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1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：面向对象的汽车模型体系框架建立及性能计算指导教师: 2017年 3 月 5 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.1 课题研究的目的和意义：汽车的出现带动了人类文明和经济的快速发展。汽车工业以其产业链很长、辐射面很广的特点，已经成为国民经济的支柱产业。汽车早已成为人们出行不可缺少的一种交通工具，有着十分广阔的市场。现在，全世界的汽车数量保守估计超过了7亿辆，而且还在以每年几千万辆的速度增长。 仿真分析是汽车研发过程中非常重要的手段，运用仿真分析可以有效缩短汽车研发的周期。Simulat
2、ionX作为很多学科领域中的复杂系统高级建模和仿真的主流平台，它包含了车辆工程以及其所涉及的各个学科领域的基础的模型库：比如控制、机械、液压、气动和电等。除此之外，它还具有与车辆各种系统直接对应的专用的模型库：主要包括发动机系统、制动系统、转向系统、悬架系统和空气调节系统等。这些基础库加上其他专用模型使得SimulationX成为了各个国家新车开发时候的建模和仿真的平台。simulationX仿真技术是缩短车辆的研发周期、降低车辆的开发成本、提高汽车产品设计和其制造质量的重要途径。在汽车的设计、生产和制造过程中显得十分重要。人们为了降低汽车产品的开发风险，在样车还没有制造出来之前，先利用sim
3、ulationX仿真技术对车辆的各种性能进行计算机仿真，优化其各种性能参数。车辆的系统或者是各大子系统，大部分都是包含了机械，液压，气动，电控，热等各个学科领域的内容。各大系统都包含了从控制器，动力的传动，以及到执行机构的完整系统。本次设计目的是让我们综合运用大学期间所学课程的知识进行实践训练，以便提高我们在今后的实践、工作中分析问题和解决问题的能力；同时也是对我们所学各门课程教学质量的一次综合性的检查；是进一步提高我们独立工作能力的重要方法和途径。1.2 国内外汽车仿真的研究现状： 汽车是一个很复杂的物理系统，主要涉及机械、能源、液压、控制、热力学等领域，是一个典型的多学科多领域混合系统，传
4、统的汽车仿真分析软件通常只针对汽车局部或者其某个子系统进行的设计与仿真，很少有实现全系统多领域的整车建模与仿真，非常难以考虑不同领域间的耦合关系，因此制约了系统性能仿真可靠程度的进一步提高，比如，ADAMS能够有效的分析机械系统的动力学等特性，常用于对汽车的悬架系统进行设计与研究；而Matlab/Simulink 则侧重于对控制系统等的研究，侧重于液压系统的仿真软件主要是有 AMESim，主要用于汽车制动系统的研究。 早在几十年以前，国外就开始研究对汽车的建模和仿真。美国、英国、日本、和法国等一些国家都已经研制出了各种各样的电动汽车仿真软件，各大汽车生产厂家也都有自己的仿真软件，但是大多数软件
5、因为仿真效果太差已经被淘汰了。美国在上世纪九十年代推出了“新一代汽车合作伙伴计划”，对于其后的电动汽车的仿真发展具有十分重大的意义。到目前为止，世界范围内已经出现很多各有特色的电动汽车仿真软件，按其功能可分为：通用软件和专用软件；按其开发模式可分为：基于Matlab/Simulink 开发和独立开发；按照仿真过程中控制信号与能量流的传递的路径不同可分为：前向仿真与后向仿真。 目前我国己经有少数几所大学和研究机构已经在进行电动汽车仿真的研究,并且已经开发了一些仿真程序,但是他们功能单一,目前没有成熟的国产商品化软件的出现。随着我国“十五”电动汽车的重大专项的启动,我国将在这一领域继续加大研究投入
6、。 现在的建模与仿真分析的方法主要有两种： （1）基于不同领域专业软件之间的接口，主要不足之处是各软件需要提供它与其它软件间的接口之间关系，而且在系统涉及的领域较多时，随着参与的联合仿真软件数量的增加，就增大了实现联合仿真的难度； （2）基于统一建模语言，因为其对不同领域采用统一的表述方法，能够自然而然地描述不同领域之间的耦合关系，所以在多领域建模上具有巨大的优势。 毕 业 设 计 开 题 报 告设计方案：2.1 设计内容： 采用面向对象的部件建模方法，建立可涵盖普通汽车及混合动力汽车的模型体系框架。并进行动力性和制动性的计算。2.2 设计方法： （1）运用simulationX建立涵盖普通汽
7、车及混合动力汽车的模型体系框架，并进行其动力性和制动性的计算； （2）使用AutoCAD2016画二维图，离合器装配图1张，膜片弹簧零件图1张，摩擦片零件图1张。2.3 课题研究内容： 1 绪论 1.1课题研究的目的及意义 1.2 国内外汽车仿真的研究现状 1.3 本文的主要工作和内容安排 2 汽车仿真设计概述 2.1 汽车仿真软件SimulationX的介绍 2.2 混合电动车辆仿真结构、建模方法及特点介绍 3 混合动力车辆动力源建模 3.1发动机模型的建立 3.1.1 发动机模型研究现状与建模方法的选择 3.1.2 发动机的转矩输出模型 3.1.3 SimulationX自带汽车发动机模型
