557 大学生方程式赛车设计（制动与行走系统设计）（36张CAD图+中英文翻译+开题报告）
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大学生方程式赛车制动与行走系统设计
摘 要
Formula SAE自1978年在美国第一次举办以来，现已成为一项顶尖的国际赛事。按比赛规定，赛车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。其中，为保障车辆和驾驶人员的安全，赛车的制动与行走系统设计显得尤为重要。
本文主要阐述了Formula SAE赛车的制动与行走系统设计过程。本次设计参照上代及其他参赛团体的赛车，进行了整体优化。本文在分析大赛规则及往届成型赛车的基础上，通过计算分析设计出制动与行走系统的总体方案。其中，制动系统以制动器为核心，设计出制动操纵机构（踏板装置）及制动操纵驱动机构（II型液压双回路）。行走系统以轮胎为核心，依次进行轮辋、轮毂、立柱的设计。本次设计在分析研究国外经典赛车基础上，参照实物及经典模型，利用UG对各零件进行三维建模和装配，利用CAD、CAXA等软件建立模型进行运动干涉分析，保证设计的合理性及优良性。
最后，本次设计运用UG等软件，对制动系统中的连接件、紧固件、制动盘、制动踏板、制动油路等和行走系统中的立柱、轮毂、轮辋进行了仿真及有限元分析，并制造出样件，对样件装车试验，取得良好效果。最终本设计的结果，确保了本赛车具有出色的制动性和在极限工况下的安全性。
关键词：赛车，制动及行走系统，优化，仿真，有限元分析
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at ch,it is be 1. it is of to be on N F 3 (2008) 863869 +41448234679; +as as is to in of is in it is to so 2007 M. be as of O to at 4,5. in as In of to be to of of a as to or 1. In PG 2,3as at a 1 007in 0078 0076 007of of to be in a of or an on is a of is on a is by a be on as 2007 3, by to 6,7 in an or on a is in of of a of In of as or to be an an to in to be to be of is a to of to a It is is by A is to be to of of is 1 a in to q. 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一个最高的磁场对 轮的效率和最佳的合作 效率和使生物能源之间的 2到最好的平衡以及高效利用废物 1 。 氢作为燃料用于燃料电池和内燃机内，其可能在未来汽车技术发展中起到重要的推进性作用。氢动力汽车的发展也受限于空气质量因素， 2其他温室气体的排放及化石燃料供应等问题 2,3 。 所有这些气态燃料都有不同的燃料储存方式，如高压气化，低温液化，金属氢化物或其他的，均在一定压力下操作完成。开发商拥有极大的兴趣，因为制造商 和立法者能够监控这些气态燃料系统的真是整体排放情况。这适用于以下两种情况，已停的汽车要改变周围环境和刚启动运行或停止的汽车要改变废气排放 4,5 。 所有这些情况都可以在嵌入人工气候室的底盘测功机中模拟。 但是，这需要耗费大的力量去确保气候室的密封性，这样蒸发排放量就可以通过直接 检测室内气体浓度的增加量获得。这种测试汽油车蒸发碳氢化合物的排放量的方法必须在 6,7密闭的测量室中进行（严格密封）或采用所谓的点光源的测量法。然而棚式方法适用于测试停驻的汽车，运行损耗会产生一些严重的的密封性问题，因此在底盘 测功机内需要密封棚。由于氢的特殊性，很难使壳体的严格密封以进行蒸发排放的碳氢化合物的测量。在备选点源上油箱所有潜在的泄漏点需要配备漏斗或通风口保证适当的空气流通，强大的分析仪会收集所有的排放气体，并能测量其浓度。 因此，这种方法需要被扩展延伸以适应各种车辆的需要，并且一个测试系统并不能确保测量的总蒸发排放量的准确性。 