面向?qū)ο蟮钠噭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)建立與性能計(jì)算【獨(dú)家課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含6張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】

面向?qū)ο蟮钠噭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)建立與性能計(jì)算

摘要：隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、對(duì)象建模理論以及軟件工程的不斷發(fā)展,使得這些技術(shù)在解決交通領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題的應(yīng)用方面日益廣泛和深入。仿真技術(shù)為進(jìn)行車輛的動(dòng)力學(xué)性能仿真提供了有力的工具。

    以往在研究車輛動(dòng)力學(xué)模型時(shí),多是就動(dòng)力學(xué)的某部分模型或過(guò)程進(jìn)行研究,并且在開(kāi)發(fā)模擬程序時(shí),多使用過(guò)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(hù)性不高。因此,針對(duì)這種情況,木文提出用面向?qū)ο蟮慕：途幊谭椒ā?/p>

    在本文中,首先根據(jù)面向?qū)ο蟮慕＠碚?將車輛動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)初步劃分為發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、制動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、車輪、懸架和車身7個(gè)對(duì)象,并分別分析了各對(duì)象所包含的屬性和操作。然后,在此基礎(chǔ)上,分別建立各個(gè)郊分的數(shù)學(xué)模型,構(gòu)造了一個(gè)8自由度的整車動(dòng)力學(xué)模型: 該程序可以對(duì)模型進(jìn)行比較、校驗(yàn),并按一定的規(guī)則合成整車模型,可用來(lái)模擬車輛的運(yùn)動(dòng)情況,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：仿真；面向?qū)ο蠼＠碚摚卉囕v動(dòng)力學(xué)

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(nèi)容 1

1.2.1課題的提出 1

1.2.2本文研究的主要內(nèi)容 2

1.3課題的研究意義 2

2 面向?qū)ο蟮慕＠碚?span id="ievbyqtbdd" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 4

2.1 面向?qū)ο蟮母拍?span id="ievbyqtbdd" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 4

2.2 面向?qū)ο蟮幕咎匦?span id="ievbyqtbdd" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 4

2.3 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析設(shè)計(jì) 4

2.3.1 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析 4

2.3.2 面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模 4

2.4 面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn) 5

3 車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的對(duì)象分析及數(shù)學(xué)建模 7

3.1 數(shù)學(xué)建模方法 7

3.1.1 數(shù)學(xué)模型的概念 7

3.1.2 數(shù)學(xué)建模方法 7

3.1.3 數(shù)學(xué)建模的一般步驟 8

3.2 車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)概述 9

3.3 車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)對(duì)象的確定與分析 10

3.3.1 車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成 10

3.3.2 車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)對(duì)象的確定 11

3.4 車輛動(dòng)力學(xué)對(duì)象數(shù)學(xué)模型建立 17

4 汽車動(dòng)力性計(jì)算及總體設(shè)計(jì) 24

4.1 動(dòng)力性能計(jì)算 24

4.1.1 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 24

4.1.2 動(dòng)力因數(shù)計(jì)算 25

4.1.3 爬坡度的計(jì)算 26

4.1.4 加速度倒數(shù)的計(jì)算 28

4.2 整車總布置圖 29

5 總結(jié) 31

參考文獻(xiàn) 32

致謝 33

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A0-總裝配圖.dwg

A0-貨車轉(zhuǎn)向橋裝配圖.dwg

A1-右轉(zhuǎn)向節(jié)臂.dwg

A1-左轉(zhuǎn)向節(jié)臂.dwg

A2-固定板.dwg

A3-橫拉桿.dwg

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面向?qū)ο蟮钠噭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)建立與性能計(jì)算中期報(bào)告.doc

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面向?qū)ο蟮钠噭?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)建立與性能計(jì)算答辯PPT.ppt

