表3-1 标杆车主要性能参数 标杆车:2012款本田雅阁2.0L SE (5挡) 长度(mm) 4960 最高车速(km/h) 宽度(mm) 1845 最大马力(Ps) 高度(mm) 1480 最大功率(kW) 整备质量(kg) 1450 最大功率转速(rpm) 综合油耗(L/100km) 7.8 最大扭矩(Nm) 压缩比 10.6:1 最大扭矩转速(rpm) 表3-2 优化前汽车传动系参数 变速器 I 实际传动比 3.85 II 2.13 III 1.32 IV 0.97 V 0.76 4500 200 156 115 6300 189 4300 主减 速器 3.65 5000 5500 发动机转速?r/min? 发动机转矩?Nm? 表3-3 发动机外特性试验数据 1500 2000 2500 3500 4000 75.58 83.64 85.26 87.38 88.26 84.83 83.62 81.74 优化计算基本参数如下:
整车质量m=1450kg;最高车速uamax=200km/h;发动机怠速
nelim=800r/min;最大功率P高转速nemax=6300
emax=115kW;最大转矩Memax=189Nm;最
r/minkm=7.8;车轮半径;综合油耗L/100r=0.4064m;单个车轮转动惯量Iw=1.30kg?m2;发动机飞轮转动惯量If=0.22
CDA=1.2m2kg?m2;传动系统效率?T=0.9;空气阻力因数
;滚动阻力系数f=0.015;燃油重度?=8.232N/ml;旋转
质量换算系数:?=1.06+0.04ig2。 3.2 传动系参数优化计算和分析
在本次优化设计中.主要是对变速器速比和主减速器传动比的优化,运用复合形法对各参数进行优化。进行优化时,动力性分目标函数取原地起步连续换挡(包括选择合适的换挡时机)加速到100km/h所需时间T?S?,经济性分目标函数取多工况百公里燃油消耗量
Q多?L/100km?,动力性和经济性的加权因子分别取?1=0.2,
?2=0.8。
3.2.1 原地起步加速时间T?S?的求解
根据动力性目标函数T=f1?x?及其推导式
?u0dt=?u0?Ft-Ff-Fw???mdu和所给的基本参数计算出不同主减速器传动
比i0(3.00、3.20、3.40、3.60、3.80)时汽车由原地起步并连续换挡(包括选择合适的换挡时机)加速至100km/h所用时间T?S?,得到主减速器传动比i0与加速时间T?S?关系如表3-4。
表3-4 主减速器传动比与加速时间关系 主减速器传动比i0 0~100km/h加速时间T?S? 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 9.6104 13.6875 12.5381 11.4497 10.8685 3.2.2 多工况百公里燃油消耗量QL的求解
根据经济性目标函数QL=f2?x?及其推导式?Q?K?Pe?ge?ne,Pe??S102ua?和所给的基本参数计算出不同主减速器传动比i0(3.00、3.20、3.40、3.60、3.80)时汽车多工况行驶百公里的燃油消耗量QL,得到主减速器传动比i0与燃油消耗量QL的关系如表3-5。
表3-5 主减速器传动比与燃油消耗量关系 主减速器传动比i0 燃油消耗量?L/100km? 3.00 3.20 3.40 18.10 3.60 17.63 3.80 17.13 18.44 18.30 3.2.3 绘制不同主减速器传动比i0的燃油经济性—加速时间曲线
在动力装置其他参数不变的条件下,可根据以上已知基本参数计算出不同i0(3.00、3.20、3.40、3.60、3.80)时循环工况的加速时间
?S?和每升燃油行驶公里数?km/L?,在燃油经济性—动力性坐标系中
描出各对应点,并用平滑曲线连结,即可得到如图3-1所示的燃油经济性—加速时间曲线(C曲线)。
图3-1 燃油经济性—加速时间曲线
由C曲线可知,当主减速器传动比i0为3.20~3.60时,在一定程度上都能满足燃油经济性和动力性的要求,在i0值较大(如取
i0=3.60)时,时,加速时间较短但燃油经济性下降;而在i0值较
小(如取i0=3.20)时,加速时间延长但燃油经济性得到很大的改善。在此次优化设计中更多的偏重于对燃油经济性的改善,因此主减速器传动比i0选为3.20。
3.2.4 传动系参数优化结果及总结
表3-6 优化前后传动系参数对比 I 实际传动比 3.85 优化传动比 3.68 II 2.13 2.12 变速器 III 1.32 1.26 IV 0.97 0.90 V 0.76 0.65 主减 速器 3.65 3.20 由优化结果可知,与该车的多工况百公里燃料消耗量相比优化前
有所减少,也就是说燃油经济性得到了一定的改善,而动力性有所下降,这是由于汽车的动力性、燃油经济性是相互矛盾的,不可能存在一种方案,使汽车的动力性、燃油经济性都达到最优,且本次优化设计中主要是保证一定动力性的情况下,对汽车的燃油经济性进行一定的优化,所以动力性能某些性能指标的微小下降属正常现象。可见,采用此方法对汽车动力传动系参数进行优化时取得了较显著的效果。