汽车主减速器传动比优化Word下载.docx
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变速器传动比
5.56
2.769
1.644
1.00
0.793
汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式为:
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4.
负荷特性曲线拟合公式为:
b=B0+B1*Pe+B2*Pe.^2+B3*Pe.^3+B4*Pe.^4.
拟合公式中的系数为:
N/(r/min)
B0
B1
B2
B3
B4
815
1326.8
-416.46
72.379
-5.8629
0.17768
1207
1354.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.043072
1614
1284.4
-189.75
1452.4
-0.51184
0.0068164
2012
1122.9
-121.59
7.0035
-0.18517
0.0018555
2603
1141.0
-98.893
4.4763
-0.091077
0.00068906
3006
1051.2
-73.714
2.8593
-0.05138
0.00035032
3403
1233.9
-84.478
2.9788
-0.047449
0.00028230
3804
1129.7
-45.291
0.71113
-0.00075215
-0.000038568
怠速油耗Qid=0.299mL/s(怠速转速400r/min)。
一.建模
1.优化变量
我们主要考虑,在汽车变速器传动比不变的情况下,汽车主减速器传动比对经济性和动力性的影响。
所以以主减速器传动比i0作为优化变量。
X=i0
2.目标函数
针对该货车,主要考虑优化经济性,这样的话要求在必要的动力性条件下,要求最小的燃油消耗,即要求百公里油耗尽可能少。
q=minf(X)
3.约束条件
(1)最高车速要求
maxUa(X)>
=100km/h
(2)动力性要求
t(x)<
=26.4s
(3)最大爬坡度约束
imax(x)>
=32.5%
(4)最高档动力因数校核
D0>
=[D0]=0.03
二.计算求解
1.计算加速时间
nT=0.85;
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
If=0.218;
Iw1=1.798;
Iw2=3.598;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
m=3880;
g=9.8;
G=m*g;
ig=[5.56,2.769,1.644,1.00,0.793];
nmin=600;
nmax=4000;
i0=5.43;
u=0.377*r*nmax./ig/i0;
fori=1:
5
deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*nT)/(m*r^2);
%旋转质量换算系数
end
ua=[6:
0.01:
100];
%最低稳定车速6公里每小时
N=length(ua);
n=0;
Tq=0;
Ft=0;
inv_a=0;
delta=0*ua;
%数据初始化
Ff=G*f;
Fw=CDA*ua.^2/21.15;
N
k=i;
ifua(i)<
=u
(2)%以二档起步计算
n=ua(i)*(ig
(2)*i0/r)/0.377;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000)^2+40.874*(n/1000)^3-3.8445*(n/1000)^4;
Ft=Tq*ig
(2)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta
(2)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));
%加速度倒数
delta(i)=0.01*inv_a(i)/3.6;
%加速时间
elseifua(i)<
=u(3)
n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/0.377;
Ft=Tq*ig(3)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(3)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));
=u(4)
n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/0.377;
Ft=Tq*ig(4)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(4)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));
else
n=ua(i)*(ig(5)*i0/r)/0.377;
Ft=Tq*ig(5)*i0*nT/r;
inv_a(i)=(deta(5)*m)/(Ft-Ff-Fw(i));
end
a=delta(1:
k);
%定义矩阵
t(i)=sum(a);
%求和
plot(t,ua);
axis([0800100]);
title('
汽车二档原地起步换挡加速时间曲线'
);
xlabel('
时间t(s)'
ylabel('
速度ua(km/h)'
[x,y]=ginput
(1);
disp(x);
考虑到该货车的最高车速很难达到100km/h(i0为5.83时不到100km/h)
以加速到70公里的时间作为加速时间。
改变i0的值得到不同的加速时间如下表。
i0
5.17
5.43
5.83
6.01
6.17
6.33
t(s)
26.2673
26.4516
25.8986
25.5300
25.1613
24.7926
2.计算六工况百公里油耗。
n=600:
1:
4000;
m=3880;
G=m*g;
i0=6.01;
ig=[5.562.7691.6441.000.793];
r=0.367;
f=0.013;
CDA=2.77;
L=3.2;
a=1.947;
hg=0.9;
If=0.218;
Iw2=3.598;
n0=[8151207161420122603300634033804];
B00=[1326.81354.71284.41122.91141.01051.21233.91129.7];
B10=[-416.46-303.98-189.75-121.59-98.893-73.714-84.478-45.291];
B20=[72.37936.65714.5247.00354.47632.85932.97880.71113];
B30=[-5.8629-2.0553-0.51184-0.18517-0.091077-0.05138-0.047449-0.00075215];
B40=[0.177680.0430720.00681640.00185550.000689060.000350320.00028230-0.000038568];
B0=spline(n0,B00,n);
B1=spline(n0,B10,n);
B2=spline(n0,B20,n);
B3=spline(n0,B30,n);
B4=spline(n0,B40,n);
ua5=0.377*r*n/ig(5)/i0;
Fz5=Ff+CDA*(ua5.^2)/21.15;
Pe5=Fz5.*ua5./(nT*3.6*1000);
3401
b5(i)=B0(i)+B1(i)*Pe5(i)+B2(i)*Pe5(i).^2+B3(i)*Pe5(i).^3+B4(i)*Pe5(i).^4;
pg=6.86;
Qt5=Pe5.*b5/(367*pg);
plot(ua5,Qt5);
holdon;
axis([0100015]);
油耗曲线'
xlabel('
ua(km/h)'
单位时间油耗ml/s'
fori=20:
50
y(i)=interp1(ua5,Qt5,i,'
cubic'
)%插值(立方)不同速度下单位时间油耗
dt1=16.7/15;
%每加速一公里时间
dt2=14/10;
y1=[y(26)y(27)y(28)y(29)y(30)y(31)y(32)y(33)y(34)y(35)y(36)y(37)y(38)y(39)]
y2=[y(41)y(42)y(43)y(44)y(45)y(46)y(47)y(48)y(49)]
qd=19.3*0.299;
%怠速油耗
qj1=0.5*(y(25)+y(40))*dt1+sum(y1,2)*dt1;
qj2=0.5*(y(40)+y(50))*dt2+sum(y2,2)*dt2;
%加速段油耗
qy=y(25)*7.2+y(40)*22.5+y(50)*18;
%匀速段油耗
qz1=(qd+qj1+qj2+qy)*100/1.075%总油耗,1.075为六工况下的行驶距离.
改变i0的值(取六个不同的值)分别求得各自百公里油耗如下表。
Q(L)
10.439L
10.615L
10.89L
11.013L
11.122L
11.232L
3.绘制燃油经济性-加速时间曲线。
q=[10.43910.61510.75310.8911.01311.12211.232];
t=[25.898625.898626.082925.898625.530025.345624.7926];
plot(q,t,'
+r'
holdon
q1=linspace(q
(1),q(6),10
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- 汽车 减速器 传动比 优化