汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)
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摘要：隨著汽車制造行業(yè)的發(fā)展，汽車在社會(huì)生活中逐漸普遍起來，汽車構(gòu)造中的動(dòng)力傳動(dòng)系，直接關(guān)系到企業(yè)的性能，針對(duì)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系實(shí)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，目的是提高汽車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要探討汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：汽車;動(dòng)力傳動(dòng)系;優(yōu)化設(shè)計(jì)
汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)系是指負(fù)責(zé)傳遞動(dòng)力的裝置，傳動(dòng)系裝置位于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間，優(yōu)化設(shè)計(jì)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系，有利于提高汽車的運(yùn)行水平，而且傳動(dòng)系與汽車的整體性能、燃料效益等均存在著密切的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅可以改善汽車的傳動(dòng)性能和燃油性能，更是可以減少汽車傳動(dòng)時(shí)的尾氣排放量。
1汽車動(dòng)力傳動(dòng)系匹配指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)中的匹配指標(biāo)，主要包括動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)3種，具體分析如下：1.1動(dòng)力性指標(biāo)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系中的動(dòng)力性指標(biāo)，是指汽車傳動(dòng)作用下的最高車速、加速性能和爬坡性能。汽車在路面良好的路線中的最高車速，反應(yīng)了汽車傳動(dòng)系的極限能力，轎車車速范圍是140~250km/h，貨車車速范圍是80~120km/h。動(dòng)力性指標(biāo)中的加速性能，反應(yīng)了汽車行駛時(shí)的平均速度，加速性能沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可以利用原地起步加速時(shí)間、超車加速時(shí)間評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力傳動(dòng)性的加速性能。爬坡性能也就是最大爬坡度，汽車掛一擋后利用車速完成規(guī)定的爬坡操作，確保汽車傳動(dòng)性的穩(wěn)定性。動(dòng)力性指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，一定要注意指標(biāo)與汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的相互匹配，保障汽車具有足夠的傳動(dòng)能力。1.2燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)燃料經(jīng)濟(jì)性是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的一個(gè)指標(biāo)，燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)可以分析汽車傳動(dòng)系是否達(dá)到優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。汽車額定荷載下掛高擋，水平行駛在路面上，記錄等速行駛100km的燃油量，檢測汽車速度在10km/h和20km/h狀態(tài)下的燃油消耗量，繪制成等速燃料經(jīng)濟(jì)特性曲線，從曲線中評(píng)價(jià)汽車傳動(dòng)系的燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)出傳動(dòng)性的燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)參數(shù)，明確汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的經(jīng)濟(jì)效益，方便用戶選擇省油的汽車品牌。1.3綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)是指汽車動(dòng)力傳動(dòng)系中的動(dòng)力性指標(biāo)與燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)兩項(xiàng)指標(biāo)并獲取匹配的指標(biāo)參數(shù)，提高汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的工作效率。常規(guī)理論中，汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的動(dòng)力性能指標(biāo)越高，燃料經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)也會(huì)越高，因?yàn)槠噦鲃?dòng)時(shí)需要消耗燃料，傳動(dòng)需求量越大燃料消耗越高，所以兩項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)化匹配時(shí)容易出現(xiàn)矛盾問題，只能選擇最佳的匹配值，才能確保綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理性。綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)中專門分析汽車原地起步狀態(tài)下，連續(xù)執(zhí)行換擋與加速，換擋加速的時(shí)間和多工況行駛中的燃料經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)實(shí)行加權(quán)值處理，把加權(quán)值當(dāng)做綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，就可以獲取最佳的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)匹配值。
2汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)的建模分析
數(shù)學(xué)建模是研究汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)建模中可以描述出汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的特征，還可以模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特征。本文以汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)中的鍵合圖模型為例，分析建模中的優(yōu)化設(shè)計(jì)。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系是由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、離合器、驅(qū)動(dòng)橋、車輪等裝置構(gòu)成的，分析不同裝置在汽車結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)性能，采用鍵合圖理論分析，明確傳動(dòng)系與汽車裝置的相互關(guān)系。鍵合圖建模中引入動(dòng)力傳動(dòng)系狀態(tài)方程的應(yīng)用，利用方程推導(dǎo)的方法，掌握傳動(dòng)系的狀態(tài)變量，汽車傳動(dòng)系的狀態(tài)變量會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變，記錄汽車行駛過程中傳動(dòng)系的狀態(tài)變量，采用一組狀態(tài)變量描述傳動(dòng)系，分析汽車動(dòng)力傳動(dòng)系中慣性、容性等因素的影響，了解了汽車裝置與傳動(dòng)系的關(guān)系后，才能根據(jù)汽車裝置的實(shí)際情況優(yōu)化設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)系。
3汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)的模擬計(jì)算
汽車動(dòng)力傳動(dòng)系采用模擬計(jì)算的方法獲取優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量數(shù)據(jù)，汽車動(dòng)力傳動(dòng)系中的總傳動(dòng)比，是在發(fā)動(dòng)機(jī)條件一定的情況下獲取的，總傳動(dòng)比中包括汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和尾氣排放參數(shù)，模擬計(jì)算時(shí)保障總傳動(dòng)比的優(yōu)化性，有利于提高傳動(dòng)系的運(yùn)行性能。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模擬計(jì)算中設(shè)置了約束條件，根據(jù)汽車的動(dòng)力性要求，選擇傳動(dòng)時(shí)的約束條件，如：驅(qū)動(dòng)力、擋動(dòng)力等，約束條件中也要考慮汽車對(duì)傳動(dòng)系的最高車速要求和最大爬坡度要求，設(shè)計(jì)出傳動(dòng)系各擋位的速比比值，優(yōu)化傳動(dòng)系的工作性能。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要模擬尾氣排放，汽車法規(guī)中明確規(guī)定了尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須在模擬計(jì)算中獲取尾氣排放要求，確保汽車動(dòng)力傳動(dòng)系符合法律規(guī)定。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化計(jì)算模擬中，為了提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性應(yīng)該借助計(jì)算機(jī)程序，確保計(jì)算的速率和效率，為汽車動(dòng)力傳動(dòng)系設(shè)計(jì)提供模擬的數(shù)值參考。
4結(jié)語
汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，采用建模分析與模擬計(jì)算的方法，完善傳動(dòng)系在汽車動(dòng)力裝置中的運(yùn)行過程，保障汽車的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。汽車動(dòng)力傳動(dòng)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的作用，改善了汽車動(dòng)力傳動(dòng)的過程。
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［4］陳正江.汽車動(dòng)力傳動(dòng)系優(yōu)化設(shè)計(jì)研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2005.
作者:董中華 蘇子健 楊逸斐 單位:中北大學(xué)
