高海文，王虹，王瑞鑫，王有磊，李軼楠，劉銀鳳

（1.北奔重型汽車集團有限公司技術(shù)中心，內(nèi)蒙古 包頭 010040；2.北奔重型汽車集團有限公司總裝公司，內(nèi)蒙古 包頭 010040）

前言

根據(jù)客戶需求，我公司開發(fā)了3.364速比驅(qū)動橋。為實現(xiàn)整車最佳動力性、經(jīng)濟性指標(biāo)，應(yīng)用AVL CRUISE軟件對不同配置動力傳動系統(tǒng)的動力性、經(jīng)濟性進行仿真分析。根據(jù)計算結(jié)果進行動力傳動系統(tǒng)的選型，使用仿真軟件進行計算，不僅能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計匹配中的問題，預(yù)估整車的動力性水平，而且可以縮短研制周期，避免浪費。

牽引車列車一般由牽引車底盤和掛車兩部分組成，應(yīng)用于高速物流長途運輸。本文介紹了一種新速比的驅(qū)動橋動力性匹配計算方法，并應(yīng)用AVL Cruise車輛性能計算軟件對一款匹配3.364速比驅(qū)動橋的牽引車動力性和動力系統(tǒng)匹配進行了仿真分析。為樣車的動力傳動系統(tǒng)匹配提供理論支持。

1 整車動力裝置匹配原理

1.1 最高車速

最高車速是汽車動力性能的主要評價指標(biāo)，最高車速是指在水平良好的路面（混凝土或瀝青）上汽車能達到的最高行駛速度。

由功率平衡方程（或功率平衡圖）汽車運動阻力所消耗的功率有滾動阻力功率pf、空氣阻力功率pw、坡度阻力功率pi和加速阻力功率pj，則汽車功率平衡方程為：

當(dāng)最高檔的功率曲線與阻力功率曲線相交時，對應(yīng)車速即為車輛的最高車速ua，可根據(jù)以上的功率平衡方可以求得，其中：

G ——整車重量(N)；

f ——輪胎滾動阻力系數(shù)；

CD——空氣阻力系數(shù)；

A——迎風(fēng)面積；

δ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；

i——道路坡度。

1.2 爬坡能力

汽車的爬坡能力是用滿載時汽車在良好路面上的最大爬坡度來表示。重卡由于在各種地區(qū)和路面上行駛，因此最大爬坡度時其動力性的最要評價指標(biāo)。

最大爬坡度滿足以下公式：

G ——整車重量 (N)

Rk——輪胎滾動半徑(m)

f ——輪胎滾動阻力系數(shù)

αmax——牽引車最大爬坡角

ηt——牽引車傳動系效率

Ik1——汽車變速器第一檔速比

I0—— 汽車驅(qū)動橋速比

Iemax——牽引車最大轉(zhuǎn)矩（Nm）

1.3 加速能力

汽車的加速能力可以用它在水平良好路面上行駛時能產(chǎn)生的加速度來評價，但由于其不易測量，通常采用加速時間來表征汽車的加速能力，他對汽車的平均行駛速度影響較大。對于重卡來說，由于其載重大，車速較低，因此，加速時間對重卡影響較小。

圖1 加速時間圖

2 仿真車輛基本性能及參數(shù)

2.1 車輛總體參數(shù)

牽引車的基本參數(shù)如下：整車外形尺寸（長×寬×高）：7055×2550×3910mm；軸距：3450+1350mm；整備質(zhì)量：9300kg；滿載總質(zhì)量：49000kg；空氣阻力系數(shù)：0.7；車輛迎風(fēng)面積：8.0m^2。整車仿真分析模型如下圖：

圖2 牽引車仿真分析模型圖

2.2 仿真車輛動力系統(tǒng)匹配方案

汽車的動力性和傳動系的參數(shù)選擇匹配密切相關(guān)。理論上各參數(shù)可以連續(xù)任意變化,以獲得最優(yōu)的匹配效果。但在實際應(yīng)用過程中,整車生產(chǎn)廠家在匹配時往往只能選擇市場上已存在的發(fā)動機、變速器、主減速器等。本文根據(jù)該款車的實際使用工況及牽引車比功率要求（大于5kW/t），選擇三款發(fā)動機，同時提供了三種部件組合方案，對動力匹配進行方案進行比較分析。

表1 三種方案配置表

3 車輛動力裝置仿真分析

3.1 動力系匹配方案仿真結(jié)果

本文采用的車輛仿真模型，已經(jīng)經(jīng)過多次的試驗修正，能夠較為準(zhǔn)確反應(yīng)整車的動力性能。本次動力性能仿真只對相關(guān)部件參數(shù)進行修改，來完成該車型的仿真計算。

表2 三種方案仿真計算結(jié)果

3.2 動力系匹配仿真分析

本文通過仿真數(shù)據(jù)及圖表對比分析三種方案的優(yōu)劣性，為整車動力系統(tǒng)匹配提供理論依據(jù)。下圖是三種方案功率平衡對比：

圖3 方案一的功率平衡圖

圖4 方案二的功率平衡圖

圖5 方案三的功率平衡圖

從三種方案的功率平衡圖分析，可以看出三種方案的最高車速都達到了設(shè)計任務(wù)要求，其中方案一的最高車速為105 km/h，方案二的最高車速為 109km/h、方案三的最高車速為104km/h；另外，當(dāng)評價檔位為12檔、爬坡度為5%時，方案一能達到的最高車速約為25km/h，方案二能達到的最高車速為30 km/h，方案三能達到28 km/h，并且仍然具有一定的后備功率。

4 結(jié)論

該車型主要行駛在公路上，綜合考慮到分析結(jié)果及實際使用情況，從動力性角度認(rèn)為方案三動力裝置匹配較為合理。

[1] 余志生.汽車?yán)碚摚跰］.北京:機械工業(yè)出版社,2000.

[2] 彭棟.Cruise基礎(chǔ)培訓(xùn)教程AVL 2006.

[3] 樊飛龍.某型礦用自卸車整車性能匹配 AVL 2009年用戶大會論文集2009.