另外，本文提出的这种测量运行损耗和应用质量平衡法与气候试验的通风设备测量汽车气体燃料的系统排放的方法。它显示了什么样的传感器设备是必要的，源排放量是如何计算的。该方法是通过实验验证的，敏感性分 析也提出了进行一定质量的测量时限制条件必须得到满足。 2. 方法论 量平衡 这种方法的基本思路是质量守恒。如图 1所示气候室内的底盘测功机，导出质量平衡方程（ 1）。流入和流出室内的气态物质（称之为 G）的质量的变化时不同的。假设气体和其他物质之间没有发生化学反应。这是氢气，甲烷和丙烷在室温下浓度低于 1 。 e n t ,G,G （ 1） 表示室内 G 气体变化的质量， m表示流入室内的 G 气体的总质量， m表示流出室内的 G 气体的总质量，m表示从通风设备中流入室内的 G 气体质量，m流入汽车内 G 气体的质量。所有变量均为时间函数。 大规模的燃气 因此 ,通风空气的质量和进入空气中的气体 要被测量。 进入室内另一部分气体是从汽车里蒸发出来的，这是有利的。 不同情况下流入气候室的 预期的空气流通。 泄漏。室门以及渠道电缆和管道不密闭，所以有些漏气。多数人工气候室有微压以确保所有开口空气能流出，由于流入潮湿的空气中，在低温下操作时，会导致危险物冰的形成，另外扰乱室内湿度的控制（图 1）。 如果车辆正在运行，并且由 一个消耗空气的系统进行驱动（发动机或燃料电池系统），相应的空气供给可以从腔室外部 或腔室内部被使用。由于气体通常被排出室外并在室外测量，后者也是一个流出的气体 测量所有的流出位置处的 是这个问题可以通过以下的方法变向解决。 底盘测功器对废气排放测量的车辆 配有风扇。连同的通风的空调室 ,这可能会导致高的湍流 ,腔内气体 句话说 ,混合时间常数在腔必须明显低于空气汇率常数。必须保证气候室内无通风不良的死区。在大多数情况下 ,底盘 测功器是安装在气候室 ,室内的测功器作为破坏电动机的加强室 ,是包含在室内的。因此 ,它必须可使舱内的通风设备打开并增加额外的通风设备。 如果室内的 则这个浓度测量也适用所有的室外测试。只要压力能保持室内外通风稳定 ,流出室内的气体总质量等于流入室内的气体总质量。因此，这是足以测量流入室内空气质量的。 此外 ,由于浓度在气候室 是均匀的 ,它需要在同一位置被测量。 当然，流入室内的 m不能直接测量。 假设为理想气体，则可能是通过如下确定。任何气体质量密度乘积。 m （ 2） 所包含的 （ 3） 其中的浓度和G密度。由于测量将在气候室内进行并且不持续很久，则可以假定在此期间温度和压力保持稳定，密度不变。因此，可进行足够的空气体积和 确定其质量流量。 对于室内认为 （ 4） 设流出腔室的空气的流量等于流入腔室内的气体 是分布是均匀的，由式（ 1） -（ 4）得 v e n t _ i na i r ,v e n t _ i na i r ,Gv e n t _ i nG, （ 5） 因此 v e n t _ i na i r ,na i r . v e n t _ e n t _ i nG,a i （ 6） 因此，将系统的排放量作为单位时间的流出质量以及知道腔体体积、密度和测量进入腔室的空气的体积流量以及腔内气体 度。可计算出 于流入和流出的压力和温度都是一样的，流量和密度都可以被 认为是相等的。 量设备 商业气相色谱仪（还原气体分析仪 （ 微量分析公司，加利福尼亚州，美国）被用来测量气候室内的 2H 。该 够监测浓度低至十亿分之一的还原性气体，如 2H 。该仪器由一个微处理器控制的气体色谱仪，利用还原性气体的方法检测。 5反应的杂质（ 2H ）作为载气。 等分的空气样本被分为超过 1毫升的样品，定量环为 20毫升 /分钟的速率。分离感兴趣的样本组件， 在一个等温芯棒加热的色谱柱烤箱中。色谱柱 (1S,60/80 1/8 30)主要用于去除二氧化碳、水和碳氢化合物。随后 2H 和 分离分析柱 (分子筛 5A,60/80 30)混和进入检测器 ,包含氧化汞。氧化汞之间 (固体 )和 2H 和合汞蒸汽进行反应，进行定量的方式是通过一个紫外光度计 进行的 。列需保持在 75C； 探测器是加热到 270C。空中的 2H 和 样本中确定汞的数量成正比。 在连续观测 2H 浓度的实验室内，每 2分钟进行一次测试。在每个测试周期的开始和结束的周围空气中的浓度（浓度的流入）需进行 30分钟的测试。 通常情况下，浓度是非常均匀的，在短时间内的一个测试周期，并在 576 949。 