《汽車主減速器傳動比優(yōu)化》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車主減速器傳動比優(yōu)化（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、
汽車主減速器傳動比優(yōu)化
某輕型貨車，車有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速nmin＝600r/min，
最高轉(zhuǎn)速nmax=4000r/min。 總質(zhì)量3650kg；
車輪半徑0.367m；傳動系機械效率nT＝0.85；滾動阻力系數(shù)f＝0.013；
空氣阻力系數(shù)*迎風(fēng)面積CDA＝2.77m2；
飛輪轉(zhuǎn)動慣量If＝0.218kg.m2；二前輪轉(zhuǎn)動慣量Iw1＝1.798kg.m2;
軸距L=3.2m;質(zhì)心至前軸距離（滿載）a=1.947m；
質(zhì)心高（滿載）hg=0.9m；
四后輪轉(zhuǎn)動慣量Iw2＝3.598kg.m2；
2、
T=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
怠速油耗Qid＝0.299mL/s（怠速轉(zhuǎn)速400r/min）。
負荷特性曲線擬合公式為：
b=B0+B1*Pe+B2*Pe.^2+B3*Pe.^3+B4*Pe.^4.
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
0.0430
3、72
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
4、
-0.00075215
-0.000038568
1檔
2檔
3檔
4檔
5檔
變速器傳動比
5.06
4.016
3.09
1.71
1
計算
1計算加速時間
Matlab程序：
n=600:1:4000;
m=3650; g=9.8; G=m*g;
r=0.367; i0=5.089;
nT=0.85; f=0.013;CdA=2.77;
Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=Iw1+Iw2; If=0.218;
a=1.947; hg=0.9; L=3.2;
Ttq=-19.313+295.27*n/1
5、000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
%以2擋加速時間計算
u(1)=0.377*r*600/i0/4.016;dt=0.01;w=1;t(1)=0;ig=4.016;
while(u(w)<99.08)
n(w)=u(w)*ig*i0/0.377/r;
Ttq(w)=-19.313+295.27*n(w)/1000-165.44*(n(w)/1000)^2+40.874*(n(w)/1000)^3-3.8445*(n(w)/1000)^4;
Ft(w)=Ttq(w)*ig*i0*
6、nT/r;
Ff=G*f;
Fw(w)=CdA*u(w)^2/21.15;
q=1+Iw/(m*r^2)+If*ig^2*i0^2*nT/(m*r^2);
a(w)=3.6*(Ft(w)-(Ff+Fw(w)))/q/m;
u(w+1)=u(w)+a(w)*dt;
if(u(w+1)>=0.377*4000*r/4.016/i0)
ig=3.09;
end
if(u(w+1)>=0.377*4000*r/3.09/i0)
ig=1.71;
end
if(u(w+
7、1)>=0.377*4000*r/1.71/i0)
ig=1;
end
t(w+1)=(w+1)*dt;
w=w+1;
end
figure;plot(t,u);axis([0 80 0 100]);
title(2擋原地起步加速時間曲線);
xlabel(時間t/s),ylabel(車速u/(km/h));
[x1,y1]=ginput(1);disp(加速到70km/h的時間);
disp(x1);
以加速到70公里的時間作為加速時間。
io
5.089
5.44
5.85
6.01
6.17
加速時間
2
8、4.0553
24.2396
24.0553
23.8710
23.6866
2計算六工況百公里油耗
%等速百公里油耗
n=600:1:4000;
m=3650; g=9.8; G=m*g;
r=0.367; i0=5.089;
nT=0.85; f=0.013;CdA=2.77;
n1=[815,1207,1614,2012,2603,3006,3403,3804];
b0=[1326.8,1354.7,1284.4,1122.9,1141.0,1051.2,1233.9,1129.7];
b1=[-416.46,-303.98,-189.75,-
9、121.59,-98.893,-73.714,-84.478,-45.291] ;
b2=[72.379,36.657,14.524,7.0035,4.4763,2.8593,2.9788,0.71113];
b3=[-5.8629,-2.0553,-0.51184,-0.18517,-0.091077,-0.05138,-0.047449,-0.00075215];
b4=[0.17768,0.043072,0.0068164,0.0018555,0.00068906,0.00035032,0.00028230,-0.000038568];
B0=spline(n1,b0,n); B
10、1=spline(n1,b1,n); B2=spline(n1,b2,n); B3=spline(n1,b3,n); B4=spline(n1,b4,n);
pg=7;
ig=1.00;
Ua=0.377*r*n/ig/i0;
Pf=G*f*Ua/3600;
Pw=CdA*Ua.^3/76140;
P=(Pf+Pw)/nT;