8、的介绍 3.1.4 SimulationX中建立汽车发动机模型 3.2 Ni-MH蓄电池模型的建立 3.2.1 蓄电池建模方法简介 3.2.2 NiMH蓄电池模型的建立 3.3 电动机模型的建立 3.4 本章小结 4 动力传动系部件建模及仿真 4.1 离合器的建模 4.1.1 离合器工作原理 4.1.2 在SimulationX环境下的标准离合器介绍 4.1.3 离合器测试 4.2变速箱的建模 4.2.1 变速箱的工作原理 4.2.2 变速箱的建模原理 4.2.3 变速箱建模及测试 4.3 主减速器的建模 4.3.1 主减速器的功能 4.3.2 主减速器的建模 4.4 车轮建模 4.4.1 轮
9、胎与路面接触模型 4.4.2 简易轮胎模型 4.5 车身、力元单元建模与集成 4.6 本章小结 5 传统汽车的建模仿真 5.1 传统汽车整车模型的建模 5.2 整车模型的测试 5.2.1 车辆的动力性能计算 5.2.2 车辆的制动性能计算 5.3 本章小结 6 混合动力车辆建模与仿真 6.1 混合动力车辆模型的建立 6.2 整车仿真分析 6.2.1 车辆的动力性能的计算 6.2.2 车辆的制动性能计算 6.3 本章小结 7 全文总结与展望 7.1 全文总结 7.2 展望2.4 进度安排： 2月13日 3月 3日 查阅相关文献，学习相关设计软件，完成开题报告与外文翻译； 3月5 日 3月 10日
10、 完成开题答辩及开题报告修改； 3月13 日 4月7日 学习相关软件； 4月10 日 4月30日 进行相关计算和数据分析，中期考核； 5月5 日 5月30日 建立模型并进行仿真计算； 6月1日 6月10日 完成设计说明书及图纸初稿、指导教师评阅、定稿； 6月11日 6月15日 毕业设计的评阅、答辩。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 2017 年 3 月 5 日参考文献1 ITI公司. Simulation XM. ITI公司，2002. 2 刘艳芳. Simulation X 精解与实例：多学科领域系统动力学建模与仿真M.北京：机械工业出版社，2010.3 陈洪燕，刘
11、钦渠.基于Modelica语言的传统汽车建模与仿真J.客车技术与研究，20114 王保华，罗永革.基于CRUISE的汽车建模与仿真J.湖北汽车工业学院学报，20055 赵涛，一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计仿真及电机驱动系统的研究J,合肥工业大学, 2005 6 王望予.汽车设计M.第4版.北京：机械工业出版社，20047 余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，20098 陈家瑞.汽车构造M.上下册.北京：机械工业出版社，20099 李红林.混合动力电动汽车传动系的建模与仿真D.武汉;武汉理学,2006.10 王庆年,刘志茹,王伟华,曾小华.混合动力汽车正向建模与仿真J. 汽车工 程
12、，200511 P.Nobrant.Driveline Modelling Using Math Modelica. Masters Thesis Li TH- ISY- EX- 3114, Department of Electrical Engi-neering, Linkpings Universitet , Sweden, 2004.12 John J. Batteh, Michael M. Tiller，Vehicle Model Architecture，200913 Elmqvist H, Mattsson S E. Otter M. Object-oriented and hybrid modeling in Modelica.ADPM 2000,Dortmund Germany,200014 丁建完,陈立平,周凡利,黄华. 复杂陈述式仿真模型的相容性分析.软件学报, 2005,16(11): 18681875 15 Johanna Wallen.Modelling of Components for Conventional Car and Hybrid Electric Vehicle in Modelica. Masters thesis performed in Vehicular Systems, May 2004.
开题报告-面向对象的汽车模型体系框架建立及性能计算