開(kāi) 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě) 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘 要 :將面向?qū)ο蟮慕７椒☉?yīng)用于車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) , 開(kāi)發(fā)了車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型和各個(gè)子系統(tǒng)類庫(kù) , 介紹了實(shí)現(xiàn)的方法和基本功能 一、研究的背景和意義 汽車動(dòng)力性、 燃油經(jīng)濟(jì)性的好壞，在很大程度上取決于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。過(guò)去研究動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的性能，由于測(cè)試手段和計(jì)算工具的限制，一直都采用定性分析和簡(jiǎn)單的定量計(jì)算，靠 大量積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和反復(fù)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行研究。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和測(cè)試手段的提高，通過(guò)模擬計(jì)算與試驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)研究動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)已成為可能。目前，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的研究多利用圖形化仿真程序和仿真語(yǔ)言。面向?qū)ο蠓抡? 是將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用于仿真技術(shù)而形成的一個(gè)研究分支 , 是當(dāng)前仿真領(lǐng)域最為活躍的研究方向之一 ,可以根據(jù)面向?qū)ο蟮慕７椒? , 利用目前計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的可視化 、面向 對(duì)象 、 模塊化封裝等特點(diǎn) , 提出建立面 向?qū)ο蟮能囕v動(dòng)力學(xué)仿真模型的基本方法和基本原則 , 并應(yīng)用這個(gè)規(guī)則建立車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的各個(gè)子模塊 , 在此基礎(chǔ)上可以組合成各類仿真模型 同時(shí)也克服了以往過(guò)程中程序設(shè)計(jì) 的缺點(diǎn) , 使得仿真系統(tǒng)具有可讀性 、 易維護(hù)性、可重用性 、 移植性好等特點(diǎn)。 二、現(xiàn)代面向?qū)ο竽Ｐ蛶?kù)建立與研究 1、面向?qū)ο蠛同F(xiàn)代仿真 面向?qū)ο蠓抡嫔婕傲嗣嫦驅(qū)ο蠛同F(xiàn)代仿真兩門(mén)技術(shù) 、 繼承性 、 實(shí)體的多態(tài)性以及動(dòng)態(tài)聯(lián)編 4 大特征 設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)或分析一個(gè)問(wèn)題時(shí) , 需根據(jù)設(shè)計(jì)的進(jìn)程及分析問(wèn)題的繁簡(jiǎn)程度 , 把這個(gè)系統(tǒng)或問(wèn)題分解成為一些對(duì)象 , 并且以消息的形式在各個(gè)對(duì)象間建立聯(lián)系 2、車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的建模 輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成 車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)比較龐大復(fù)雜的系統(tǒng) ,它包括許多彈性 、 阻尼元件 可根據(jù)系統(tǒng)仿真的處理法則 ,將一個(gè)大的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) ,再根據(jù)具體的對(duì)象和研究目標(biāo)確定模型的規(guī)模和與之相關(guān)的邊界條件 ,建立實(shí)用有效的模型 力傳動(dòng)系統(tǒng) ,可以將其離散成為相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng) ( 即對(duì)象 ),主要可以分解成發(fā)動(dòng)機(jī)、液力變矩器 、 變速箱 、 車體及阻力 、 換檔邏輯 5 個(gè)子系統(tǒng) ,每個(gè)子系統(tǒng)再不斷細(xì)化成更小的子系統(tǒng)。 輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)象的確定 根據(jù)系統(tǒng)的分類 ,按照面向?qū)ο蟮慕７椒ò衙總€(gè)子系統(tǒng)命名為一個(gè)類 ,每個(gè)子系統(tǒng)根據(jù)采用的算法 、 控制策略不同命名為不同的類 ,每個(gè)類根據(jù)需要又可包含多個(gè)下一級(jí)的子類 類庫(kù)中所有的子類的模型均采用先建立數(shù)學(xué)模型并在此基礎(chǔ)上建立仿真模型的方法建立 裝 ,擁有自己的工作區(qū) ,內(nèi)部參數(shù)只能通過(guò)對(duì)話框輸入 ,對(duì)其他子類模型來(lái)說(shuō)不可見(jiàn) 用戶可以通過(guò)建立同樣子類的若干實(shí)例 ,使每個(gè)實(shí)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(chǎn)品的出廠參數(shù) , 有的可以取自實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù) ,還有的可以在模型嵌入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 數(shù)即可單獨(dú)運(yùn)行 ,它的實(shí)現(xiàn)不依賴其他類的實(shí)現(xiàn) 。 通過(guò)上面的分析 ,可以建立包含了 5 個(gè)子系統(tǒng)的車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型 . ①發(fā)動(dòng)機(jī)類庫(kù)根據(jù)仿真模型的具體實(shí)現(xiàn)不同 ,包括了兩個(gè)子類 :發(fā)動(dòng)機(jī)子類 1和發(fā)動(dòng)機(jī)子類 2。 發(fā)動(dòng)機(jī)子類 1 是在可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)具體參數(shù)的模型的時(shí)候應(yīng)用 , 發(fā)動(dòng)機(jī)子類 1 由發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩子類模型和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速子類模型構(gòu)成 . 