面向對象的汽車動力傳動系統(tǒng)模型庫建立與性能計算【獨家課程畢業(yè)設計含6張CAD圖紙帶任務書+開題報告+中期報告+答辯ppt+外文翻譯】

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面向對象的汽車動力傳動系統(tǒng)模型庫建立與性能計算

摘要：隨著計算機仿真技術、對象建模理論以及軟件工程的不斷發(fā)展,使得這些技術在解決交通領域內的問題的應用方面日益廣泛和深入。仿真技術為進行車輛的動力學性能仿真提供了有力的工具。

    以往在研究車輛動力學模型時,多是就動力學的某部分模型或過程進行研究,并且在開發(fā)模擬程序時,多使用過程式的建模和編程方法,使得建立的模型條理不夠清晰,編制的程序可讀性和易維護性不高。因此,針對這種情況,木文提出用面向對象的建模和編程方法。

    在本文中,首先根據面向對象的建模理論,將車輛動力學運動學系統(tǒng)初步劃分為發(fā)動機、傳動系、制動系、轉向系、車輪、懸架和車身7個對象,并分別分析了各對象所包含的屬性和操作。然后,在此基礎上,分別建立各個郊分的數學模型,構造了一個8自由度的整車動力學模型: 該程序可以對模型進行比較、校驗,并按一定的規(guī)則合成整車模型,可用來模擬車輛的運動情況,具有一定的實用價值。

關鍵詞：仿真；面向對象建模理論；車輛動力學

Object oriented modeling and performance calculation of automotive powertrain system

Abstract：with the continuous development of computer simulation technology, object oriented modeling theory and software engineering, the application of these techniques in solving traffic problems more and more extensive. The simulation technology provides a powerful tool for the simulation of dynamic performance of the vehicle.

  In the past, dynamic model of the vehicle, much of one model or process dynamics, and in the development of a simulation program, using modeling and programming method of the model establishment of the organization is not clear, the program readability and Yi Wei support is not high. Therefore, in view of this situation, this paper puts forward modeling and object oriented programming method.

  In this paper, according to the theory of object oriented modeling, the preliminary classification of vehicle dynamics and kinematics system for engine, transmission, brake system, steering system, wheel, suspension and body of 7 objects, and analyzes the properties and operation of the contained objects. Then, on this basis, the mathematical model is established. The suburb, to construct a 8 degree of freedom vehicle dynamics model: the program can be compared to the model verification, and according to certain rules of synthetic vehicle model can be used to simulate the movement of the vehicle, has a certain practical value.

Keywords：simulation, object-oriented modeling theory, vehicle dynamics

目  錄

摘要 I

Abstract II

目錄 III

1 概述 1

1.1引言 1

1.2課題的提出及研究的內容 1

1.2.1課題的提出 1

1.2.2本文研究的主要內容 2

1.3課題的研究意義 2

2 面向對象的建模理論 4

2.1 面向對象的概念 4

2.2 面向對象的基本特性 4

2.3 面向對象的系統(tǒng)分析設計 4

2.3.1 面向對象的系統(tǒng)分析 4

2.3.2 面向對象系統(tǒng)建模 4

2.4 面向對象建模技術的優(yōu)點 5

3 車輛動力學系統(tǒng)的對象分析及數學建模 7

3.1 數學建模方法 7

3.1.1 數學模型的概念 7

3.1.2 數學建模方法 7

3.1.3 數學建模的一般步驟 8

3.2 車輛動力學系統(tǒng)概述 9

3.3 車輛動力學系統(tǒng)對象的確定與分析 10

3.3.1 車輛動力學系統(tǒng)的構成 10

3.3.2 車輛動力學系統(tǒng)對象的確定 11

3.4 車輛動力學對象數學模型建立 17

4 汽車動力性計算及總體設計 24

4.1 動力性能計算 24

4.1.1 驅動力計算 24

4.1.2 動力因數計算 25

4.1.3 爬坡度的計算 26

4.1.4 加速度倒數的計算 28

4.2 整車總布置圖 29

5 總結 31

參考文獻 32

致謝 33

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A0-總裝配圖.dwg

A0-貨車轉向橋裝配圖.dwg

A1-右轉向節(jié)臂.dwg

A1-左轉向節(jié)臂.dwg

A2-固定板.dwg

A3-橫拉桿.dwg

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面向對象的汽車動力傳動系統(tǒng)模型庫建立與性能計算開題報告.doc