通过稀释单位（ 量技术有限公司，哈普施泰特，德国），对两个高浓度的参考气体（ 50和 H 梅塞尔瑞士 ,瑞士 )进行动态稀释至零空气敏感的范围内。稀释单元间接引用瑞士联邦气流标准进行计量。不同的两个高浓度的混合物重合标准与对方表现出优异的协议 10。 2H 的检测限为 10 析方法 正如上一节中所述的低浓度的气体不能在高时间分配率的情况下测量，即在几秒钟内。设备描述表示允许 2 分钟的采样率 。因此方程（ 6）需要被分解。 离散化最直接，最简单的方法是由最后测量值取代腔室的浓度。对于时间 k 步结果为 T kc h ,G,kc h ,G,(7) 其中 T 是采样间隔 11。由于这两种环境浓度的气体 G 和通风气流通常超过一个时间间隔的变化非常少。如果使用上面的开头或结尾的采样值的时间间隔。然而，腔室的浓度有一个变化显着，因此平均浓度是取采样步骤中测量它的任一端的近似值的平均值。质量平衡守恒 kv e n t _ i n ,a i r ,h ,G,kc h ,G,kv e n t _ i n ,a i r ,e n t _ i n ,G,h ,G,kc h ,G,kc a r ,G, (8) 所以 kv e i n ,G,1kc h ,G,kc h ,G,kv e i n ,a i r ,h ,G,kc h ,G,a r ,G, c2 (9) 在数学上更复杂，但也更准确的是通过求解离散差分方程（ 5）的分析新增一个时间步长，需要一定的假设。 这里是自由输入信号（即 ， c， m）的任意时间的函数。 因此，如果必要的话，它可能会测量在高时间分辨率的通风气流，并利用这段时间进行计算，但通常这种流动是合理的。气体 G 的环境浓度，通常是恒定的，如果不工作时遭受一个巨大的非均匀气源。 当然是时间的函数 m及车辆如何发出的气体 G 是未知的。如果流出的总质量,极端的情况下，如果所有被释放后，立即计算时间间隔的开始或末端（峰值函数 ，图 2 ）。“平均”的情况发生，如果车辆不断冒出气体 G。在 （ 5）的方法通过以下三种假设来解决。 在早期峰值的情况下，该解决方案的方程（ 5）中时间 e n t _ i nG,kc h ,G,v e n t _ i nG,kc a r ,G, (10) 因此，某一时期排放的 G 气体质量为 1kc h ,G,v e n t _ i VV v e n t _ i nG,kc h ,G,kc a r ,G, (11) 在后期峰值的情况下，得 n t _i kc h,G,ve n t _i nG,kc h,G, (12) h ,G,v e n t _ i nG,v e n t _ i nG,kc h ,G,kc a r ,G, (13) 通常情况下 a r ,G,： v e n t _ i kc h ,G,v e n t _ i nG,kc h ,G, (14) v e n t _ i h ,G,kc h ,G,kc a r ,G, （ 15） 式（ 11），（ 13）和（ 15）看起来相当不同，其输出保 持相似，只要采样间隔 T 是比较小的通风时间常数 。 所以，如果两个小的采样间隔和通风，则在此方法中的质量上升。下节给出了具体例子，在这里的不同方法（式（ 11），（ 13） 和（ 15）和不同的采样间隔被应用到相同的测试数据中，向大家介绍了，准确度取决于该系统的不同的参数。 3. 案例分析 在这里所描述的试验案例均在气候细胞底盘测功机进行了电子探针。所有的数字值都本测试设备得出。 室容积的测定 采用几何手段估计腔室体 积是相当困难的，因为车程，通风，单位热交换等都很难形容。因此，测试一个明确的体积的氦，其被释放出来和它的浓度平衡后，外部封闭，内部循环，通过稀释估计腔室体积。每 256 3标准偏差为 8 3 积流量的识别和验证 在通风的体积流量是不可能直接测量，但随着时间的推移其仍是恒定的，可以通过以下的试验确定。 如上，可计量一定体积的气体如氦注入 到单元格（同时通风）。之后，单元格中的混合物氦的浓度将跟随方程（ 5）或解决方案（ 10），（ 12）或（ 14）中的一个与停驻的汽车 0m t 。 测量结果如图 3 所示。减去隐藏的浓度和建设的浓度，浓度直线在 2000 这条直线的斜率是空气交换率，即 。它的倒数是上面讨论的空气交换的时间常数，如果一个腔室容积或通风体积流量是已知的，则其他可以计算出。