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基于燃油经济性的汽车列车传动系统参数优化

作　者: 颜溯
导　师: 杜子学
学　校: 重庆交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 动力性燃油经济性多目标优化匹配优化
分类号: U463.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

汽车的动力性和燃油经济性是汽车的重要性能指标，其好坏很大程度上与动力传动系统的参数匹配有关。本文以国内某汽车企业一汽车列车的设计为研究对象，以改善动力性和燃油经济性为目标，围绕动力传动系统参数的匹配优化，展开了以下研究工作：1）利用发动机台架试验获得的数据，根据最小二乘法的理论，通过Matlab软件对发动机的外特性和万有特性进行了拟合。2）以汽车列车的动力传输为主线，以GT-DRIVE为平台，建立了整车仿真模型，模拟了该车的动力性和燃油经济性的各项指标，为后续优化设计提供了计算基础。3）以汽车列车各挡传动比及主减速比为设计变量，原地起步加速时间为动力性目标，C-WTVC循环综合燃油消耗为经济性目标，相关动力性目标及经济性目标为约束条件，在modeFRONTIER软件上建立了多目标优化模型。4）采用实验设计（DOE）和多目标优化遗传算法相结合的优化策略，通过GT-DRIVER和modeFRONTIER联合仿真，获得了满足约束条件的优化设计方案，在此基础上根据汽车列车的行驶条件和要求，应用Pareto最优解集思想确定了其最佳动力传动系统参数匹配方案，并最终确定了相应的变速器和主减速器。5）经实验验证，优化后车辆的燃油经济性较原方案降低了3.6%，表明本论文所进行的“基于燃油经济性的汽车列车传动系统参数优化”对于汽车列车开发是有效、可行的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究现状  10-12
  1.3 论文的主要研究内容  12-13
第二章汽车动力性燃油经济性评价指标  13-24
  2.1 发动机外特性及万有特性  13-18
    2.1.1 发动机的外特性  13-16
    2.1.2 发动机的万有特性  16-18
  2.2 动力性评价指标  18-20
    2.2.1 最高车速  18
    2.2.2 加速性能  18-19
    2.2.3 爬坡性能  19-20
  2.3 燃油经济性评价指标  20-23
    2.3.1 等速燃油经济性  20
    2.3.2 综合燃油经济性  20-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章基于 GT-DRIVE 的汽车列车模型建立  24-45
  3.1 GT-DRIVE 软件概述  24-26
    3.1.1 GT-DRIVE 软件功能  24-25
    3.1.2 仿真计算流程  25-26
  3.2 汽车列车模型的建立  26-44
    3.2.1 汽车列车主要参数  26-27
    3.2.2 发动机模型的建立  27-29
    3.2.3 传动系模型的建立  29-35
    3.2.4 车身模型的建立  35-40
    3.2.5 驾驶员模型的建立  40
    3.2.6 半挂车模型的建立  40-41
    3.2.7 轮胎模型的建立  41-43
    3.2.8 计算求解模块的建立  43
    3.2.9 整车仿真模型建立  43-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章汽车列车整车性能仿真  45-56
  4.1 静力学仿真计算  45-48
    4.1.1 加速性能仿真工况设置  45-46
    4.1.2 加速性能仿真计算  46-48
  4.2 动力学仿真计算  48-52
    4.2.1 动力学仿真工况设置  48
    4.2.2 最高车速仿真计算  48-51
    4.2.3 爬坡性能仿真计算  51
    4.2.4 各挡动力因数仿真计算  51-52
  4.3 运动学仿真计算  52-55
    4.3.1 运动学仿真工况设置  52-53
    4.3.2 等速百公里油耗仿真计算  53-54
    4.3.3 综合燃油消耗量计算  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章汽车列车动力传动系统匹配优化算法研究  56-67
  5.1 遗传算法的基本理论  56-61
    5.1.1 遗传算法的实现  56-61
    5.1.2 遗传算法的特点  61
  5.2 多目标优化  61-66
    5.2.1 多目标优化概述  61-62
    5.2.2 Pareto 最优解集  62-63
    5.2.3 多目标优化与遗传算法  63
    5.2.4 求解多目标优化问题的遗传算法  63-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章汽车列车动力传动系统匹配优化  67-85
  6.1 优化软件概述  67-68
    6.1.1 modeFRONTIER 介绍  67-68
    6.1.2 优化流程  68
  6.2 传动系参数对汽车列车性能的影响  68-70
    6.2.1 变速器挡位数的影响  68-69
    6.2.2 变速器传动比的影响  69-70
    6.2.3 主减速器传动比的影响  70
  6.3 汽车列车动力传动系参数优化设计  70-73
    6.3.1 设计变量的确定  70-71
    6.3.2 优化目标的建立  71-72
    6.3.3 约束条件的建立  72-73
  6.4 优化模型的建立  73-74
  6.5 优化策略的确定  74-76
    6.5.1 DOE 试验设计  74-75
    6.5.2 算法选择  75-76
  6.6 优化结果分析  76-83
    6.6.1 离散点图  76-77
    6.6.2 相关系数矩阵图  77-78
    6.6.3 优化设计数据表界面  78-83
  6.7 试验验证  83-84
  6.8 本章小结  84-85
第七章总结  85-86
参考文献  86-90
致谢  90-91
攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果  91

基于燃油经济性的汽车列车传动系统参数优化

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