面向對象的汽車動力傳動系統(tǒng)模型庫建立與性能計算答辯PPT.ppt

開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘 要 :將面向對象的建模方法應用于車輛動力傳動系統(tǒng) , 開發(fā)了車輛動力傳動系統(tǒng)仿真模型和各個子系統(tǒng)類庫 , 介紹了實現的方法和基本功能 一、研究的背景和意義 汽車動力性、 燃油經濟性的好壞，在很大程度上取決于動力傳動系統(tǒng)的性能。過去研究動力傳動系統(tǒng)的性能，由于測試手段和計算工具的限制，一直都采用定性分析和簡單的定量計算，靠 大量積累的試驗數據和反復測試的結果進行研究。隨著計算機的應用和測試手段的提高，通過模擬計算與試驗相結合的方法來研究動力傳動系統(tǒng)已成為可能。目前，動力傳動系統(tǒng)的研究多利用圖形化仿真程序和仿真語言。面向對象仿真( 是將面向對象技術應用于仿真技術而形成的一個研究分支 , 是當前仿真領域最為活躍的研究方向之一 ,可以根據面向對象的建模方法 , 利用目前計算機語言的可視化 、面向 對象 、 模塊化封裝等特點 , 提出建立面 向對象的車輛動力學仿真模型的基本方法和基本原則 , 并應用這個規(guī)則建立車輛動力傳動系統(tǒng)動力學模型的各個子模塊 , 在此基礎上可以組合成各類仿真模型 同時也克服了以往過程中程序設計 的缺點 , 使得仿真系統(tǒng)具有可讀性 、 易維護性、可重用性 、 移植性好等特點。 二、現代面向對象模型庫建立與研究 1、面向對象和現代仿真 面向對象仿真涉及了面向對象和現代仿真兩門技術 、 繼承性 、 實體的多態(tài)性以及動態(tài)聯(lián)編 4 大特征 設計一個系統(tǒng)或分析一個問題時 , 需根據設計的進程及分析問題的繁簡程度 , 把這個系統(tǒng)或問題分解成為一些對象 , 并且以消息的形式在各個對象間建立聯(lián)系 2、車輛動力傳動系統(tǒng)的建模 輛動力傳動系統(tǒng)的構成 車輛動力傳動系統(tǒng)是一個比較龐大復雜的系統(tǒng) ,它包括許多彈性 、 阻尼元件 可根據系統(tǒng)仿真的處理法則 ,將一個大的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) ,再根據具體的對象和研究目標確定模型的規(guī)模和與之相關的邊界條件 ,建立實用有效的模型 力傳動系統(tǒng) ,可以將其離散成為相對獨立的子系統(tǒng) ( 即對象 ),主要可以分解成發(fā)動機、液力變矩器 、 變速箱 、 車體及阻力 、 換檔邏輯 5 個子系統(tǒng) ,每個子系統(tǒng)再不斷細化成更小的子系統(tǒng)。 輛動力傳動系統(tǒng)對象的確定 根據系統(tǒng)的分類 ,按照面向對象的建模方法把每個子系統(tǒng)命名為一個類 ,每個子系統(tǒng)根據采用的算法 、 控制策略不同命名為不同的類 ,每個類根據需要又可包含多個下一級的子類 類庫中所有的子類的模型均采用先建立數學模型并在此基礎上建立仿真模型的方法建立 裝 ,擁有自己的工作區(qū) ,內部參數只能通過對話框輸入 ,對其他子類模型來說不可見 用戶可以通過建立同樣子類的若干實例 ,使每個實例帶有同樣的變量名 ,而各自擁有不同的值 有的需要取自產品的出廠參數 , 有的可以取自實際測量的數據 ,還有的可以在模型嵌入實驗數據 數即可單獨運行 ,它的實現不依賴其他類的實現 。 通過上面的分析 ,可以建立包含了 5 個子系統(tǒng)的車輛動力傳動系統(tǒng)模型 . ①發(fā)動機類庫根據仿真模型的具體實現不同 ,包括了兩個子類 :發(fā)動機子類 1和發(fā)動機子類 2。 發(fā)動機子類 1 是在可以確定發(fā)動機具體參數的模型的時候應用 , 發(fā)動機子類 1 由發(fā)動機扭矩子類模型和發(fā)動機轉速子類模型構成 . 發(fā)動機子類 2 是在無法確定發(fā)動機具體參數的時候 ,利用發(fā)動機在不同油門下的外特性圖得出的 , 給定發(fā)動機轉速 、 油門 ,由外特性圖就可以得到對應的轉矩 ,減去泵輪轉矩就得到發(fā)動機凈扭矩 并可轉換為發(fā)動機轉速。 ②液力變矩器類庫根據靜態(tài)模型和動態(tài)模型分為液力變矩器子類 1 和液力變矩器子類 2。 