货车传动系统匹配优化

李娟娟 宋文凤 吴学勤

【摘 要】 发动机的性能和传动系的形式、参数及效率，即动力传动系统的合理匹配直接影响了汽车动力性和燃油经济性的好坏。通过对不同参数动力传动系的动力性和燃油经济性分析研究有利于找到较好的整车设计方案，但同时动力性与燃油经济性在很大程度上又是相互制约，难以同时满足的。本文从不同的发动机、变速器和主减速器的多种匹配方案利用软件进行仿真择优。

【关键词】 动力性 燃油经济性 匹配优化

汽车动力性、燃油经济性的好坏，在很大程度上取决于发动机的性能和传动系型式及参数的选择，即取决于汽车动力传动系统合理匹配的程度。即使一台发动机具有良好的性能，如果没有一个与之合理匹配的传动系，也不能充分发挥其性能。能与发动机合理匹配的传动系可以使发动机经常在其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，提高发动机的使用寿命，而且可以取得良好的排放效果。计算机技术的发展为汽车动力传动系的匹配带来了新的生命，通过计算机为工具来模拟计算汽车的动力性和经济性，可以方便而有效的达到其预测的效果，并且可以方便得修改各个零部件及总成的参数，通过对比分析找出最佳方案。

1 汽车动力性和燃油经济性评价指标分析

汽车的动力性直接关系到汽车的运载能力、加速能力和越野行驶的能力等。动力性主要是由满载情况下的最高车速、加速时间、最大爬坡度三个指标决定的。最高车速是指无风条件下，在水平良好的沥青或者水泥路面上，汽车能够达到的最高行驶车速。汽车的加速性能指汽车在各种使用条件下迅速增加其行驶速度的能力，一般用加速时间来表示，当然加速度也能反映汽车的加速性能。汽车的最大爬坡度一般是汽车在满载时在良好路面上能爬上的坡度的正切值，单位为%。

燃油经济性是指汽车在保证动力性的前提下，以尽量小的油耗量行驶的能力，它的衡量标准通常是用一定运行条件下车辆单位里程内的燃油消耗量或者单位燃油消耗量内汽车的续驶里程数来表示的。

2基于Cruise 的车辆模型建立

CRUISE的一个典型应用是对车辆传动系统和发动机的开发，它可以计算并优化车辆的燃油经济性，排放性，动力性（原地起步加速能力、超车加速能力）、变速箱速比、制动性能等，也可以为应力计算和传动系的振动生成载荷谱。

CRUISE建模过程中用到车辆模块（Vehicle）、驾驶室模块（Cockpit）、发动机模块（ Engine） 、离合器模块（Friction Clutch）、变速器模块（Gear Box）、差速器模块（Differential）、车轮（Vehicle）和制动器（Brake）等。

3不同传动比方案的车辆性能分析

根据选择传动比的各项原则确定三组不同的传动方案，如表3.1所示。方案一与方案二的各挡传动比均是按等比级数确定，但方案二的传动比范围大于方案一的传动比范围；对于方案一与方案三，两者的传动比范围是相同的，均为5.1，但方案三的各挡传动比满足/>/>/>/。

3.1不同传动比方案动力性分析

由软件仿真出的结果可以得出不同传动比方案动力性上的差异，传动比范围较大的方案二从最高车速方面会优于方案一，虽然方案三的传动比范围与方案一相同，但最高车速却是最高的；从加速性能考虑，方案一优于方案二，方案三是最差的；从最大爬坡度方面考虑，三种方案并没有明显的优劣之分。对于载货汽车来说，若是经常在市区行驶的，需要有良好的加速能力，可选择方案一；若是经常长途运输走高速公路，则可以选择方案三。

3.2不同传动比方案燃油经济性分析

基于燃油经济性考虑，方案三的稳态油耗较方案一和方案二较高；对于稳态排放，由于载货汽车常在高档位行驶，方案一和方案三较合适，传动比范围较大的方案二很可能会在行驶过程中出现排放值很大的情况；对于循环行驶工况的油耗，方案三的油耗值则明显低于方案一和方案二。对于载货汽车来说，若是经常在市区行驶的，由于会经常加速减速或怠速停车，应选择方案三；若是经常长途运输的，应选择方案一。

4结语

由以上分析很容易看出，动力性和燃油经济性是相互制约的，要想同时获得较好的动力性和燃油经济性，则还要进行更多的实验和分析，并且选择一个合适的速度使动力性和燃油经济性都可以达到较好的值。《汽车理论》中的燃油经济性-加速时间曲线（C曲线）就可以用来选择动力传动系统的参数。

【参考文献】

[1] 何仁. 汽车动力传动系统最优匹配的研究和发展[J].江苏理工大学学报， 1997.

[2] 王建强. 载货汽车动力传动系优化匹配研究[D].浙江大学，2010.

[3] 高少俊. 某货车的动力性、经济性优化研究[D].吉林大学，2012.

[4] 刘华忠. 某载货汽车动力系統匹配研究[D].吉林大学，2011.

[5] 颜溯. 基于燃油经济性的汽车列车传动系统参数优化[D].重庆交通大学，2012.

第一作者：李娟娟，1993-，回族，女，安徽合肥人，长安大学汽车学院，车辆工程，硕士研究生，研究方向：车辆振动与噪声。第二作者：宋文凤，1991-，汉族，女，河南平顶山人，长安大学汽车学院，车辆工程，硕士研究生，研究方向：车辆振动与噪声。第三作者：吴学勤，1990-，汉族，男，福建漳州人，长安大学汽车学院，车辆工程，硕士研究生，研究方向：车辆自动化控制。