，同时可以选择已有的整车基本参数或添加整车基本参数，并要求给定多目标最优化的权重系数。
点击“拟合曲线”按钮可以查看拟合后的转速-转矩的外特性曲线和转速-燃油消耗率曲线。
点击“计算传动比”按钮，则进入计算传动比界面。
点击“优选发动机”按钮，则进入图5所示的优选发动机界面。
点击“整车性能”按钮，则进入图6所示的整车性能最优化界面。
此外，还可以
给出较为直观的整车动力性和车速情况匹配图，如图7所示。
计算过程在后台进行，而所有操作都在直观的界面上进行，计算结果也显示在界面上。
3. 应用实例
某单位要为“小王子”车型选换发动机，并且目标发动机为1.3L汽油发动机，计划针对该发动机匹配传动系统。
整车参数和发动机参数如表1所示。
表1：整车参数及发动机参数
首先客户给出了一个传动系统的初步参数方案，随后我们利用最优化软件进行计算，得出了优化方案，如表2所示；利用此优化软件，计算了原车方案、客户方案以及优化后方案的整车性能，如表3所示。
优化后，与原车性能对比，整车最高车速和最大爬坡度明显提高，同时加速时间大大缩短，40-80km/h加速时间比原车改善21.08％。
其动力性匹配效果示于图7，最高车速可达到175km/h。
表2：三种匹配方案
表3：三种方案匹配结果比较
4. 结束语
为满足国内整车单位需求，用MA TLAB语言编制了一套发动机与整车传动系统最优化匹配的专用软件。
随着这套软件的应用，其车型数据库将不断扩大，从而优化匹配的整车性能预测结果必定能越来越准确。
该软件克服了其它通用型最优化商业软件的弊端，不需要用户编制数学模型，可作为一种“傻瓜型”发动机-整车最优化匹配的计算工具。
参考文献
[1]余志生.汽车理论.机械工业出版社,2001
[2]葛安林，吴锦秋，林明芳. 汽车动力传动系统参数的最佳匹配.汽车工程,1991.1
[3] 李伟. 汽车传动系参数的最优匹配与四档变速器优化设计的研究.研究生毕业论文,清华大学，1987
[4]何仁.汽车动力性燃料经济性模拟计算方法及应用.机械工业出版社,1996
[5]张俊智.关于发动机动态试验台方案及汽车动力系统性能仿真的研究.博士后研究报告,清华大学，1999。
