楊朝會 邢宏福 江京亮

摘 要：隨著物流行業(yè)的興起，載貨汽車的高速運輸越來越重要。影響載貨汽車長途運輸?shù)闹饕蛩厥桥榔露扰c速度。在實際生產(chǎn)中，通過優(yōu)化變速箱擋位傳動比和改變主減速器的傳動比來提高載貨汽車在一定坡度下的行駛速度。文章利用CRUISE軟件對載貨汽車仿真，通過優(yōu)化變速箱各擋位的傳動比，研究主減速器傳動比與爬坡度的規(guī)律特性，提供了一種計算主減速器傳動比的方法，以此來改善載貨汽車的高速運輸性能。

關(guān)鍵詞：載貨汽車;高速運輸;傳動比;爬坡度;擋位;優(yōu)化

中圖分類號：U461.2 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-73-03

Abstract： With the rise of logistics industry， the high speed transport of truck is becoming more and more important. The main factors affecting long - distance freight car transportation are the climbing slope and speed. In the actual production， the transmission ratio of gearbox gear and the transmission ratio of main reducer are optimized to improve the driving speed of truck under a certain slope. In this paper， CRUISE software is used to simulate the truck， and by optimizing the transmission ratio of each gear block of the gearbox， the regularity characteristics of transmission ratio and slope climbing of the main reducer are studied， and a method of calculating the transmission ratio of the main reducer is provided to improve the high-speed transport performance of the truck.

Keywords： Truck; High Speed Transportation; Transmission Ratio; Slope Climbing; Gear Block; Optimization

CLC NO.： U461.2 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-73-03

1 引言

隨著物流行業(yè)的興起，載貨汽車的長途高速運輸占據(jù)了主導(dǎo)地位，載貨汽車的使用引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。為了解決汽車動力性問題，仿真軟件的使用是必不可少的。崔叢學(xué)[1]利用CRUISE軟件搭建了小型貨車的動力系統(tǒng)仿真平臺，利用動力性經(jīng)濟性評價參數(shù)，設(shè)置各種不同的仿真分析任務(wù)，最后在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進行了傳動系統(tǒng)的優(yōu)化。李軍[2]利用CRUISE軟件搭建了大客車的動力系統(tǒng)仿真平臺，對多種變速器和主減速器組合方案進行了性能仿真計算，并比較分析了各方案的整車性能，根據(jù)相關(guān)的約束條件，選擇了最優(yōu)的匹配組合方案;夏先文[3]利用CRUISE軟件搭建純電動拖拉機模型，并對燃油經(jīng)濟性和各擋位下工作速度進行了分析。本文通過完整的載貨汽車數(shù)據(jù)，建立了載貨汽車的仿真模型，針對爬坡度進行了分析，提供了優(yōu)化擋位和設(shè)計主減速器傳動比的方法，可對以后的載貨汽車的性能分析及使用提供有力的借鑒。

2 系統(tǒng)模型的構(gòu)建及信號連接

本文構(gòu)建的載貨汽車模型包含了23個模塊，由1個發(fā)動機模塊，2個變速箱模塊，1個主減速器模塊，1個差速器模塊，6個制動器模塊，6個輪胎模塊，1個駕駛員模塊，1個ASC模塊，1個顯示器模塊等組成。利用CRUISE仿真軟件提供的模塊建立載貨汽車的仿真模型，載貨汽車模型如圖1所示。為了保證仿真結(jié)果的準確性，首先應(yīng)保證各模塊物理連接的準確性，其次是保證各模塊信號連接的正確性，應(yīng)嚴格按照能量輸入、輸出關(guān)系進行總線數(shù)據(jù)連接和連接線連接，其中較為關(guān)鍵的信號連接如表1所示。

3 各部件參數(shù)的設(shè)置

載貨汽車仿真模型主要有車輛整體模型的參數(shù)，發(fā)動機的參數(shù)，變速器的參數(shù)，主減速器傳動比參數(shù)等。車輛整體模型的參數(shù)不僅描述了整車的質(zhì)量及其結(jié)構(gòu)形狀，如整備質(zhì)量，軸距等，而且用迎風(fēng)面積和風(fēng)阻系數(shù)描述了車輛行駛過程中受到風(fēng)力的影響情況;發(fā)動機相當(dāng)于汽車的“心臟”，發(fā)動機參數(shù)描述了汽車動力性與經(jīng)濟性。本文僅對載貨汽車的重要部件的參數(shù)做詳細的介紹，車輛整體模型的參數(shù)、發(fā)動機參數(shù)如表2所示;變速器最高擋位傳動比為0.664，最低擋位傳動比位4.325，其他擋位呈等比排列;主減速器的傳動比為6.38。制動器、差速器、輪胎等模塊對仿真結(jié)果影響較小，本文不再一一贅述。