液力變矩器子類 1 是由變矩器靜態(tài)特性根據實驗數據回歸擬合得到 的。 液力變矩器子類 2 是根據變矩器動態(tài)特性得到的。由于精確動態(tài)模型很難獲得 , 以及在大多數情況下 ,靜態(tài)模型與動態(tài)模型的差別不 ,采用靜態(tài)模型已經能夠較準確地描述變矩器地工作特性 ,故可以用靜態(tài)特性代替動態(tài)特性。 ③變速箱類型庫包括定軸式 (子類 1)和行星式 (子類 2)兩類。這兩類主要是結構不同 ,因此程序設計 、 計算方法不同。但是子類基本上是相同的 ,一般包括變速箱穩(wěn)態(tài)子類、行星變速箱換檔過渡過程瞬態(tài)子類 、 液壓緩沖閥和換擋離合器子類。由于篇幅有限 ,具體的子類的接口形式不再詳細描述。 ④車體及阻力模型是根據變矩器的輸出 扭矩計算出實際輸出扭矩 、 實際輸出轉速 、 車體速度 、 加速度等建立的。該模型包含了阻力子類。阻力子類又包括空氣阻力子類 、加速阻力子類 、 坡度阻力子類和滾動阻力子類等。 ⑤換檔邏輯類庫是根據不同的單參數 、 兩參數 、 多參數換檔規(guī)律設立換檔控制方式和發(fā)動機的轉速 、 轉動換檔閥換檔建立的。一般履帶車輛采用動力性換檔規(guī)律 ,若采用經濟性換檔規(guī)律可以另外建立子類。 個車輛動力傳動系統(tǒng)動態(tài)仿真模型的建立 從不同的類庫中選取所需算法的子類模型 ,稍加連接就建立了一個系統(tǒng)的仿真模型。譬如可以建立傳動系統(tǒng)的換檔過程仿真系統(tǒng) ,也可以 建立動力傳動系統(tǒng)的起步加速的仿真系統(tǒng)。然后再確定初始條件 ,各個模塊的基本參數 ,設置積分的時間步長 、 模擬起止時間、道路環(huán)境設置 ,就可以實現仿 真過程 。 在實際使用中 ,可以利用面向對象的可視化編程技術 ,例如利用 將基本參數設置和初始條件選擇等做成用戶輸入界面 ,使其具有友好的人機交互性 ,可以方便的進行文件的存取和圖形圖像的顯示 、 剪切 、 復制以及輸出打印機。 參考文獻： [1] 康鳳舉?，F代仿真技術與應用 [ M]。北京 :國防工業(yè)出版社 ,2000。 [2] 李洪儒 ,馮振聲。面向對象仿真的基本概念框架研究 [J]。計算機真 ,2000(5):9 [3] 居乃皴。裝甲車輛動力學分析與仿真 [M]。北京 :國防工業(yè)出版社 ,2002。 [4] 王長宇。面向控制的車輛傳動系統(tǒng)建模與仿真技術研究 [D]。北京 :北京理工大學車輛與交通工程學院 ,2002。 [5] 譚大江。綜合傳動換檔動態(tài)特性及綜合電子總線布置方案 [D]。北京 :北京理工大學 車輛與交通工程學院 ,2001。 [6] ]001[7] of ][8] 何洪文，孫逢春，車輛動力 J]。 北京理工大學學報 ，2002,（ 5）： 582[9] 郭臨福，等，有葉普通渦輪增壓器與發(fā)動機穩(wěn)態(tài)匹配模型的建立，驗證與模擬 [J]。內燃機工程 ， 2003,24（ 3）： 27[10] 劉輝。車輛動力傳動系統(tǒng)模塊化建模及動力學仿真 [D]。 北京 ： 北京理工大學 ， 2003. 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 究的問題 汽車動力傳動系統(tǒng)模型庫的建立和傳動系統(tǒng)動力匹配的性能計算。 究手段 通過對目前車輛動力傳動系建模方法的分析，采用面 向對象的方法建立開放的、面向對象的、通用的動力傳動系模型庫，提高了系統(tǒng)的建模效率，為全面研究動力傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能奠定了模型基礎，便于實現基于模型的動力傳動系統(tǒng)最優(yōu)化匹配。采用面向對象的方法建立的車輛動力學模型 ,可以通過簡單的選擇操作和數據輸入 ,建立一個具體的車輛的傳動系統(tǒng)模型 ;可視化的模型為用戶的使用提供了方便 ,面向對象的編程方法使得數據和操作封裝在各自的模塊里 ,提高了程序的易維護性和可移植性。 開 題 報 告 指導教師意見 ： 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日