在此，用给定的腔室容积的体积流 其标准偏差为 体积流量受环境压力的影响，因此，应该进行蒸发实验以确保准确。 此外，如果通风的体积流量通过测量是已知的，类似的测试可用于验证整体模型。 一个已知量的氦（或氢气）就在那一刻被释放并允许在设备中 稀释，测量值可通过微积分（式（ 11），（ 13）或（ 15）计算出释放量。这需要反复检验。 发试验和精度分析 在 氢燃料汽车中进行 氢系统排放测试 。测试显示的测试包括停车时间从 1 到 2523s,然后加速至 3842s,另一个停车阶段是 7100s(图 4)。 房地产氢亦进行了系统的发射试验 氢汽车。 这里显示的测试包括一个停车 相从 1到 2523 的小号，然后坐测试 3842 s，其中 另一个停车阶段进行监测到 7100 秒（ 图 4 ）。 图 4 所示的是每间隔 2 分钟所测量出的氢浓度。在右边则显示出每个时间间隔中汽车的废 气排放量。他们是用不同的方法和假设来计算出来的，即（ 9），（ 11），（ 13）和（ 15）。 在给定的用一单缸容积为 256通风体积流量为 s（给定空气交换时间常数为 463s 或 采样速率为 2条件下，精确结果如下：在粗略计算公式（ 9）和精确计算公式（ 15）均假设汽车的废气排放在超过一个采样时间间隔后是恒定的情 况下两公式的计算结果的差异小于 用计算最坏的情况下的方程式（ 11）和（ 13）计算出的值，假定短发射峰出现在抽样间隔的开始和末尾，则产生 14%和 误差。然而，从整体的质量特性发射曲线（图 4 中，右）中可以看出，令人难以置信的是汽车尾气排放达到峰值，并且这个峰值恰巧与取样同步。这样，当尾气排放开始或停止时真正的局部准确度可能在 14%间无常的变化。然而整体或综合的排放将在所有可行的情况中显示出一个精度更高的结果。 从图 4 和图 5，可以很容易的看出，该车辆在运行时显示出相当小的系统排放量，即每 21车程的排放量为 3842s）。相反当系统停止后却上升显著。在发动机停止后 201200s）内最大的气流量可达到 且之后有所下降。很明显某些系统氢气部分泄露后直到它们用尽了系统才停止。 注意，所有的变量，如风流量和环境浓度被认为是在每一个时间步内是恒定的。如果它们缓慢的变化并且它们的值是测量的，则这种方法也可以应用在相同的精确度上。 灵敏度分析 对于这种方法的灵敏度测量误差可以由标准误差传播方法来分析【 12】。它表明室浓度对测量中的随机误差在一 步步的结果中有相当大的影响，产生两个不同的测量值。然而这些误差是当积分发射时补偿所产生的。 浓度值的系统性误差，即室温值和外界环境下的值之间的偏差将导致一个优先于积分信号的不正确的线性趋势。这样的趋势可以很容易的被检测到，如果被测试的车辆显示在零排放阶段，如在夜晚静止存放后。或者这种偏置能过通过使用相同传感器对外界的（流入）和燃烧室内的浓度进行测量去减少，这种方法是被推荐的。 此外，这种方法是对取样率和换气率的比值的采样。 这种灵敏度在下面的例子中由于忽略媒介数据点而被突出。用这种方式，采样率可以很容易的被 模拟成为一个 2多原始采样。可以看出，在表 1 中通过增加采样时间使理论范围内的不确定性增加。当采样时间达到与空气交换时间常量近似值 6或 8，然后最大的不确定性上升到 50%以上，从而单步的值变得有些不可靠了。同时，式（ 9）简化方法的误差也上升时，采样时间增加。这一发现正好与 息定理的假设即采样频率应该比最高频率的两倍更高，因此，在这里，采样莹明显快于空气交换率的一半。因此，采样速率 2足香农定理，作为系统时间常数（空气交换率）是 导致上述 14%的准确的。 同样，由于在实践中车辆的排放测量抽样是不会发生在一个具有多个峰的峰状的方式，积分精度将大优于最大的局部误差提示。这样在图 6 中也可以看出，其中的累积氢气排放曲线几乎与四个不同的采样率是相等的。最后的误差相比于 2样， 8样误差能低 1%。 4. 结论 本文介绍了一个来衡量汽车气体燃料排放系统 的方法。 该方法是基于试验存储单元中的浓度测量和动态质量平衡计算。每小时排放量低至 2克也易于检测。 此方法是适用时需满足如下列条件： 测试单元内部通风是良好，室内浓度可以被认为是均匀 分布的。 空气交换率至少低于两倍的采样率。准确性随着采样率的上升和空气交换率下降而上升。 必须测量空气交换率和污染气体的流入（环境）浓度。 如果测试单元的空调安装有超压系统，那后者是很易实现的，在空调中所有流入的气体都会通过 A/C 管。 