匹配兩款變速箱的牽引車性能仿真對比研究

董鵬

摘 要：用CRUISE軟件某款4×2牽引車建立仿真模型，分別對整車匹配法士特12JSDX220TA-B變速箱和重汽HW19712CL變速箱最高車速，頭檔最大爬坡度，百公里加速性能和勻速行駛百公里油耗進行了仿真計算，并通過綜合對比分析，發現匹配該款國產4×2牽引車時，法士特12JSDX220TA-B的動力性和經濟性較優。

關鍵詞：變速箱;匹配分析;整車性能

中圖分類號：U462.3 文獻標識碼：A

0 引言

近幾年快遞運輸業發展迅速，重型商用車作出了重要的貢獻，對重型商用車來說，良好的動力性和經濟性能尤為重要。變速箱作為動力總成的主要組成部分，主要起減速增扭的作用，整車匹配不同的變速箱對動力性和經濟性影響顯著。

奧地利AVL公司研發的CRUISE軟件已經廣泛的應用于整車性能仿真中[1]，為了快速了解變速箱匹配對整車動力性和經濟性的影響，本文針對某款國產4×2牽引車，預選2款變速箱，使用CRUISE建立仿真模型，進行動力性和經濟性仿真對比分析，在理論上確保該款車匹配更佳的變速箱方案。

1 整車參數及建模

1.1 整車主要參數及變速箱速比

本文以某款4×2驅動形式的重型牽引車為例，整車參數見表1。

該車型預選兩款變速箱，方案1為法士特12JSDX220TA-B;方案2為重汽HW19712CL，兩款變速箱速比見表2。

1.2 仿真模型建立

牽引車整車由牽引車頭和半掛車組成，整車布置緊湊，動力總成前置后驅，半掛車按照三軸考慮。根據整車及變速箱參數，建立整車模塊（Vehicle）、發動機模塊（Engine）、機械式摩擦離合器模塊（Clutch）、變速箱模塊（Gear Box），減速器模塊（Single Radio Transmission）、制動器模塊（Brake）、車輪模塊（Wheel）、駕駛臺（Cockpit）、差速器模塊（Differential）和監視器模塊（Monitor）。并建立對應的物理連接和信號連接，最終模型如圖1所示。

2 性能仿真對比分析

Cruise中計算任務包括循環行駛工況（Cycle Run）、爬坡性能分析（Climbing Performance）、穩態行駛性能分析（Constant Drive）、全負荷加速性能計算（Full Load Acceleration）、最大牽引力

計算（Maximum Traction Force）、巡航行駛工況計算（Cruising）、制動/滑行/反拖（Brake/Coast/Thrust）。不同的計算任務分別對應各自合適的計算方法，計算方法包括靜態、準靜態、仿真。需要根據仿真需求選擇計算任務，并選擇合適的計算方法對4種后橋速比方案下整車動力性和經濟性進行計算[2-3]。

2.1 動力性結果對比

最高車速、爬坡性、加速性是評價動力性能的重要指標，依據整車動力性理論對動力性進行仿真計算。選擇conatant drive計算任務，采用靜態計算方法計算滿載時的最高車速;選擇climbing performance計算任務，采用靜態計算方法計算最大爬坡度;使用full load acceleration計算任務和仿真計算方法計算連續換擋加速到100 km/h的時間。兩種方案的爬坡度分析結果如圖2所示;仿真結果及對比如表3所示。

通過動力性仿真結果，發現方案1的最高車速為121 km/h，比方案2的最高車速高了2.47%;方案1最大爬坡度為36.01%，比方案2高2.75%;而方案1和方案2的百公里加速時間相差不大，方案2僅比方案1快了0.4%。

2.2 經濟性結果對比

燃油經濟評價，包括循環工況下的百公里油耗和等速百公里油耗，通常情況下，循環工況下的百公里油耗更能夠貼近整個車輛實際路況的百公里油耗，特別是對于行駛路況復雜的自卸車，用循環工況下的百公里油耗評價經濟性是非常有意義的。但對于牽引車，通常都在高速或者良好的路況上行駛，路況單一，車速穩定，因此采用等速百公里油耗評價牽引車的經濟性能。

由表4可知，在等速油耗基本相同，僅在110 km/h高速行駛時，方案1的百公里油耗低于方案2百公里油耗0.9%。

3 結論及展望

對兩種方案動力性和經濟性進行仿真對比分析可知，當匹配相同配置的某國產4×2牽引車時，12JSDX220TA-B的動力性和經濟性較好于HW19712CL，故該車型優先選用法士特12JSDX220TA-B變速箱。

本文通過對兩款變速箱匹配整車的動力性和經濟性能進行了分析，得到了適合此款車型的變速箱，但是只考慮了動力性和經濟性，并沒有考慮到車輛的制動性和排放性，后續需進一步根據實際條件進一步進行制動性和排放性的分析。

參考文獻：

[1]郁逸楨，鄭長江.基于Cruise的整車動力性和經濟性分析[J].貴州大學學報（自然科學版），2021（1）：98-103.

[2]黃凡，孫國慶.基于Cruise的乘用車動力性經濟性仿真及優化[J].汽車科技，2018（4）：8-13.

[3]劉記君.重型汽車傳動系統參數匹配優化分析[D].重慶交通大學，2011.