机械设计优化作业 第1次次作业.doc

基于整车性能的汽车传动系参数的优化设计

为了降低汽车的耗油量和废气排放,我们一般采用优化匹配动力传动系统。因为汽车的动性燃油经济性和排放特性的好坏在很大程度上取决于发动机的性能和传动系形式参数的选择。提出将汽车原地起步连续换档加速时间、多工况百公里油耗和多工况尾气排放的主要污染物(CO、H才和NOx)的排放总量作为汽车传动系优化性能的指标,利用计算机对汽车动力传动系统进行模拟仿真计算,通过对汽车动力传动系参数的优选,达到改善汽车的燃油经济性、动力性和尾气排放.
优化目标:Ts = T0 +umax∫uminδm du / [ Ft - ( Ff + Fw ) ]
式中: Ft = Ttq ig i0ηT / r; Ttq =Σi = 0ai nie; ne = ig i0 ua / r;Ff =Gf; Fw = CD Au2a /; Ft 为汽车驱动力, N; Ff 为滚动阻力, N; Fw 为空气阻力, N;δ为汽车旋转质量换算系数; m 为汽车质量, kg; ig, i0 分别为变速器和主减速器传动比; r为车轮滚动半径,m; f为滚动阻力系数;CD 为空气阻力系数; A 为汽车迎风面积; m2 ; ua 为汽车车速, km /h; T0 为起步时间, s; ηT 为传动效率, ; um ax , um in为汽车加速起始及加速终了车速, km /h。
优化参数:X = [ x1 , x2 , ⋯, xn ]T = [ ig1 i0 , ig2 i0 , ⋯, ign i0 ]T
优化实例:汽车总重W = 9506N,轴距L = ,轮距B = ,风阻系数CD = ,迎风面积A = ,滚动阻力系数f = 。该车采用的发动机型号为DA468QL1型汽油机,最大功率Pe = 48kW,最大转矩Te = 88N·m,发动机外特性拟合时选取9个点,拟合阶数为5阶,万有特性拟合时选取80个点,拟合阶数为3阶,轮胎半径r = 。选择所满足设计要求的排放标准为欧Ⅱ标准,则QCOh =, QHCh +QNOxh = ;起步加速时间计算的是该车起步换挡加速至90km /h的时间,选择的各目标函数的加权因子ω1 = ,ω2 = ,ω3 = ,最高挡动力
≤ D0 max≤ ,最大爬坡度不小于35% ,附着系数取φ0 ,最高车速为140km /h, ql 为114, qh 为118,传动系的效率η= 。
基于遗传算法的齿轮减速器多目标优化设计
减速器是一种重要的机械部件,被广泛的用于冶金技术,采矿业,建筑业,材料处理等等。但是通过传统的方法很难设计出理想的减速器结构。因此Thompson顺利的优化设计出体积最小的减速器,Gao则采用渐进的进程。Li 和 Symmons运用将最小的中心距离作为目标函数的方法优化设计出一个螺旋齿轮减速器。这些报告已经获得了一些具有发展前景的研究成果。但是由于经常只用单一的目标函数来进行设计,但是具体实行的时候最佳成果仅仅是局部的最佳。
优化目标:
优化参数:
编号
模数
螺旋角
传动比
齿宽
齿数
Ⅰ
Ⅱ
约束条件: 接触强度
弯曲强