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矿用汽车动力传动系统参数匹配建模优化张鹏;马海英;侯晓晓【摘要】在对公路汽车动力性与燃油经济性评价指标进行分析基础上,以Matlab/GUI为开发工具,开发矿用汽车动力传动系统计算仿真及参数优化平台.该平台以原地起步加速时间和等速百公里油耗线性加权为目标函数,采用线性加权法把他转化成单一目标函数;建立矿用汽车发动机和传动系统匹配方案优化数学模型.对矿用汽车动力性和燃油经济性进行计算,对传动系统匹配方案和传动系参数进行优化分析.以改进前后某车各项性能指标进行仿真,验证改进方案可行性,对改进后传动系参数进行优化,验证优化平台实用性.通过遗传算法优化模型分析,最后对具有可控性总速比和传动效率进行灵敏度分析,为新车设计和旧车改型提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2019(000)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】矿用汽车;动力性;燃油经济性;参数优化平台;动力系统【作者】张鹏;马海英;侯晓晓【作者单位】黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院,河南焦作 454950【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.2121 引言矿用汽车动力传动系统匹配合理程度，在很大程度上决定该车动力性、燃油经济性。
为改善矿用汽车动力性和燃油经济性，对动力传动系统进行合理匹配是一个重要途径[1]。
搭建合理高效参数优化平台，即可实现对矿用汽车动力性和燃油经济性进行仿真计算，还可实现对系统匹配方案和参数进行优化，可便捷高效实现对系统参数优化。
文献[2]搭建动力传递数学模型，对功率和燃油最优时运行状况进行分析；文献[3]搭建动力传递系统模型，研究参数影响；文献[4]根据发动机最佳经济性工作区间与常用工作区间之间相对位置，对最佳工作位置进行优化；文献[5]基于实际档位与动力系统油门控制之间关系进行优化。
以Matlab/GUI为开发工具，开发矿用汽车动力传动系统计算仿真及参数优化平台。
汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
它是汽车最重要、最基本的性能之一，以最高车速，加速时间和汽车能爬上的最大坡度为３个主要评价指标。
以往需要在道路试验以后才可以对其进行评价，随着计算机技术的发展，汽车动力性分析已经在概念开发阶段就开始了［１］。
本文尝试用ＭＡＴＬＡＢ提供的图形用户界面开发环境为平台，进行汽车动力性可视化界面的设计。
1图形用户界面(UI)开发原理图形用户界面是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象构成的一个用户界面［２］。
用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。
ＭＡＴＬＡＢ作为功能强大的软件开发工具，提供了丰富的图形用户界面（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｓ，ＧＵＩ）设计功能，以图形用户界面为应用程序开发的软件具有简单、易用等特点，在图形用户界面下，用户无须记忆大量烦琐的命令，而只须通过鼠标等输入设备与计算机交互信息，控制程序的运行。
对软件开发者来说，图形用户界面的设计确定了应用程序的主要框架和基本功能，完成了窗口、图标、菜单、按钮等用户界面，软件开发者也只需在由软件开发工具自动生成的程序代码中添加自己的运算或控制代码，就可以完成应用程序的设计。
它极大地方便了非专业用户的使用。
ＧＵＩ设计包括了根据用户功能需求的ＧＵＩ布局设计和布局各个控件功能实现的程序设计，其中ＧＵＩ布局代码以ＦＩＧ文件存储，功能实现的响应函数以Ｍ文件存储。
图形用户界面开发环境根据用户设计的ＧＵＩ布局，自动生成一个Ｍ文件的框架，用户使用这汽车动力性能分析可视化界面设计探析①张建珍②陈振斌（海南大学机电工程学院海南儋州５７１７３７）摘要介绍图形用户界面（ＧＵＩ）开发的基本原理，并以汽车动力性能分析软件开发为例探析ＧＵＩ设计的方法。
通过从汽车动力性功能分析框图，其静态界面设计和动态功能程序设计，得出ＧＵＩ支持可视化编程，通过它可以很容易地设计出友好的图形用户界面。
[科技改变生活，学习使人持续进步] AVL CRUISE纯电动汽车经济性动力性分析操作指导书张克鹏目录第一章 AVL Cruise 2014 简介 (2)1.1 动力性经济性仿真集成平台 (2)1.2 AVL Cruise建模分析流程 (3)1.3 主要模块功能 (4)1.4 A VL Cruise计算任务的设定 (9)第二章汽车零部件模型建立 (14)2.1.软件启动 (14)2.2.Project创建 (15)第三章整车动力经济性分析模型连接 (44)3.1.部件之间物理连接 (44)3.2.部件之间信号连接 (45)第四章整车动力经济性分析任务设置 (49)4.1 爬坡性能任务制定 (50)4.2 等速百公里油耗分析 (53)4.3 最大车速分析 (56)4.4 循环工况油耗分析 (59)4.5 加速性能任务制定 (62)第五章计算及分析处理 (65)5.1. 