这种方法已被验证实验证明，它适用于实践并能给出可靠的结果和整体质量界限。 许多废气排放实验室的空调房有底盘测功机，随着气态燃料汽车如天然气汽车和燃料电池汽车或其他动力的汽车的数目的增加，这成为了一种衡量气态燃料汽车系统的排放量和运行损失的成本合理的方法。 参考文献 1 欧洲石油化工协会，欧洲汽车研发委员会，联合研究中心。 欧洲未来汽车燃料和动力系统的显著分析， 2006 年 5 月，第二版 。 2 罗姆 能源政策 2006 年， 34（ 17） :2609 3 叶 S，拉克林 文 C，盖奇 源使用、空气排放的综合评估。 虚拟目录 电子与电气工程师协会 2006 年， 94（ 10） :1838 4 ，达菲 车载燃料电池汽车、太阳能汽车的储氢效率 . 2005 年； 78（ 5） :687 5 张 舍尔 兰光伏 尔 德沃 . 热转移反式 美国机械工程师协会 2005， 127（ 12） :1391 6 布鲁克斯 尔杜斯 铬 高斯 比 运行损耗测试程序的开发。 美国汽车工程师协会 技术文件辑 1992； 9203（ 22） :209 7 冈瑟 M，德瓦德 D，拉潘 M，詹森 T，森哥乐 W， 巴尔杜斯 S 等人 . 车辆运行的蒸发损失排放点源和外壳测量技术 . 美国汽车工程师协会特刊 1998 年 ; 1335:131 8 格林伍德 肖 A，化学元素。 原出版社， 2001。 9 ，菲舍尔 A，福尔默 赫曼乙 B， 莱曼 S， 2H ）的瑞士郊区站点 . 大气环境 2007 年 ; 41:2111 10诺维 马萨瑞尔 斯特 尔斯 R，埃尔金斯 球分布和预算 999;104:30427 11S。 控制系统工程 威利 ; 2006。 12 ,测量理论工程 普林格出版社 ; u on in of On of of to of by . he is a of a in a a of a by ST T T 1, 2. is be is to of of is at by of be by of At of at is in 3, 4, 5, on to to of of of is to in to of . he is a is of of on be by be 1 by . of of . he be to of of be by of 2) be by of 2, BC is U, GT , B At at at as , is to of at of be as , F 2. FG is as 2010 0 $ 2010 If 2) of be as ST 2, . . he of of is of of in to at If at of at is of If at of at is of of of be up 3. 3, of . of F he is 4. at or by of be on is of l, w t of of of of to of of of as i (1) i(2) . of Nm; of r/of m; i is v is km/h; /is 28l=1. By of 6, of of is to of 4). 4, l, w t to l, w t h is of by It be 4, at at a is a of is to of In of of is to of at or by of to of at by of It be 2 3, or to In to to at 5 at at 6. be in of to of be by at of v (km/h). (%). of . of V. of is of of of is of of of on of as an is by in is of is of is is of is of is In of at by A. he of 0kN of . is 0%; 0s of of 00%; 0s, of 0%. 