汽车传动系参数与使用工况匹配设计_魏泽川

汽车传动系统与发动机合理匹配的程度决定了汽车的动力性、燃油经济性和排放特性的好坏［３］。而汽车传动系参数的优化设计是在汽车总质量、载荷分配、空气阻力和滚动阻力等参数确定的情况下，合理的设计和选择传动系参数来提高匹配后汽车动力性、燃料经济性和排放特性。

对传动系的参数进行优化设计，首要任务是确定与传动系匹配的评价指标。目前，多数学者采用动力性指标、经济性指标和多工况循环试验的排放性指标三者的加权值作为传动系匹配的最终评价指标。而考虑到ＭＡＴＬＡＢ软件有燃油经济性和排放性的判定，故只考虑动力性的评价指标。

汽车平均行驶速度是评价汽车动力性的总指标，从这一观点出发，汽车的动力性主要由汽车的最高车速ｕａｍａｘ、汽车加速时间ｔ，汽车的最大爬坡度ｉｍａｘ三方面的指标来评定［５］。

１汽车模型的数字化

１．１汽车参数的数字化

别克英朗是基于“全球平台，欧美技术”所推出的。它融汇了别克品牌赋予中级车的最佳动感基因。本文选择的这款车是２０１０款ＸＴ１．６Ｌ手动进取型。车轮半径为：

１６×２５．４＝４０６．４ｍｍ２０５×０．６＝１２３ｍｍ

ｒｒ＝（４０６．４＋１２３×２）＝３２６．２ｍｍ

取车轮半径ｒｒ为０．３３ｍ．

１．２发动机万有特性的数字化

下面计算该车各挡等速百公里油耗。表１为拟合公式的系数。

以Ⅰ挡为例：汽车等速行驶时百公里燃油消耗量Ｑｓ（Ｌ／１００ｋｍ）为：

取

当发动机转速ｎ１＝８１５ｒ／ｍｉｎ时，汽车车速为

发动机发出的功率为：将相关数据代入上式，解得Ｐｅ１＝０．２８又因为

等速百公里油耗为

ｎ（ｒ·ｍｉｎ－１）ｕａ／ｋｍ·ｈ－１Ｐｅ／ｋｗｂ／ｇ·（ｋｗ·ｈ）－１Ｑｓ／Ｌ·（１００ｋｍ）－１８１５４．１４０．２８１２１５．７４１１．４２

１２０７６．１２０．４１１１８．１２１１．８０

３００６１５．２３１．０３９７．２４９．１９

３８０４１９．２８１．３６１１９．１４１１．６２

ｎ（ｒ·ｍｉｎ－１）ＢＯＢ１Ｂ２Ｂ３Ｂ４８１５１３２６．８－４１６．４６７２．３７９－５．８６２９０．１７７６８２０１２１１２２．９－１２１．５９７．００３５－０．１８５１７０．００１８３００６１０５１．２－７３．７１４２．８５９３－０．０５１３８０．００３５３８０４１３１１．５－９３．２６５３．０１２５－０．０３６２０．０００２

汽车传动系参数与使用工况匹配设计

魏泽川

（阜新农业学校，辽宁阜新１２３０００）

摘要：汽车传动系参数是决定汽车动力性和经济性的关键。本文以别克英朗ＸＴ１．６Ｌ手动档汽车为例，以上海工况为研究对象，寻找一款合适的发动机，并获得它的万有特性图。之后通过修改其中的车身参数、传动系参数，车轮半径、发动机参数，对该车进行数字化，用ＭＡＴＬＡＢ软件建立该车的模型。然后在市区工况下对该车进行模拟仿真，优化传动系参数，不断地比较前后的百公里油耗，以保证在这个工况下，该车能获得一个较好的燃油经济性。

关键词：传动系参数，优化设计，行驶工况，万有特性

中图分类号：Ｕ４６３．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０５１７（２０１３）０３－００１５－０３