计算参数设置 (65)5.2. 分析处理 (65)第六章整车动力性/经济性计算理论 (71)6.1 动力性计算公式 (71)6.1.1 变速器各档的速度特性 (71)6.1.2 各档牵引力 (71)6.1.3 各档功率计算 (72)6.1.4 各档动力因子计算 (72)6.1.5 最高车速计算 (72)6.1.6 爬坡能力计算 (73)6.1.7 最大起步坡度 (74)6.1.8 加速性能计算 (74)6.1.9 比功率计算 (76)6.1.10 载质量利用系数计算 (76)6.2 经济性计算公式 (76)6.2.1 直接档（或超速档）等速百公里油耗计算 (76)6.2.2 最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m） (77)6.2.3 循环工况百公里燃油消耗量 (78)第一章 AVL Cruise 2014 简介1.1 动力性经济性仿真集成平台AVL Cruise是AVL公司开发的一款整车及动力总成仿真分析软件。
它可以研究整车的动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能，是车辆系统的集成开发平台。
[科技改变生活，学习使人持续进步] AVL CRUISE纯电动汽车经济性动力性分析操作指导书张克鹏目录第一章 AVL Cruise 2014 简介 (2)1.1 动力性经济性仿真集成平台 (2)1.2 AVL Cruise建模分析流程 (3)1.3 主要模块功能 (4)1.4 AVL Cruise计算任务的设定 (9)第二章汽车零部件模型建立 (14)2.1.软件启动 (14)2.2.Project创建 (15)第三章整车动力经济性分析模型连接 (44)3.1.部件之间物理连接 (44)3.2.部件之间信号连接 (45)第四章整车动力经济性分析任务设置 (49)4.1 爬坡性能任务制定 (50)4.2 等速百公里油耗分析 (53)4.3 最大车速分析 (56)4.4 循环工况油耗分析 (59)4.5 加速性能任务制定 (62)第五章计算及分析处理 (65)5.1. 计算参数设置 (65)5.2. 分析处理 (65)第六章整车动力性/经济性计算理论 (71)6.1 动力性计算公式 (71)6.1.1 变速器各档的速度特性 (71)6.1.2 各档牵引力 (71)6.1.3 各档功率计算 (72)6.1.4 各档动力因子计算 (72)6.1.5 最高车速计算 (72)6.1.6 爬坡能力计算 (73)6.1.7 最大起步坡度 (74)6.1.8 加速性能计算 (74)6.1.9 比功率计算 (76)6.1.10 载质量利用系数计算 (76)6.2 经济性计算公式 (76)6.2.1 直接档（或超速档）等速百公里油耗计算 (76)6.2.2 最高档全油门加速500m的加速油耗（L/500m） (77)6.2.3 循环工况百公里燃油消耗量 (78)第一章 AVL Cruise 2014 简介1.1 动力性经济性仿真集成平台AVL Cruise是AVL公司开发的一款整车及动力总成仿真分析软件。
它可以研究整车的动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能，是车辆系统的集成开发平台。
利用CRUISE进行整车动力性和经济性仿真分析钟军斌余建华周杰敏东风汽车有限公司商用车技术中心，武汉经济技术开发区东风大道10号摘要：本文论述了利用CRUISE软件进行汽车建模的过程，并对某重型商用车的动力性和燃油经济性进行了仿真分析。
关键词：动力传动系统，动力性，经济性主要软件：A VL CRUISE1. 前言汽车仿真技术是当前汽车研发的重要手段，在汽车产品开发初期进行汽车动力传动系统参数匹配和性能仿真不仅能节约大量新产品开发和试验等带来的人力和物力投入，还降低了劳动强度，缩短了开发周期，提高了工作效率。
动力传动系统模型的建立是参数匹配及性能仿真的基础，采用专业软件对其进行建模及仿真研究不仅可以节省大量的时间，使建模过程简单化，而且程序运行可靠、调试方便，利于分析研究[1]。
A VL公司开发的CRUISE是研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能等的高级仿真分析软件，它包含了车辆的基本模块和控制模块，用户可利用模型生成器建立所需的车辆系统模型，并在此基础上进行仿真分析，利用仿真结果优化传动系的参数，从而快速完成系统的设计。
2. 整车动力传动系统建模整车动力传动系统建模主要是通过对整车动力传动系统的结构和功能进行分析，简化物理模型，选择合理的子系统模块，搭建仿真模型，建立汽系统的各总成和部件的机械连接和信号连接，并对各部件和总成进行参数化处理，完成汽车建模过程。
2.1 整车结构分析和子系统模块选择该车配备有250KW柴油发动机，12挡机械变速箱，总重42000Kg，驱动形式是发动机前置后轮驱动（4x8）。
根据整车结构和驱动形式的分析，选用模型库中汽车模块(Vehicle)、驾驶室模块(Cock-pit)、发动机模块(Engine)、机械式摩擦离合器模块(Friction Clutch)、机械手动变速箱模块(Gear Box)、单级减速器模块(Single Ratio，作为主减速器)，以及车轮(Wheel)和机械制动器模块(Brake)，发动机和传动系统以及汽车上其它耗能部件可用风扇模块(Auxiliary)代替。