7. . of 29It be 7, at of t=10s, of 0% 00%, is in at by of 00%, is in At of t=30s, of 00% 0%, is in at by of of It be of is of is of be at by B. he of . is 0% of 00s of of 0 0s, of 08. . of t be 8, t=10s, of of be is in At of t=10s, of 0kN 0of an In to of at to be is in is in At of t=30s, of 0kN 0is in as is is a of V. on of On of of by in of is is by 010 1 et “ of 37, 7, 2006, 5(2 et “ 941772, 1593 et “ 34, 1, 2004, 65(4 “ 24, 6, 2001, 12(5 T. “to of of a VT 6, 1995, 356 “on XiXi2007. (530 1 2010智能计算技术与自动化国际会议 研 究 匹 配 策 略 和 模 拟 连 续 可 变 传 输 系 统 的 拖 拉 机 徐里有 周 之 礼 曹 青 梅 张 明 珠 河 南 科 技 大 学 ， 洛 阳 ， 河 南 省 ， 中 国 摘要 本 文 根 据 发 动 机 测 试 结 果 ,建 立 了 发 动 机 输 出 转 矩 模 型 和 油耗 模 型 。发 动 机 转 速 特 性 是 在 当 发 动 机 工 作 在 最 优 经 济 模 式 和 满 负 荷的 工 况 下 ， 表 示 发 动 机 转 速 和 节 流 之 间 的 关 系 。 基 于 以 上 工 作 ,提出了 连 续 变 量 传 输 ( 统 的 匹 配 策 略 。 根 据 在 不 同 的 野 外 环 境 工况 ,以 仿 真 方 法 研 究 了 匹 配 的 策 略 。 这 个 研 究 为 测 定 提 供 了 理 论 设 计 基 础 和 控 制 方 法 。 关键词 拖 拉 机 ;振 动 连 续 变 量 传 输 ;匹 配 策 略 ;仿真 无 级 变 速 传 输 系 统 ( H M C V T )是 一 种 新 型 的 一 个 机 械 传 动 ( M T )联合 一 个 具 有 一 对 液 压 单 元 液 压 传 动 ( H S T )组 成 的 传 动 装 置 。 H M C V 合 S T 有 一 个 连 续 的 变 量 转 移 率 并 在 在 M 1 , 2 状 态 下 达 到高 的 效 率 。只 有 当 合 理 匹 配 H M C V 和 发 动 机 , H M C V 可 以 发挥 其 优 势 。 匹 配 的 关 键 是 根 据 实 际 的 工 作 条 件 和 发 动 机 特 性 ,发 动 机通过 H M C V 调 节 速 度 比 工 作 在 最 佳 状 态 ,。拖 拉 机 H M C V 速度比的调节可以通过控制位移比的变量液压泵 ( P V ) 和固定液压马达( M F )来 实 现 。 目前 ,国 内 外 的 连 续 变 量 传 输 系 统 的 研 究 匹 配 主 要 集 中 在 汽 车 3、4、 5 ) ,并 且 这 个 关 于 拖 拉 机 研 究 还 没 有 被 报 道 。 拖 拉 机 不 仅 与 汽 车 在结构有区别 ,其 恶 劣 的 工 作 条 件 和 频 繁 的 外 载 荷 波 动 也 是 与 汽 车 的 区别 。这 些 所 有 的 要 求 速 度 比 改 变 都 是 为 了 以 及 时 适 应 拖 拉 机 变 化 的 负载和运动阻力 ,确 保 动 态 性 能 和 经 济 性 。 本 文 的 目 的 是 为 拖 拉 机 解 决匹 配 策 略 和 H M C V 的 模 拟 问 题 ,为 了 拖 拉 机 的 控 制 方 法 提 供 理 论依据。 机 输 出 特 性 2 机 输 出 转 矩 发 动 机 是 一 个 更 复 杂 的 系 统 ,其 输 出 转 矩 是 通 过 节 流 阀 开 放 和 发动 机 的 转 速 来 改 变 。 基 于 发 动 机 试 验 的 结 果 ,发 动 机 稳 态 输 出 转 矩 和节 气 门 打 开 和 旋 转 速 度 的 关 系 可 以 使 用 多 项 式 拟 合 来 建 立 。发 动 机 输出 扭 矩 和 油 门 开 启 和 旋 转 速 度 之 间 表 面 关 系 用 多 项 式 拟 合 能 得 到图 图 1发 动 机 输 出 转 矩 与 节 气 门 打 开 和 旋 转 速 度 的 关 系 b 机 的 通 用 特 性 发 动 机 功 率 和 燃 料 消 耗 之 间 的 关 系 ,可 以 根 据 发 动 机 负 载 的 每 个转 速 特 性 曲 线 被 实 现 。