目录
1 绪论 1
1.1 研究的意义 1
1.2 国内外发展现状及发展趋势 2
1.3 研究的主要内容和目的 3
2 汽车动力性、经济性数学模型 5
2.1 汽车动力性数学模型 5
2.2 汽车经济性数学模型 8
2.3 设计变量的确定 10
2.4 约束条件的确定 12
3 基于遗传算法的汽车动力性、经济性参数优化 13
3.1 遗传算法工具箱简介 13
3.2 遗传算法优化目标函数f(x)的确定 17
3.3 汽车动力性、经济性模拟计算的作用 17
4 实车计算 19
4.1 汽车基本参数值 19
4.2 发动机数学模型 20
4.3 优化前后计算分析 23
5 结论 27
5.1 工作总结 27
5.2 工作展望 27
致谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1 研究的意义
随着时代进步和科学技术的发展，人类对汽车性能的要求有了很大提高。轻量化、高速化、高功率、低油耗、无公害的汽车已经成为汽车工业今后发展的主要方向。要满足高速化、高功率、低油耗的要求，就必须寻求一种现代合理的优化设计方法，从根本上提高汽车动力性、经济性性能。
在影响汽车动力性、燃油经济性的诸多因素中，汽车传动系参数的选择尤为重要，传动系参数的微小变化在很大程度上影响整车性能。一台发动机即使具有良好的性能，如果没有一个与之合理匹配的传动系，也不可能充分发挥其性能。一个与发动机合理匹配的传动系可以使 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
发动机经常在理想工作区附近工作，这样不仅可以减少燃料消耗，减轻发动机磨损，提高发动机的寿命，而且还可取得良好排放效果。
虽然设计人员认识到汽车动力传动系统匹配在提高其动力性、燃料经济性上的重要性，但在汽车设计中，对于汽车的动力传动系统的匹配设计，由于测试手段和计算工具的限制，设计人员一直都采用传统的方法进行简单的定性分析和简单的定量计算，依靠大量积累的试验数据和反复测试的结果进行设计。但这样不完全可靠，且需要耗费巨大的时间、人力、物力以及财力。但当问题涉及的因素较多，变化过程较快，凭经验与试验就难于得到最优方案。而一个方案的选择是否恰当，常常给技术质量和经济效益带来很大的影响。为了适应现代工业技术发展的需要，在设计过程中，就需要寻求一种可靠的、科学的现代优化设计方法来合理匹配汽车动力传动系统参数。
鉴于目前汽车发动机使用工况远离其最佳经济区域、发动机工作效率比较低的现实，借助何种优化方法来匹配汽车动力传动系统参数，从而提高汽车的运输效率，降低燃油消耗，是一个值得进一步研究的课题。
为此，本论文将“基于遗传算法的车辆动力性经济性优化设计”作为研究课题，以汽车的动力性、经济性为目标函数，以汽车变速器的传动比作为设计变量，运用目前世界上较为先进的遗传算法对汽车动力传动参数进行自动寻优计算，寻求一种可靠的、科学的现代优化方法。在样车制造前就能对设计车型的动力性、经济性性能有一个初步的较为准确的模拟计算。通过该课题的研究，可为设计人员提供有益的知识、经验和设计分法。从而提高国内汽车设计水平。增强产品的自主开发能力和我国汽车工业竞争实力。
1.2 国内外发展现状及发展趋势
由于合理匹配的动力传动系统可以使发动机经常在理想工作区附近工作，显著地降低汽车的燃油消耗，减轻发动机磨损，提高发动机的寿命，而且还可取得良好排放效果的这些优点，因此在汽车设计中，当总质量、质量分配、空气阻力及轮胎滚动阻力等已经确定以后，如何进一步合理选择动力系统参数以保证最佳的汽车动力性和燃油经济性显得尤为重要。为了达到汽车动力传动系统的合理匹配，国内外各大汽车公司、科研人员都在致力于汽车动力传动系统的参数优化问题研究。以通过动力传动系统的合理匹配使汽车具有良好的动力性、燃料经济性。
1972年，美国通用汽车公司首先开发了汽车动力性与燃料经济性的通用预测 程序GPSIM。该程序可以模拟汽车在任何行驶工况下的瞬时油耗、累积油耗、行驶时间和距离;预测汽车设计参数如重量、传动系速比、空气阻力系数等的变化对性能的影响。随着电子计算机的应用和测试手段的提高，使得通过模拟计算和试验相结合成为可能。目前，国外各大汽车公司相继在这方面做了大量的研究工作。在新产品开发过程中，运用优化设计的思想，研究开发了各自的优化模拟程序，除美国通用公司的GPS工M外，还有福特汽车公司的TOEFP，康明斯公司的VMS，美国交通部的VEESIM以及日本日产汽车公司的C5VFEP和德国奔弛汽车公司的TRASCO等。这些程序的使用使得设计人员能在样车制造前正确地对汽车动力性，燃油经济性进行预测，并可以根据几种传动系速比的变化引起整车性能的变化，找到这种变化之间的关系，形成最佳动力性，燃油经济性和C曲线，从而找到能与发动机合理匹配的传动系参数。这样不但可以避免设计人员在产品设计阶段对整车及总成方案的确认，结构参数的选择和传动系参数与发动机匹配的盲目性，防止可能遗漏最佳方案，并且能大大缩短设计周期，节省大量费用。
有些国家在逐步完善各自的优化模拟程序的同时，总结经验，把开发出的优化模拟程序形成商品，投入到市场，在帮助相对落后国家在汽车设计过程中，缩短其产品开发周期的同时，也产生了巨大的经济效益。如GT一POWER、GT一D班VE等一系列的设计软件相继登场。这些软件技术己经发展的较为完善，它通过形象的图标来代表汽车上各零部件，用户可根据自己的需要选择零部件，输入特定的参数值，设定好各项控制参数，最后通过程序计算出需要的结果。但是这些软件的主要功能是汽车各项性能的预测计算。
我国在这方面研究起步较晚，进入80年代后，国内汽车界如长春汽车研究所、吉林工业大学、江苏理工大学等单位围绕以下几个方面开展了一些工作:
①汽车动力传动系数学模型的研究;
②给定工况模拟研究;
③实际道路条件随机模拟的研究;
④模拟程序的应用研究。
并取得了一些成果。但是还存在如下主要问题:
①数学模型不完善;
②还未找到一种真正可行的优化算法。
这些问题导致我国汽车工程界在设计中无法运用有效的工具较为准确地预测和优化汽车的动力性和经济性，阻碍了开发水平的提高和自主开发能力的形成。因此开发研制一种可靠的、有效的设计工具迫在眉睫。
1.3 研究的主要内容和目的
1.3.1 论文研究内容
在汽车动力传动系统的匹配上有两种不同的方案，一种是发动机参数给定，优选传动系参数达到匹配目的。另一种是传动系参数给定，优选发动机参数达到匹配的目的。对比这两种方案，因第二种方案需按优化结果对发动机参数进行调整，如通过改变凸轮型线等，以达到所要求的特性，这将花费较大的资金，增加产品成本，耗费较多的时间。而第一种方案，发动机参数给定，优化传动系参数后，只需改变配合齿轮就可达到优化匹配的目的。对比二者，从实际的经济角度出发，本论文以发动机参数给定，优选传动系参数为研究方向，达到合理优化汽车动力传动系统的目的。主要进行的研究内容为：

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/28824.html