摘要汽车运用工程课程是交通运输本科专业的一门主干课程，而对于汽车来说，动力性与经济性是两个非常重要的指标，它们能综合反映出某一款车的性能高低。
本文正是通过计算一款车（新瑞虎1.6SMT舒适型）的动力性能以及燃油经济性来确定该款车的性能是否得到充分发挥，同时利用计算机VB高级语言编程，以此为基础，对其传动系参数进行了优化，通过对优化前后整车性能的对比分析，判断是否达到在动力性能与燃油经济性之间达到一个较优平衡。
相信通过这次的汽车运用工程课程设计，我将会更深层次地理解汽车各性能。
Abstract AutomobileApplicationEngineeringundergraduatecurriculumisatransportmaincou rse,andforthecar,powerandeconomyaretwoveryimportantindicators,whichcancompr ehensivelyreflecttheperformanceofaparticularlevelofacar.Thisarticleisbycalculatinga car(newTiggo1.6SMTcomfort)ofthedynamicperformanceandfueleconomytodetermi newhethertheperformanceofthecarisbroughtintofullplay,whiletakingadvantageofhigh-levelcomputerprogramminglanguageVBasabasis,itstransmissionparameterswere optimizedbycomparingbeforeandafteroptimizationofvehicleperformance,todetermin ewhetherthedynamicperformanceandfueleconomytoachieveanoptimalbalancebetw een.Ibelievethatthroughtheuseoftheautomobileengineeringcoursedesign,Iwillbeadeeperunderstandingoftheperformancecar.目录1.1各项汽车参数.......................................................1.2变速器各档的速比...................................................1.3新瑞虎发动机外特性曲线.............................................1.4转矩与转速的关系曲线以及公式.......................................1.5油耗与转矩的关系曲线以及公式.......................................1.6新瑞虎外形以及发动机外形图......................................... 第二章汽车动力性、经济性的设计计算 (5)2.1汽车动力性的计算 (6)2.1.1驱动力、各种阻力数学模型的建立 (6)2.1.2最高车速和最大爬坡度的计算 (7)2.1.3加速度倒数曲线的绘制 (8)2.1.4绘制动力因素特性曲线 (8)2.2汽车经济性的计算 (9)第三章计算机动力性、经济性计算流程图 (10)3.1计算机动力性的计算流程............................................................. .. (10)3.2计算机动力性的计算流程........................................................ .. (11)第三章计算机编程关于动力性和经济性的程序 (12)4.1驱动力-行驶阻力平衡 (2)4.2最大速度和最大爬坡度...............................................4.3加速度倒数曲线 (5)4.4动力因数曲线 (7)4.5二挡起步加速速度-时间图 (9)4.6二挡起步加速距离-时间图............................................4.7优化换挡的计算和分析...............................................4.8等速百公里油耗计算................................................. 第五章程序运行结果.....................................................................................................5.1程序界面...........................................................5.2驱动力—阻力平衡图.................................................5.3加速度倒数曲线图...................................................5.4动力因素特性曲线 (30)5.5二档起步加速速度—时间曲线图.......................................5.6二档起步加速距离—时间曲线图.......................................5.7优化连续换挡加速过程曲线图.........................................5.8最大速度和最大爬坡度和等速百公里油耗值以及经济性分析曲线........... 