基于MATLAB的汽车动力性仿真研究
◊东风华神汽车有限公司裴泽健周志强
为了能够较好的模拟汽车的各种性能，以便技术人员更好地了解汽车的各项性能指 标，本文采用MATLAB软件对汽车的动力系统展开了模拟研究。通过一系列的建模、计算 和模拟研究，可以快速和高效地仿真出汽车加速时间、最高车速等各项性能，避免了人 为因素、道路因素以及气候因素对汽车性能的影响。此次研究对进一步研究汽车的动力 性能提供了可靠的理论依据。
近年来，随着汽车用户的不断增加，人们对汽车的各项性 能也越来越重视，其中，最关键的就是汽车的动力性能。到目 前为止，已经有大童的专家和学者对汽车的动力性能展开的研 究，但是都是人为的计算和试验研究，增加了很多不可避免的 因素。如今，随着信息技术的高速发展，MATLAB技术也逐渐 成熟，越来越多的人们倾向于电脑仿真技术，因为它既高效又 避免了很多外在因素对汽车性能的影响。通过MATLAB软件能 够较好的模拟仿真汽车的各项指标，比如①汽车的最高车速； ②汽车的加速时间；③汽车的最大爬坡等。通过模拟仿真得到 的数据，经过人们很多的现场测验，发现仿真得到的数据可靠 性高，具有很大的参考价值。基于此，本文通过MATLAB 软件对鮮的各项动力性了相翔究。
1汽车动力系统结构
本文通过MATLAB对一串联混合式动力电动汽车展开了模 拟分析，图1为串联电动式汽车的动力系统结构图。燃料箱给内 燃■供燃料，然后内燃机碰燃烧带动发动机转动，酣电 动控制器来控制汽车的电流平稳性，再传递给电动机，最后电 动机带动汽车的传动装置以带动汽车运行。
式中：,、&
F
、,、
F
分别为驱动力、车轮滚动阻力、空气阻
力、坡度阻力和加速阻力。
f
=s Li^sir. r J F s
^ 21.L5 -
(l)
F,式中：& -发动机转矩；-变速器传动比；-主减速器传动比 机械效率；-整丰质量；/-滚动阻力系数-空气阻力系数；-迎风 面积；-汽车行驶速度；-道路坡度;5-汽车旋转质量换算系数；车质量。
G
i
A
汽
2.2最高车速计算模型
汽车的最高车速定义：在无风的水平良好路面上，汽车行 驶时所能达到的最大稳定可靠的行驶速度。图2为汽车驱动力与 行驶阻力关系图。
41 ^6 131'
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T
^.
图2汽车驱动力与行驶阻力关系图
最髙车速的确定如下所示。由公式（1)和以下公式：
图1汽车动力系统结构图
2动力性仿真模型的建立
2.1动力性评价指标计算模型
汽车的行驶
得到^与％关系曲线。2.3加速时间计算模型
汽车的原地起步加速时间指：汽车由堪或n (下转40页）
40 科涵 2018年•第4期
条件，对支架的结构进行优化。在满足力学要求的情况下，以 体积最小化为目标，对支架的横梁的厚度，横梁的宽度，纵梁 的厚度和宽度进行优化。如图6所示。
优化的约束条件和目标函数如图7所示。
忧化相兄寸
尺寸
4*
**WJE度
30
20
的厚度
9
蚍*»厚4<-0
1
12
J«.4K.4
^2
4新支架验证
利用有限元对优化后的支架进行静态分析，得到应力云图和位移云图，如图10,图11所示。
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图7优化的约束条件和目标函数
3.3分析优化的结果
在设置完成目标函数，约束函数和设计变量后，在经过 3敝迭似十算，得到了优化的的结果和图9所示0
图10应力云图 图11位移云图由上面结果可知支架发生的最大应力由原来的13 Mpa变为 45 MPa,满足屈服强度。位移由原来0.4 mm,变为1.7 mm,虽 然位移变化大，但满虹艺要求。频率变为90 Hz，不会发絲 振，雛盒支架验证成功。
5结语
优化设计通过对目标函数和约束条件来优化保险盒支架的 结构，提高了保险盒支架的使用效率，对于结构优化有着重要 的指导意义，避免了设计人员的盲目性和主观性，提高了工作 的效率n【参考文献】
[1]杨宁，薛慧鹏,田海洋，等.汽车真空泵支架结构拓扑优化设 计.机械设计与制造,2015a8(8):186-192
[2】燕晓宇.煤矿用液压支架的轻量化设计与研究.现代工业
图8优化的结果
经济和信息化^017,11 (143) :79-80
[3】郭永辉，路志峰,范新中.火箭支架的有限元分析与优化设
图9优化的数模
优化后的尺寸如表2所示。由优化的结果可知，体积减少了
2
_
计.强度与环境,2011,38(1):9-14
[4]杨宁.基于SolidWorks的目标驱动优化设计方法.煤矿机 械,2007,28(8):18-20
mm3，质量减少了0.15kg,同时在支架容易变形的健加
加强筋，増加强度，满足要求〇
(上接76页）趙起步启动后，以最大的加速能力依次换挡，等 换到最髙挡位后汽车行驶达到某一预定的车速时所需要的总时间。
汽车的超车加速时间指：汽车行驶时，驾驶员用最高挡或 次高挡由某一较低行驶速度全力加速到某一预定髙速所需要的 总时间。
加速行齡程为：
表1动力仿其结果与实验结果对比
4结语
本文基于MATHLAB软件对一串联混合式动力电动汽车的动 力性能、最高车速和加速时间展开了深入的模拟分析，通过分 析得到了该车的各项性能指标，并通过模拟仿真结果和道路试验 结果的对比看出，仿真结果和试验结果的拭验数据基本吻合。
由运动学知识可得：
本文的研究结果的鱗价值〇
【参考文献】
即加舰间可以用MATLAB进行积般算求得。3动力性仿真系统模块设计与结论
从表1可以看出动力性仿真计算结果与试验数据结果基本吻合。说明该动力性模拟仿真系统具有较高的精度。
[1]
陈焕江,胡大伟.汽车运用工程[M]•北京:人民交通出版 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2007
社，2011
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