b=B0+B1.*P+B2.*P.^2+B3.*P.^3+B4.*P.^4;
Q=P.*b./(1.02*Ua*pg);
Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=Iw1+Iw2; If=0
11、.218;
pg=7;
Ff=G*f;
ua1=[25,40,50];
Fw=CdA*ua1.^2/21.15;
Pa=(Ff+Fw).*ua1/3600/nT;
b=spline(P,b,Pa);
s=[50,250,250];
Q1=s.*Pa.*b./(102*ua1*pg);
disp(Q1);
Q1=Q1(1)+Q1(2)+Q1(3);
%勻加速行駛的油耗
%第一段
ua=25:1:40;
a=0.25;
q=1+Iw/(m*r^2)+If*ig^2*i0^2*nT/(m*r^2);
Pa=(G*f*ua/3600+CdA*ua.^3/76140
12、+q*m*ua.*a/3600)/nT;
n=ua*ig*i0/0.377/r;
B0=spline(n1,b0,n); B1=spline(n1,b1,n); B2=spline(n1,b2,n); B3=spline(n1,b3,n); B4=spline(n1,b4,n);
b=B0+B1.*Pa+B2.*Pa.^2+B3.*Pa.^3+B4.*Pa.^4;
b=spline(Pa,b,Pa);
Qs=Pa.*b/(367.1*pg);
t=1/(3.6*a);
Q21=0;
for n=1:15
Q21=Q21+(Qs(n)+Qs(n+1))*t/2;
end
d
13、isp(Q21);
%第二段
ua=40:1:50;
a=0.20;
q=1+Iw/(m*r^2)+If*ig^2*i0^2*nT/(m*r^2);
Pa=(G*f*ua/3600+CdA*ua.^3/76140+q*m*ua.*a/3600)/nT;
n=ua*ig*i0/0.377/r;
B0=spline(n1,b0,n); B1=spline(n1,b1,n); B2=spline(n1,b2,n); B3=spline(n1,b3,n); B4=spline(n1,b4,n);
b=B0+B1.*Pa+B2.*Pa.^2+B3.*Pa.^3+B4.*Pa.^4;
b
14、=spline(Pa,b,Pa);
Qs=Pa.*b/(367.1*pg);
t=1/(3.6*a);
Q22=0;
for n=1:10
Q22=Q22+(Qs(n)+Qs(n+1))*t/2;
end
disp(Q22);
Q2=Q21+Q22;
%勻減速行駛的油耗
Qid=0.299;
t3=19.3;
Q3=Qid*t3;
disp(Q3);
%總油耗
s=1075;
Q=(Q1+Q2+Q3)*100/1075;
disp(Q);
io
5.089
5.44
5.85
6.01
6.17
Q(L)
13.0006
13.408
15、6
13.7399
13.8535
13.9682
3. 繪制燃油經(jīng)濟性-加速時間曲線
Q=[ 13.0006 13.4086 13.7399 13.8535 13.9682];
t=[ 24.0553 24.2396 24.0553 23.8710 23.6866];
plot(Q,t,+r);
hold on
q1=linspace(Q(1),Q(5),100);
t1=spline(Q,t,q1); %三次樣條插值
plot(q1,t1); %繪制燃油經(jīng)濟性-加速時間曲線
title(燃油經(jīng)濟性—加速時間曲線);
xlabel(百公里油耗/(L/
16、100km));
ylabel(加速時間/s);
gtext(i0=5.089),gtext(i0=5.44),gtext(i0=5.85),
gtext(i0=6.01),gtext(i0=6.17);
4. 計算最高車速
n=600:1:4000; r=0.367; i0=5.089; nT=0.85; f=0.013;
m=3650; g=9.8; G=m*g; CdA=2.77; a=1.947; hg=0.9; L=3.2; If=0.218;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).
17、^3-3.8445*(n/1000).^4;
%驅(qū)動力行駛阻力平衡圖
for ig=[5.06,4.016,3.09,1.71,1]
Ua=0.377*r*n/ig/i0;
Ft=Ttq*ig*i0*nT/r;
plot(Ua,Ft);
hold on;
end
Ff=G*f;
ua=0:0.1:max(Ua);
Fw=CdA*ua.^2/21.15;
plot(ua,(Ff+Fw)); title(驅(qū)動力-行駛阻力平衡圖); xlabel(Ua/(km/h));ylabel(Ft/N);
i0
5.089
5.44
5.85
6
18、.01
6.17
umax
102.4
102.1
100.2
99.2
97.9
5.繪制i0-umax曲線（求最高車速約束條件下臨界i0值）
i0=[5.089 5.44 5.85 6.01 6.17];
umax=[102.4 102.1 100.2 99.2 97.9];
plot(i0,umax,+r);
hold on
i01=linspace(i0(1),i0(5));
umax1=spline(i0,umax,i01);
plot(i01,umax1);
title(i0-umax曲線);
xlabel(i0);ylabel(最高車
19、速km/h);
[x,y]=ginput(1);
disp(臨界i0=);disp(x);%根據(jù)最高車速約束條件，求臨界i0值
gtext(i0=5.089),gtext(i0=5.44),gtext(i0=5.85),
gtext(i0=6.01),gtext(i0=6.17);
臨界i0=5.8855 最高車速大于100km/h.