4 載貨汽車爬坡度分析

利用CRUISE平臺，能夠?qū)ρh(huán)行駛工況、爬坡性能、穩(wěn)態(tài)行駛、最高車速、最大牽引力等一系列任務(wù)進行仿真，本文重點對卡車爬坡度進行深入分析。

由圖2可知：

（1）載貨汽車的動力性評價標準要求最大爬坡度范圍為16%～30%。本例中1擋的最大爬坡度為28.16%，2擋的最大爬坡度為21.84%，3擋的最大爬坡度為16.95%，最高爬坡度均大于16%，具有良好的爬坡性能，因此1、2、3擋位可用于運輸過程中拱橋，陡坡等坡度較大的路段。

（2）除1、2、3擋外，其他擋位的最大爬坡度大致呈等比數(shù)列分布且均小于16%，爬坡的性能較差，這些擋位可用于運輸過程中的普通路段。

（3）在實際工作中，載貨汽車主要用于物資的運輸，且多在高速路段上行駛。在高速公路上，平緩路段多于陡坡路段，因此通過高速擋位的優(yōu)化設(shè)置，提升載貨汽車的高速運輸性能，具有重要的實際意義。

在原擋位設(shè)置方案中，8擋位的最快行駛速度為84km/h，7擋位的最快行駛速度為67km/h，6擋位的最快行駛速度為54km/h不能滿足載貨汽車高速運輸?shù)囊蟆?/p>

本例中需要優(yōu)化擋位來提高運輸效率，優(yōu)化方案為保持最高擋位的傳動比不變，減小最低擋位的傳動比，各擋傳動比以等比數(shù)列排列。優(yōu)化前后擋位傳動比如表3所示。

優(yōu)化擋位傳動比后，不同擋位下速度與爬坡度的關(guān)系圖3所示：

由圖3和表4可知：

經(jīng)過優(yōu)化擋位后，高速擋位之間的爬坡度差值減小，低速擋位之間的爬坡度差值增大;并且載貨汽車各擋位的最高速度得到提高。本例中載貨汽車8擋位最高行駛速度為115km/h，7擋位最高行駛速度88km/h，滿足載貨汽車高速運輸?shù)囊蟆?/p>

實際工作中，載貨汽車主要用于物資的運輸，路段主要為高速公路，國家要求平原地區(qū)的高速公路坡度小于3%，載貨汽車的行駛速度不超過90km/h。為了保持載貨汽車的高速運輸性能，本文通過合理設(shè)置主減速器傳動比，使汽車能夠在坡度為3%的路面上以90km/h高速行駛。本文通過改變主減速器的傳動比，計算得到了在90km/h速度下汽車最高擋位的爬坡度如表4所示。

由表5可知，在載貨汽車等于90km/h速度下，最高擋位爬坡度隨主減速器傳動比的增加呈先上升后下降的趨勢。通過線性插值方法，可計算得到能夠?qū)崿F(xiàn)3%爬坡度的傳動比范圍為7.523～7.930。

考慮到主減速器的大小受到載貨汽車本身體積的限制，本文將主減速器傳動比設(shè)置為7.523，既保證了主減速器不占用過大的空間，又滿足了載貨汽車的高速運輸性能的要求。

5 結(jié)語

在CRUISE平臺上建立載貨汽車仿真模型，通過優(yōu)化擋位傳動比，改善載貨汽車的高速運輸性能;繪制同一速度下主減速器不同傳動比與最高擋位爬坡度的關(guān)系，通過計算得到主減速器的傳動比，提供了一種在高速運輸條件下的主減速器傳動比的計算方法，為今后改善其他載貨汽車的高速運輸性能提供了借鑒。

參考文獻

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[3] 夏先文，純電動拖拉機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計分析[D].河南：河南科技大學(xué)，2015.

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