摘 要：動力傳動系統作為影響車輛動力性和燃油經濟性的重要部件，開展傳動系統的優化設計對車輛研發具有重要意義。文中基于Cruise軟件建立了整車模型，將仿真結果對比工信部實測數據，驗證了Cruise軟件所建立的車輛仿真模型是可靠的。動力性計算指標誤差在3%以內，燃油經濟性誤差在5%以內，具有較高精度。通過改變傳動系統中主減速器傳動比和變速器各擋位傳動比對車輛性能進行優化，在動力性減弱1.82%的情況下，提升了6.97%的經濟性，符合當前節能減排的發展趨勢。該研究結果表明：基于Cruise軟件對車輛進行性能優化是非常有必要的，具有重要的工程應用和理論參考價值。

　　關鍵詞：動力性;燃油經濟性;Cruise仿真模擬;優化匹配

　　車輛的動力性和燃油經濟性是綜合評估汽車性能的重要指標。王銳[1]通過對比某車型的動力性理論數據和Cruise軟件仿真結果得出，仿真分析精確度高于理論計算。朱路生[2]針對輕型卡車建模仿真，對比分析了Mule車和標桿車型，確認了Mule車性能指標優于標桿車型，具備細分市場的差異化競爭力。王琳[3]基于Cruise軟件仿真分析了某款手動擋汽車，并將仿真結果與試驗結果對比研究，驗證了動態建模仿真分析應用于產品開發研究的可行性。采用軟件仿真并配合試驗研究，在整車動力性和經濟性評價方面取得了較好的應用效果。然而，現有基于Cruise軟件對車輛傳動系統的進行優化的研究較少，且大部分僅通過調節變速器一擋或最高擋的傳動比進行優化分析，本文通過設置不同的變速器各擋位傳動比參數及主減速器比參數，進行組合優化，更進一步的優化了傳動系統，綜合提升了車輛的動力性和燃油經濟性。

　　1 理論基礎

　　1.1 動力性評價指標

　　動力是汽車最基本最重要的性能。評價車輛動力性的幾項重要指標即最高車速、加速時間、最大爬坡度[4-6]。

　　(1)最高車速：在水平且條件良好的路面上車輛所能達到的最高行駛速度，即無風條件下車輛在平坦路面行駛時，行駛阻力和驅動力平衡時的車速[7]。

　　(2)加速時間：通常使用汽車的加速時間來表示汽車的加速能力，它能很大程度上影響車輛的平均行駛車速。加速時間分為原地起步加速時間與超車加速時間[9]。

　　由運動學可知：

　　dt=1adu;(1)

　　t=∫t0dt=∫μ2μ11adu=A。(2)

　　式中，t表示車輛的加速時間，s;u表示車輛的行駛速度，km/h;a表示車輛最高擋或直接擋加速度，m/s;u1表示車輛起始加速的速度，km/h;u2表示車輛加速終止的速度，km/h。

　　可通過圖解積分求得車輛的加速時間。

　　(3)最大爬坡度imax：車輛滿載(或某一載荷質量)時在水平良好路面的上坡能力。通常情況下，車輛1擋的最大爬坡度即汽車的最大爬坡度[10]。則最大爬坡度為：

　　imax=tan αmax。(3)

　　式中，αmax表示最大爬坡角度。

　　1.2 燃油經濟性評價指標

　　汽車的燃油經濟性即在不影響車輛動力性能時，以較少的油耗進行經濟行駛的能力[11]。車身形狀、發動機排量與功率、變速器傳動比、主減速器傳動比等結構參數都能一定程度的影響汽車的燃油經濟性[12]。通常使用車輛行駛100 km的燃油消耗量這一指標來評價車輛的燃油經濟性。

　　等速百公里燃油消耗法的優勢在于測量較為簡單，同時不可避免的劣勢即這種方法并不能非常全面的做出評價，它忽略了車輛在運行過程中路況、天氣等自然因素的變化[13]。尤其是在城市中行駛時，車速穩定在某一定值基本是不可能的，車輛由于復雜的路況會頻繁的加速、減速、怠速、起步、停車。所以，等速百公里油耗法測量得出的結論是相對片面的。實際的行駛過程中，由于城市路況的復雜性，車輛完全處于等速行駛的狀態是不現實的。因此綜合多種行駛工況的循環工況燃，油消耗量用以評價整車的經濟性是非常符合實際，更加真實可信。

　　2 整車仿真模型的建立

　　奧地利的李斯特內燃機及測試設備公司主導研發的Cruise軟件是現在用戶最多、運用程度最廣的仿真軟件之一。

　　Cruise軟件采用了模塊化的設計方法，將車輛的零部件和總成設計為獨立的模塊，按照車輛動力的傳遞路線來搭建整車模型，從而對車輛的動力性、經濟性等進行分析和預測[15]。

　　搭建Cruise整車模型的步驟如下：

　　(1)分析車輛的各個組成部件及其結構布置，搜集所需參數。

　　(2)根據車輛實際情況，將元件庫中選中的整車、輪胎、發動機、主減速器、差速器、離合器等子模塊拖拽到相應的編輯區域，修改調整各參數數值。

　　(3)綜合考慮整車各部件間的結構關系和數字信號傳遞流程，對發動機、主減速器等部件進行機械和信號連接，并進行相應的檢查校核。

　　(4)根據研究需要設置計算任務，如車輛加速性能、循環工況等。

　　(5)運行計算任務并分析仿真結果。

　　搭建整車模型的工作流程如圖1所示，整車模型如圖2所示。

　　在搭建完成的整車模型各個模塊中輸入相應的參數，如表1所示。

　　為在Cruise仿真軟件中計算各指標，本文布置的任務包括：

　　(1)循環行駛工況：用于計算車輛的經濟性及排放性能。

　　(2)爬坡性能：該任務屬于靜態計算，可得出整車在滿載的狀態下各個擋位的最大爬坡度，并得到相應曲線。

　　(3)穩態行駛：該任務可計算車輛各擋位的性能和最高車速。

　　(4)全負荷加速：該任務下設各擋位的最大加速度計算、原地起步連續換擋加速度計算、超車加速度計算三個子任務。

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