所以io取5.089 5.44 5.85
6. 繪制i0-t圖（求加速時間約束下臨界i0值）
i0=[5.089 5.44 5.85 6.01 6.17];
t=[ 24.0553 24.2396 2
20、4.0553 23.8710 25.6866];
plot(i0,t,+r);
hold on ；
i01=linspace(i0(1),i0(5));
umax1=spline(i0,t,i01);
plot(i01,umax1);
title(i0-t曲線);
xlabel(i0);
ylabel(加速時間s);
zoom on;[x,y]=ginput(1);zoom off;
disp(臨界i0=);disp(x);
gtext(i0=5.089),gtext(i0=5.44),gtext(i0=5.85),
gtext(i0=6.01),gtext(i
21、0=6.17);
加速時間不超過25s 所以io可以 取5.089 5.44 5.85 6.01
7最大爬坡度計算
n=600:1:4000; r=0.367; i0=5.089; eff=0.85; f=0.013;
m=3650; g=9.8; G=m*g; CdA=2.77; a=1.947; hg=0.9; L=3.2;
If=0.218;
Ttq=-19.313+295.27*n/1000-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
ig=[5.06 4.016 3.09 1.
22、71 1];
Ft1=Ttq*ig(1)*i0*nT/r;
ua1=0.377*r*n/ig(1)/i0;
Ff=G*f; Fw1=CdA*ua1.^2/21.15;
Fz1=Ff+Fw1; Fi1=Ft1-Fz1;
imax=100*tan(asin(max(Fi1/G)));
disp(汽車最大爬坡度=); disp(imax); disp(%);
i0
5.089
5.44
5.85
6.01
6.17
i(%)
28.9731
31.2741
34.0133
35.1017
36.2011
繪制i0-i曲線（求最大爬坡度約束下i0)
i0
23、=[5.089 5.44 5.85 6.01 6.17];
i=[28.9731 31.2741 34.0133 35.1017 36.2011];
plot(i0,i,+r);
hold on
i01=linspace(i0(1),i0(5),100);
i1=spline(i0,i,i01);
plot(i01,i1);
title(i0-imax曲線);
xlabel(i0);
ylabel(imax(%));
[x,y]=ginput(1);
disp(臨界i0=);disp(x);
gtext(i0=5.089),gtext(i0=5.44),g
24、text(i0=5.85),
gtext(i0=6.01),gtext(i0=6.17);
最大的爬坡度大于32%，因此io大于5.55,io可取5.85 6.01 6.17。
8最高檔動力因數(shù)校核
一最大轉(zhuǎn)矩計算
n=600:1:4000;
Tq=-19.313+295.27*(n/1000)-165.44*(n/1000).^2+40.874*(n/1000).^3-3.8445*(n/1000).^4;
plot(n,Tq);
hold on;
title(n-Tq曲線);
xlabel(轉(zhuǎn)速n r/min);
ylabel(轉(zhuǎn)矩Tq n*
25、m);
[max_Tq,nn] = max(Tq);
disp(最大值:);
disp(max_Tq);
disp(對應(yīng)的 n 的值:);
disp(n(nn));
最大轉(zhuǎn)矩 174.9667 最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速 2041
二校核最高檔的動力因數(shù)
Tmax=174.9667;n=2041;
CdA=2.77;nT=0.85;ig=1;r=0.367;
m=3650;g=9.8;
G=m*g;
i0=[5.44 5.85];
F=Tmax*i0*ig*nT/r;
uat=0.377*n*r./(i0*ig);
Fw=CdA*uat.*uat/21.15;
D0max=(F-Fw)/G
D0max =
0.0518 0.0577
9優(yōu)化結(jié)果總結(jié)
傳動比i0
5.44（原傳動比）
5.85（優(yōu)化后傳動比）
最高車速(km/h)
102.1
100.2
加速時間(s)
24.2396
24.0553
最大爬坡度(%)
31.2741
34.0133
最高檔動力因數(shù)
0.0518
0.0577
百公里油耗(L/100km)
13.4086
13.7399
綜上所訴優(yōu)化后的傳動比最高車速和加速時間指標較原來的傳動比稍差，但最大爬坡度和最高檔的動力因素較原傳動比要好。
汽車主減速器傳動比優(yōu)化