然 后 发 动 机 有 效 燃 料 消 耗 和 旋 转 速 度 和 转 矩 之间 的 曲 面 关 系 可 以 通 过 利 用 曲 线 插 值 拟 合 获 得 。普 遍 发 动 机 特 性 曲 线(图 2)可 以 使 用 发 动 机 的 数 值 模 型 得 到 。 在图 2中 ,曲线 A 部 特 征 曲 线 ;曲线 B G 度 调 节 特性 曲线 ,A、 三 点 分 别 是 最 大 输 出 功 率 点 。 在 不 同 的 油 门 位 置 ，尽管引擎可以工作最大输出功率点 ,在一些最大输出功率点如点 发动机有纯淬装载能力 ,这 很 容 易 导 致 发 动 机 的 熄 火 。 因 此 ,在不同的油门位置 ,发 动 机 的 最 大 输 出 功 率 点 应 设 置 为 图 2的点 A , 。因此 ,通常 ,曲线 A 为 最 佳 动 力 性 工 作 曲 线 ,即 。 如 果 有 相 同 功 率 的 燃 油 消 耗 最 小 点 (图 2)是 相 连 的 ,发 动 机 的 最 优燃 料 经 济 性 能 工 作 曲 线 随 着 图 2中 的 曲 线 A S 现 ,即 。 3 图 2引 擎 通 用 特 性 曲 线 c 功 能 的 发 动 机 转 速 发 动 机 转 速 的 发 动 机 调 节 功 能 是 当 负 载 的 输 出 轴 改 变 ,车 辆 传 动装 置 速 度 比 率 是 为 了 维 护 发 动 机 功 率 的 相 对 价 值 进 行 独 立 烦 的 控 制 。如 果 发 动 机 工 作 在 每 个 相 对 功 率 之 间 最 低 燃 料 消 耗 的 转 速 ，油 门 开 启和 转 速 的 关 系 是 转 速 的 最 优 燃 料 经 济 性 能 。如 果 发 动 机 的 每 个 相 对 节流 开 放 工 作 在 最 大 转 矩 的 旋 转 速 度 ， ,油 门 的 打 开 和 转 速 的 关 系 是 转速 的 最 佳 动 力 性 能 。 发 动 机 转 速 的 调 节 功 能 可 以 拟 定 为 图 3。 在 图 3,曲线 分 别 是 发 动 机 调 节 特 性 曲 线 的 优 化 功 率 和 最 佳 燃 油 经 济 性能。 图 3发 动 机 的 转 速 调 节 特 性 策 略 的 H M C V T 系统 H M C 的 匹 配 策 略 如 图 发 动 机 可 以 通 过 H M C V 控 4 制 发 动 机 油 门 打 开 和 调 节 速 度 比 使 其 工 作 在 最 优 功 率 性 能 工 作 曲 线 。在实际的工作，工作重点应该是落 在 发 动 机 的 速 度 特 性 曲 由 最 低 稳 定 旋 转 速 度 曲 线 l,外特性曲线 域 。对 于 H M C V 的 拖 拉 机 ,每 点 发 动 机 的 有 效 工 作 范围 有 一 个 和 拖 拉 机 的 驾 驶 速 度 相 对 应 的 驱 动 力 ,其 具 体 表 达 式 给 出 了公式如下 图 4匹配的 H M C V 示 意 图 这里， 拉 机 的 动 力 , k N ; 动 机 吗 转 矩 ,N m; 速的发动机 , r / m i n ; 驶 的 动 态 半 径 w h e m ; M C V 的 传 动比 , 是 H M C V 拉 机 速 度 , k m / h ; 是练习场的跟踪效率 ， 轮 式 拖 拉 机 =1 . 通 过 引 用 文 中 的 计 算 方 法 6 ,每 个 发 动 机 的 点 的 有 效 工 作 范 围 都对 应 拖 拉 机 驱 动 特 性 图 的 (图。 4)。图 4中 ,曲线 l , w和 t” 是 分 别相 对 应 的 发 动 机 理 想 的 工 作 边 界 曲 线 l , w和 t , 拖 拉 机 受 地 面 胶 粘剂 力 的 影 响 可 以 提 供 最 大 驱 动 力 。 可以从图 4看出 ,在 稳 定 和 优 化 电 力 和 燃 料 经 济 性 能 条 件 下 ,当拖拉 机 工 作 在 一 定 的 速 度 ,有 一 个 独 特 的 理 想 的 发 动 机 工 作 曲 线 对 应 的拖拉机的 工 作 状 态 。在 发 动 机 的 通 用 特 性 曲 线 ，每 个 点 工 作 条 件 都 是明 确 的 。 发 动 机 节 气 门 打 开 ,理 想 的 转 速 和 转 矩 有 一 一 对 应 的 H M C V 的 速 度 比 。 