日期：２０１３－３－２５

作者简介：魏泽川（１９５４－），男，工程师。

表１拟合公式系数

表２Ⅰ挡各车速下的等速百公里油耗计算结果

第15卷第3期2013年5月

Vol.15，No.3

May.2013辽宁农业职业技术学院学报

Journal of Liaoning Agricultural College

收稿

表２为Ⅰ挡各车速下的等速百公里油耗计算结果。同理，也可求出其他各车速的等速百公里油耗。

１．３传动系参数的数字化

传动系统的首要任务是与发动机协调工作，以保证汽车在各种行驶条件下正常行驶所必须的驱动力与车速，并使汽车具有良好的动力性和燃油经济性。在确定传动系统的时候，主要考虑它的档数、各档传动比和主减速器的传动比。该车的主传动比ｉｏ为５．４３，一到五挡的传动比分别为３．７４、２．２２、１．４８、１．０６、０．８８。

运行ＭＡＴＬＡＢ软件，在界面输入ＡＤＶＩＳＯＲ指令，在选中“Ｍｅｔｒｉｃ”后开始进入汽车参数输入的界面。有几项修改的内容保存到ＶＥＨ＿ＳＵＶ中。

图１为汽车参数输入图。

２汽车工况的数字化

行驶工况是指一段车速变化历程，它的主要参数，如平均车速、怠速行驶时间等应和所在地区的实际交通状况一致或尽量接近。获取行驶工况的总的思路就是从已测得的大量实际行车速度中提炼出一段速度变化曲线，使得这段曲线能反映实测数据的特点。当然，这个行驶工况不是唯一的，可以得出多个行驶工况。图２为市区循环

工况。

在汽车参数数字化以后，分别将图２的工况数字代入其中。图３为汽车工况输入图。

运行软件，该车此传动系参数在市区循环工况的条件下，百公里油耗为２２．７，与工信部公布

的９．０相差很大，所以在此工况下燃油经济性并不

理想。图４为优化前的参数图线。

３传动系参数的优化

３．１主减速器传动比ｉｏ的优化

汽车大部分时间是以最高挡行驶，也就是用

最小传动比的挡位行驶的，因此最小传动比的选

定是很重要的。传动系的总传动比是传动系中各

部件传动比的乘积，记：ｉｔ＝ｉｇｉｏｉｃ。式中，ｉｔ是传动

系的总传动比；ｉｇ是变速器传动比；ｉｏ是主减速器

传动比；ｉｃ是分动器、副变速器传动比。选择主减

速传动比时应考虑汽车最高车速、汽车的后备功

率、汽车燃油经济性、汽车驾驶性等性能。

下面根据Ｄｏｍａｘ选定最小传动比：

最小传动比可由最高挡动力因数Ｄｏｍａｘ来确定，

一般汽车主减速传动比ｉｏ与Ｄｏｍａｘ有下列关系式存

在［５］。

式中，Ｇ汽车总质量的重力（Ｎ）；Ｕａｔ是汽车直

接挡或最高挡时发动机发出最大转矩时的汽车车

速（ｋｍ／ｈ）；Ｄｏｍａｘ是最高挡动力因素，中级轿车

Ｄｏｍａｘ≈０．１￣０．１５

（１）当时Ｄｏｍａｘ＝０．１，ｉｏ＝５．５５；

（２）当时Ｄｏｍａｘ＝０．１５，ｉｏ＝７．１６。

取ｉｏ＝（５．５５＋７．１６）／２＝６．３６。

３．２变速器Ⅰ挡传动比ｉｇ１的优化

变速器Ⅰ挡传动比ｉｇ１对汽车的动力性很大，

确定最低档传动比ｉｇ１时，要考虑下列因素：汽车

最大爬坡度或Ⅰ挡最大动力因素、驱动轮与路面

的附着力、汽车最低稳定车速等。

图１汽车参数输入图

图２市区循环工况

图３汽车工况输入图

图４优化前的参数曲线

辽宁农业职业技术学院学报第１５卷１６