参考文献 .......................................................................................................................第一章新瑞虎基本技术参数1.1各项汽车参数新瑞虎各项参数见表1-1。
汽车工程中的动力系统优化与燃油经济性研究随着全球环境问题的日益突出以及燃料价格的不断上涨，汽车工程师们正不断寻求降低燃料消耗和减少尾气排放的解决方案。
动力系统优化与燃油经济性研究成为了汽车行业的一个重要领域，旨在提高汽车的能源利用效率，减少环境污染并降低运营成本。
首先，为了优化汽车的动力系统，工程师们可以从引擎设计和燃料系统优化两个方面入手。
引擎设计可以包括提高燃烧效率、减小摩擦损失和降低排放等。
例如，采用高效的燃烧室设计、优化进、排气道系统以及采用涡轮增压技术等手段可以提高燃烧效率和输出功率。
此外，采用轻量化材料和减少内部摩擦损失的技术可以减少动力损失。
燃料系统优化方面，汽车工程师可以采用燃料喷射系统的电子控制和调节技术，以实现更精准、高效的燃油喷射并最大限度地降低燃油浪费。
其次，燃油经济性研究是优化动力系统的关键任务之一。
通过了解汽车在实际使用中的燃油消耗模式，工程师们可以发现改进的潜力并提出相应的解决方案。
例如，驾驶行为对燃油经济性有着重要影响，因此，改变驾驶员的驾驶习惯可以显著提高燃油经济性。
此外，交通拥堵和堵塞的区域对燃油经济性也有不利影响。
因此，通过改善道路规划和优化交通管理来减少交通堵塞，可以减少车辆停滞和怠速时间，从而提高燃油经济性。
在燃油经济性研究中，不可忽视的因素是车辆的负载和空气动力学性能。
负载是指车辆携带的乘客和货物的重量，以及外部设备的负荷。
减轻负载可以降低车辆的能耗并提高燃油经济性。
同时，减小车辆的空气阻力也是提高燃油经济性的重要方法。
汽车工程师可以通过优化车身设计、减少车辆高度和改善车辆外形等手段来降低空气阻力，减少燃油消耗。
此外，将新能源技术引入动力系统优化和燃油经济性研究也是一个重要的发展方向。
电动车和混合动力车等新型汽车技术不仅可以降低尾气排放，还可以提高燃油经济性。
充电桩和氢燃料电池等电力储能技术的发展也为新能源汽车提供了更广阔的发展前景。
此外，研究开发新型燃料，例如生物燃料和氢气燃料，也是解决燃料经济性问题的关键。
利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算（一汽无锡柴油机厂 陆晓燕 陈勤学）摘要：动力性、经济性是评价车辆性能的重要指标，也是产品开发过程中需要重点考虑的内容。
本文就某一款轻卡的性能要求，探讨了利用AVL的计算软件CRUISE进行整车动力性、经济性匹配计算，通过建模计算，提出了一种比原车型发动机与传动系匹配更优的方案，整车道路试验也验证了该匹配方案。
关键字：CRUISE 动力性 经济性1 前言整车动力性与经济性的优化匹配一直是国内外研究者关注的焦点。
国外在动力传动系统优化匹配方面起步较早，基础强大，目前已经拥有成熟的优化匹配流程和方法，研究重心也已集中到提高各大总成的性能上。
国内的研究起步较晚，对经济性的研究已从基于设定工况（国家六工况）的研究发展到基于实际运行状态的优化匹配研究，同时也相继出现了以基于用户参数输入的匹配计算软件系统。
针对国内外研究的现状和趋势，本文利用AVL的CRUISE计算软件，就某款轻卡建立了整车模型，采用试验分析与理论研究相结合的方法，为降低整车油耗，提出一种更为合适的传动系匹配方案。
2 整车模型的建立决定汽车基本性能的主要因素是发动机的使用特性和传动系的匹配。
较为经济、快捷的方法是着眼于现有的零部件、总成，根据用户的使用情况，通过计算和试验确定满足用户要求的更为合适的传动系匹配方案。
本文结合了目前已大量投放市场且较有代表性的某一型号轻卡，对原车进行了动力性、经济性的研究。
由于此次研究主要是在原车型现有零部件总成的基础上进行改善，故原则上，降油耗不增加整车成本或尽可能少增加成本，同时应尽可能不降低整车动力性。
因此，针对降油耗的目标，在方案选择上只对发动机及驱动桥进行优化匹配而未对变速箱参数进行优化。
表一为整车及主要零部件的一些基本参数。
表一 整车及主要零部件计算用参数整车总×宽×高（mm）：8360×2270×2326整车满载质量（kg）：8000前轴/后轴（kg）：2400/5600（4200/7800）原发动机额定功率（kW/rpm）： 100/2700rpm万有特性图见图4轮胎半径（mm）：407； 轮胎气压（kpa）：600变速箱（手动、六档）：6.314；3.913；2.262；1.393；1；0.788原后桥主减速比：5.714根据整车状态，CRUISE计算软件中建立如图1所示模型。