发 动 机 可 以 通 过 控 制 油 门 打 开 发 动 机 和 调 节 H M C V T 5 系 统 的 速 度 比 工 作 在 最 优 功 率 性 能 工 作 曲 线 好 的 燃 油 经 济 性 性能工作曲线 E。根据事先确定发动机的节流开放和输出功率的对应关系 ,发 动 机 可 以 通 过 控 制 发 动 机 节 气 门 打 开 和 H M C V 的 调 节 速 度比 工 作 在 特 定 的 工 作 点 。 可以从图 2和图 3看出 ,不 管 最 佳 动 力 性 和 最 佳 燃 油 经 济 性 性 能 ,发动 机 节 气 门 打 开 、旋 转 速 度 和 输 出 功 率 有 一 一 对 应 的 关 系 。在 每 个 发动 机 节 气 门 打 开 时 ,确 保 拖 拉 机 可 以 工 作 用 不 同 的 速 度 ， H M C V 有 相 对 速 度 比 ,以 保 证 发 动 机 工 作 最 优 工 作 点 。 当 发 动 机 工 作 在最 优 动 力 性 能 的 传 输 目 标 速 度 比 率 如 图 5。 当 发 动 机 工 作 在 最 佳 的 燃料 经 济 性 能 时 的 传 输 目 标 速 度 比 率 如 图 6。 目 标 速 度 比 率 可 以 存 储 在内 存 单 元 的 控 制 器 内 。 根 据 拖 拉 机 实 际 的 工 作 条 件 ,发 动 机 工 作 点 可以通过控制 H M C V 样拖拉机可以在这样工作 的 条 件 下 提 供 最 佳 动 力 性 和 最 佳 燃 油 经 济 性 性 能 。 图 5。目 标 速 度 比 率 的 发 动 机 最 优 功 率 图 6。目 标 速 度 比 率 的 发 动 机最 佳 燃 油 经 济 性 四 。 仿 真 分 析 在 拖 拉 机 实 际 操 作 中 ,通 常 存 在 两 个 典 型 工 作 条 件 :一 是 工 作 在 恒定 的 拖 拉 机 牵 引 阻 力 和 发 动 机 可 变 节 流 打 开 条 件 ,另 一 个 是 工 作 动 机油 门 打 开 发 和 的 拖 拉 机 变 量 牵 引 电 阻 条 件 。 在 此 基 础 上 ,以 采 取 最 好的 燃 料 经 济 性 能 的 发 动 机 为 例 ,仿 真 系 统 进 行 了 对 H M C V 条 件 的分析 :一 是 拖 拉 机 的 牵 引 阻 力 是 常 数 和 发 动 机 节 流 阀 打 开 变 量 ,另 一 个是 发 动 机 节 流 阀 打 开 是 常 数 和 拖 拉 机 牵 的 引 阻 力 是 可 变 的 。在 这 种 情况下 , 发 动 机 的 转 速 可 以 工 作 目 标 工 作 点 , 调节 H M 系统速度的比率。 a 牵 引 阻 力 和 可 变 节 流 6 仿 真 工 作 条 件 ,拖 拉 机 牵 引 阻 力 4 0 k n 并 保 持 不 变 ,发 动 机 起 始节 流 阀 打 开 a =5 0 % ;经 过 十 年 ,发 动 机 节 流 阀 打 开 增 加 到 1 0 0 % ;当拖拉机跑到 30年 ， 发 动 机 节 气 门 打 开 减 少 到 70%。 仿 真 结 果 表 现 为 图 7。 图 7仿 真 结 果 曲 线 恒 牵 引 阻 力 和 可 变 节 流 工 况 可以从图 7 看出 , 在 t = 1 0 年 , 发动机节流阀打开突然从 50%增加1 0 0 % ,拖 拉 机 是 在 加 速 开 车 期 间 ,发 动 机 可 以 工 作 在 H M C V 新 目标旋转速度调节速度比。然后， 发 动 机 油 门 打 开 保 持 在 1 0 0 % ,拖 拉 机是 在 稳 定 的 驾 驶 周 期 。在 t = 3 0年 ,发 动 机 油 门 打 开 突 然 从 100%降低到7 0 % , 拖 拉 机 是 在 减 速 驾 驶 期 间 , 和 发 动 机 也 可 以 工 作 调 节 M H C V T 系统 速 度 比 新 目 标 的 旋 转 速 度 。 在 加 速 度 和 减 速 驾 驶 期 间 , H M C V 些 时 间 延 迟 效 应 、发 动 机 实 际 输 出 扭 矩 波 动 的 发 生 。可 以 从 仿 真结果曲线看出 ,当 拖 拉 机 牵 引 阻 力 的
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