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(jìn)行了仿真計(jì)算，并通過綜合對比分析，發(fā)現(xiàn)匹配該款國產(chǎn)4×2牽引車時(shí)，法士特12JSDX220TA-B的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。

關(guān)鍵詞：變速箱;匹配分析;整車性能

中圖分類號：U462.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近幾年快遞運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，重型商用車作出了重要的貢獻(xiàn)，對重型商用車來說，良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能尤為重要。變速箱作為動(dòng)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性影響顯著。

奧地利AVL公司研發(fā)的CRUISE軟件已經(jīng)廣泛的應(yīng)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響，本文針對某款國產(chǎn)4×2牽引車，預(yù)選2款變速箱，使用CRUISE建立仿真模型，進(jìn)行動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)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(shù)及建模

1.1 整車主要參數(shù)及變速箱速比

本文以某款4×2驅(qū)動(dòng)形式的重型牽引車為例，整車參數(shù)見表1。

該車型預(yù)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(dòng)力總成前置后驅(qū)，半掛車按照三軸考慮。根據(jù)整車及變速箱參數(shù)，建立整車模塊（Vehicle）、發(fā)動(dòng)機(jī)模塊（Engine）、機(jī)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(dòng)器模塊（Brake）、車輪模塊（Wheel）、駕駛臺（Cockpit）、差速器模塊（Differential）和監(jiān)視器模塊（Monitor）。并建立對應(yīng)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(jì)算任務(wù)包括循環(huán)行駛工況（Cycle Run）、爬坡性能分析（Climbing Performance）、穩(wěn)態(tài)行駛性能分析（Constant Drive）、全負(fù)荷加速性能計(jì)算（Full Load Acceleration）、最大牽引力

計(jì)算（Maximum Traction Force）、巡航行駛工況計(jì)算（Cruising）、制動(dòng)/滑行/反拖（Brake/Coast/Thrust）。不同的計(jì)算任務(wù)分別對應(yīng)各自合適的計(jì)算方法，計(jì)算方法包括靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、仿真。需要根據(jù)仿真需求選擇計(jì)算任務(wù)，并選擇合適的計(jì)算方法對4種后橋速比方案下整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算[2-3]。

2.1 動(dòng)力性結(jié)果對比

最高車速、爬坡性、加速性是評價(jià)動(dòng)力性能的重要指標(biāo)，依據(jù)整車動(dòng)力性理論對動(dòng)力性進(jìn)行仿真計(jì)算。選擇conatant drive計(jì)算任務(wù)，采用靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算滿載時(shí)的最高車速;選擇climbing performance計(jì)算任務(wù)，采用靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算最大爬坡度;使用full load acceleration計(jì)算任務(wù)和仿真計(jì)算方法計(jì)算連續(xù)換擋加速到100 km/h的時(shí)間。兩種方案的爬坡度分析結(jié)果如圖2所示;仿真結(jié)果及對比如表3所示。

通過動(dòng)力性仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)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(shí)間相差不大，方案2僅比方案1快了0.4%。

2.2 經(jīng)濟(jì)性結(jié)果對比

燃油經(jīng)濟(jì)評價(jià)，包括循環(huán)工況下的百公里油耗和等速百公里油耗，通常情況下，循環(huán)工況下的百公里油耗更能夠貼近整個(gè)車輛實(shí)際路況的百公里油耗，特別是對于行駛路況復(fù)雜的自卸車，用循環(huán)工況下的百公里油耗評價(jià)經(jīng)濟(jì)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(wěn)定，因此采用等速百公里油耗評價(jià)牽引車的經(jīng)濟(jì)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(shí)，方案1的百公里油耗低于方案2百公里油耗0.9%。

3 結(jié)論及展望

對兩種方案動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真對比分析可知，當(dāng)匹配相同配置的某國產(chǎn)4×2牽引車時(shí)，12JSDX220TA-B的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性較好于HW19712CL，故該車型優(yōu)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行了分析，得到了適合此款車型的變速箱，但是只考慮了動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，并沒有考慮到車輛的制動(dòng)性和排放性，后續(xù)需進(jìn)一步根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)一步進(jìn)行制動(dòng)性和排放性的分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]郁逸楨，鄭長江.基于Cruise的整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021（1）：98-103.

[2]黃凡，孫國慶.基于Cruise的乘用車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性仿真及優(yōu)化[J].汽車科技，2018（4）：8-13.

[3]劉記君.重型汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化分析[D].重慶交通大學(xué)，2011.