貨車傳動系統匹配優化

李娟娟 宋文鳳 吳學勤

【摘 要】 發動機的性能和傳動系的形式、參數及效率，即動力傳動系統的合理匹配直接影響了汽車動力性和燃油經濟性的好壞。通過對不同參數動力傳動系的動力性和燃油經濟性分析研究有利于找到較好的整車設計方案，但同時動力性與燃油經濟性在很大程度上又是相互制約，難以同時滿足的。本文從不同的發動機、變速器和主減速器的多種匹配方案利用軟件進行仿真擇優。

【關鍵詞】 動力性 燃油經濟性 匹配優化

汽車動力性、燃油經濟性的好壞，在很大程度上取決于發動機的性能和傳動系型式及參數的選擇，即取決于汽車動力傳動系統合理匹配的程度。即使一臺發動機具有良好的性能，如果沒有一個與之合理匹配的傳動系，也不能充分發揮其性能。能與發動機合理匹配的傳動系可以使發動機經常在其理想工作區附近工作，這樣不僅可以減少燃料消耗、減輕發動機磨損，提高發動機的使用壽命，而且可以取得良好的排放效果。計算機技術的發展為汽車動力傳動系的匹配帶來了新的生命，通過計算機為工具來模擬計算汽車的動力性和經濟性，可以方便而有效的達到其預測的效果，并且可以方便得修改各個零部件及總成的參數，通過對比分析找出最佳方案。

1 汽車動力性和燃油經濟性評價指標分析

汽車的動力性直接關系到汽車的運載能力、加速能力和越野行駛的能力等。動力性主要是由滿載情況下的最高車速、加速時間、最大爬坡度三個指標決定的。最高車速是指無風條件下，在水平良好的瀝青或者水泥路面上，汽車能夠達到的最高行駛車速。汽車的加速性能指汽車在各種使用條件下迅速增加其行駛速度的能力，一般用加速時間來表示，當然加速度也能反映汽車的加速性能。汽車的最大爬坡度一般是汽車在滿載時在良好路面上能爬上的坡度的正切值，單位為%。

燃油經濟性是指汽車在保證動力性的前提下，以盡量小的油耗量行駛的能力，它的衡量標準通常是用一定運行條件下車輛單位里程內的燃油消耗量或者單位燃油消耗量內汽車的續駛里程數來表示的。

2基于Cruise 的車輛模型建立

CRUISE的一個典型應用是對車輛傳動系統和發動機的開發，它可以計算并優化車輛的燃油經濟性，排放性，動力性（原地起步加速能力、超車加速能力）、變速箱速比、制動性能等，也可以為應力計算和傳動系的振動生成載荷譜。

CRUISE建模過程中用到車輛模塊（Vehicle）、駕駛室模塊（Cockpit）、發動機模塊（ Engine） 、離合器模塊（Friction Clutch）、變速器模塊（Gear Box）、差速器模塊（Differential）、車輪（Vehicle）和制動器（Brake）等。

3不同傳動比方案的車輛性能分析

根據選擇傳動比的各項原則確定三組不同的傳動方案，如表3.1所示。方案一與方案二的各擋傳動比均是按等比級數確定，但方案二的傳動比范圍大于方案一的傳動比范圍；對于方案一與方案三，兩者的傳動比范圍是相同的，均為5.1，但方案三的各擋傳動比滿足/>/>/>/。

3.1不同傳動比方案動力性分析

由軟件仿真出的結果可以得出不同傳動比方案動力性上的差異，傳動比范圍較大的方案二從最高車速方面會優于方案一，雖然方案三的傳動比范圍與方案一相同，但最高車速卻是最高的；從加速性能考慮，方案一優于方案二，方案三是最差的；從最大爬坡度方面考慮，三種方案并沒有明顯的優劣之分。對于載貨汽車來說，若是經常在市區行駛的，需要有良好的加速能力，可選擇方案一；若是經常長途運輸走高速公路，則可以選擇方案三。

3.2不同傳動比方案燃油經濟性分析

基于燃油經濟性考慮，方案三的穩態油耗較方案一和方案二較高；對于穩態排放，由于載貨汽車常在高檔位行駛，方案一和方案三較合適，傳動比范圍較大的方案二很可能會在行駛過程中出現排放值很大的情況；對于循環行駛工況的油耗，方案三的油耗值則明顯低于方案一和方案二。對于載貨汽車來說，若是經常在市區行駛的，由于會經常加速減速或怠速停車，應選擇方案三；若是經常長途運輸的，應選擇方案一。

4結語

由以上分析很容易看出，動力性和燃油經濟性是相互制約的，要想同時獲得較好的動力性和燃油經濟性，則還要進行更多的實驗和分析，并且選擇一個合適的速度使動力性和燃油經濟性都可以達到較好的值。《汽車理論》中的燃油經濟性-加速時間曲線（C曲線）就可以用來選擇動力傳動系統的參數。

【參考文獻】

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[3] 高少俊. 某貨車的動力性、經濟性優化研究[D].吉林大學，2012.

[4] 劉華忠. 某載貨汽車動力系統匹配研究[D].吉林大學，2011.

[5] 顏溯. 基于燃油經濟性的汽車列車傳動系統參數優化[D].重慶交通大學，2012.

第一作者：李娟娟，1993-，回族，女，安徽合肥人，長安大學汽車學院，車輛工程，碩士研究生，研究方向：車輛振動與噪聲。第二作者：宋文鳳，1991-，漢族，女，河南平頂山人，長安大學汽車學院，車輛工程，碩士研究生，研究方向：車輛振動與噪聲。第三作者：吳學勤，1990-，漢族，男，福建漳州人，長安大學汽車學院，車輛工程，碩士研究生，研究方向：車輛自動化控制。