發(fā)動(dòng)機(jī)子類 2 是在無(wú)法確定發(fā)動(dòng)機(jī)具體參數(shù)的時(shí)候 ,利用發(fā)動(dòng)機(jī)在不同油門(mén)下的外特性圖得出的 , 給定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 、 油門(mén) ,由外特性圖就可以得到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩 ,減去泵輪轉(zhuǎn)矩就得到發(fā)動(dòng)機(jī)凈扭矩 并可轉(zhuǎn)換為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 ②液力變矩器類庫(kù)根據(jù)靜態(tài)模型和動(dòng)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(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸擬合得到 的。 液力變矩器子類 2 是根據(jù)變矩器動(dòng)態(tài)特性得到的。由于精確動(dòng)態(tài)模型很難獲得 , 以及在大多數(shù)情況下 ,靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型的差別不 ,采用靜態(tài)模型已經(jīng)能夠較準(zhǔn)確地描述變矩器地工作特性 ,故可以用靜態(tài)特性代替動(dòng)態(tài)特性。 ③變速箱類型庫(kù)包括定軸式 (子類 1)和行星式 (子類 2)兩類。這兩類主要是結(jié)構(gòu)不同 ,因此程序設(shè)計(jì) 、 計(jì)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(guò)渡過(guò)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(xì)描述。 ④車體及阻力模型是根據(jù)變矩器的輸出 扭矩計(jì)算出實(shí)際輸出扭矩 、 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)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(dòng)阻力子類等。 ⑤換檔邏輯類庫(kù)是根據(jù)不同的單參數(shù) 、 兩參數(shù) 、 多參數(shù)換檔規(guī)律設(shè)立換檔控制方式和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 、 轉(zhuǎn)動(dòng)換檔閥換檔建立的。一般履帶車輛采用動(dòng)力性換檔規(guī)律 ,若采用經(jīng)濟(jì)性換檔規(guī)律可以另外建立子類。 個(gè)車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型的建立 從不同的類庫(kù)中選取所需算法的子類模型 ,稍加連接就建立了一個(gè)系統(tǒng)的仿真模型。譬如可以建立傳動(dòng)系統(tǒng)的換檔過(guò)程仿真系統(tǒng) ,也可以 建立動(dòng)力傳動(dòng)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(gè)模塊的基本參數(shù) ,設(shè)置積分的時(shí)間步長(zhǎng) 、 模擬起止時(shí)間、道路環(huán)境設(shè)置 ,就可以實(shí)現(xiàn)仿 真過(guò)程 。 在實(shí)際使用中 ,可以利用面向?qū)ο蟮目梢暬幊碳夹g(shù) ,例如利用 將基本參數(shù)設(shè)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(jī)交互性 ,可以方便的進(jìn)行文件的存取和圖形圖像的顯示 、 剪切 、 復(fù)制以及輸出打印機(jī)。 參考文獻(xiàn)： [1] 康鳳舉?，F(xiàn)代仿真技術(shù)與應(yīng)用 [ M]。北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2000。 [2] 李洪儒 ,馮振聲。面向?qū)ο蠓抡娴幕靖拍羁蚣苎芯?[J]。計(jì)算機(jī)真 ,2000(5):9 [3] 居乃皴。裝甲車輛動(dòng)力學(xué)分析與仿真 [M]。北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2002。 [4] 王長(zhǎng)宇。面向控制的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)研究 [D]。北京 :北京理工大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院 ,2002。 [5] 譚大江。綜合傳動(dòng)換檔動(dòng)態(tài)特性及綜合電子總線布置方案 [D]。北京 :北京理工大學(xué) 車輛與交通工程學(xué)院 ,2001。 [6] ]001[7] of ][8] 何洪文，孫逢春，車輛動(dòng)力 J]。 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào) ，2002,（ 5）： 582[9] 郭臨福，等，有葉普通渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)匹配模型的建立，驗(yàn)證與模擬 [J]。內(nèi)燃機(jī)工程 ， 2003,24（ 3）： 27[10] 劉輝。車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模塊化建模及動(dòng)力學(xué)仿真 [D]。 北京 ： 北京理工大學(xué) ， 2003. 開(kāi) 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 究的問(wèn)題 汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型庫(kù)的建立和傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力匹配的性能計(jì)算。 究手段 通過(guò)對(duì)目前車輛動(dòng)力傳動(dòng)系建模方法的分析，采用面 向?qū)ο蟮姆椒ń㈤_(kāi)放的、面向?qū)ο蟮?、通用的?dòng)力傳動(dòng)系模型庫(kù)，提高了系統(tǒng)的建模效率，為全面研究動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能奠定了模型基礎(chǔ)，便于實(shí)現(xiàn)基于模型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)化匹配。采用面向?qū)ο蟮姆椒ń⒌能囕v動(dòng)力學(xué)模型 ,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的選擇操作和數(shù)據(jù)輸入 ,建立一個(gè)具體的車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)模型 ;可視化的模型為用戶的使用提供了方便 ,面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄊ沟脭?shù)據(jù)和操作封裝在各自的模塊里 ,提高了程序的易維護(hù)性和可移植性。 開(kāi) 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見(jiàn) ： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見(jiàn)： 系主任： 年 月 日