载货汽车动力传动系统参数优化匹配

重型载货汽车传动与动力匹配一、参考文献介绍1《重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配》作者：王铁武玉维李萍锋郑利锋王晓2《某重型汽车动力性与燃油经济性仿真与匹配优化》作者：杜子学颜溯刘记君3《重型汽车列车动力系统的优化匹配》作者：张翠平吕秀斌李萍锋胡建功4《基于发动机特性综合评价的传动系优选匹配方法》作者：刚宪约朱江苏柴山5《载货汽车动力传动系统的优化设计》作者：鲍远通范振勇6《基于CRUISE的动力传动系统匹配建模与仿真分析》作者：陈金柱张洁哈建东7《基于燃油经济性的汽车动力传动系匹配优化》作者：杜子学刘记君8《重型载货汽车动力传动系匹配研究》作者：董金松9《重型载货汽车动力传动系统匹配优化》作者：王乾峰10《新型混合动力汽车传动系统设计与工作模式耦合特性分析》作者：杨阳赵新富秦大同段志辉巩慧二、文献摘要1《重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配》作者：王铁武玉维李萍锋郑利锋王晓针对某重型载货汽车油耗过高问题，利用仿真软件AVL-Crusie建立了整车性能仿真模型，采用MATLAB软件建立了数学分析方程，并集成到优化平台ISIGHT 软件中，对汽车动力传动系统的速比参数进行了优化设计和匹配。

在满足汽车动力性各项设计指标的前提下，该车辆驱动功率损失率降低了0.28%，6工况循环油耗降低了3.7%。

2《某重型汽车动力性与燃油经济性仿真与匹配优化》作者：杜子学颜溯刘记君根据某重型汽车的结构参数，按照动力传递路线，利用GT-DRIVE软件对该重型汽车进行了建模仿真，并分析了其动力性和燃油经济性。

仿真结果与试验结果的对比验证了该整车模型的正确性。

将此模型导入modeFRONTIER优化软件，采用多目标遗传算法对该车的传动系统参数进行优化，从优化方案中选取几种方案进行比较分析，并根据实际使用的需要确定了该车动力传动系统的最佳匹配方案。

3《重型汽车列车动力系统的优化匹配》作者：张翠平吕秀斌李萍锋胡建功利用CRUISE软件对TY4250半挂牵引车进行了建模，并对其动力性和燃油经济性进行了模拟仿真和计算分析；结合试验结果，验证了TY4250半挂牵引车CRUISE 模型的正确性。

1 研究背景今年由国家统计局发布的相关资料显示,到2014年止我国汽车保有量达到1.5亿辆。

短短的10年,我国民用汽车的保有量从2003年的2380万辆增长到2014年的1.5亿辆。

车辆的快速增长,带来的能源紧缺和环保问题也是非常突出的。

对于物流企业来讲,货运车辆的经济性是影响物流成本的主要因素。

为了解决节能环保问题,人们在不断尝试各种新技术来改善汽车的整车动力性和经济性。

经过汽车研发人员的努力发现车辆整车动力性和经济性除了和车辆搭载的发动机性能紧密联系,同时也取决于整车动力传动系统的合理化匹配。

国内外专家对汽车发动机和传动系统的匹配问题进行了大量的研究,并开发了像AVL-Cruise、GT-SUITE这样的仿真软件。

利用这些软件可以通过仿真技术对传动系统的参数进行优化,达到提高整车性能的目的[1]。

该文就以对某载货汽车发动机和传动系统匹配优化为例,说明使用GT-DRIVE软件进行仿真辅助设计的过程。

2 建模仿真计算分析通过市场调研分析报告可以了解到关于某一市场细分的相关信息,例如:市场中某一载货汽车存在经济性不太好的问题。

为了解决市场问题,需要对该车进行进一步调研,以便确定该车的具体设计目标(假设u x ma ≥h km /115,i max ≥%30,Q z ≤km L /24)。

然后将该车发动机和传动系统进行参数匹配优化,给出理论上最为理想的传动系各部件的传动比。

载货汽车使用优化后的传动系统参数配置就可以使得该车的经济性能有所改善。

根据仿真计算分析的重点不同使用GT-DRIVE软件建模时有三种方式,即静力学、动力学及运动学模型。

分别可以进行基本性能分析、经济性分析和排放性能分析。

该文主要讨论载货汽车的经济性,所以应该选择动力学模型,它可以对汽车的行驶工况进行模拟所以能够准确仿真。

建立模型时只要根据该载货汽车的动力传递路线,再将GT-DRIVE元件库中相关的汽车元件拖入建模区并按动力传递方向进行物理连接,便可以建立所需的仿真模型。

载货汽车的整车性能匹配分析作者：北汽福田汽车工程研究院吴学华来源：汽车制造业本文借助Cruise软件对某款中型货车进行了整车性能分析，并通过整车动力传动系统的优化匹配分析，为以后同类车型的改进和升级提供了依据。

随着排放法规的日益严格，燃油资源的紧缺，对于汽车的排放和经济性的要求也更加严格。

通常汽车的动力性、经济性和排放性能的评价是在汽车研制过程中由实车进行道路试验和台架试验后得出的。

汽车的动力性和经济性在很大程度上取决于发动机和整车传动系统的匹配是否合理，发动机与传动系统的匹配方案可能有很多种，如果每款方案都经过实车试验，会增加开发费用、延长设计周期，所以，我们有必要在产品开发设计阶段即没有试验样车的情况下，做好整车动力传动系统的匹配分析工作。

动力性和经济性评价指标汽车的动力性常用评价指标为最高车速、加速时间（包括直接档加速时间和原地起步连续换档至某一车速的加速时间）和最大爬坡度等；燃油经济性常用的评价指标有等速行驶百公里燃油消耗量和多工况循环行驶工况的百公里燃油消耗量。

整车性能分析下面以某款中型货车为例进行整车性能匹配分析。

该载货汽车是在已开发的某系列载货车型基础换装发动机及相关配置（离合器、变速箱）后，通过优化设计而成。

借助Cruise软件对该车型进行燃油经济性、动力性分析和评估。

根据载货汽车的整车布置明细建立整车仿真分析模型。

对设计部门提供的整车及部件参数进行完善处理后嵌入整车模型文件展开整车性能分析。

本项目仿真分析车辆载重情况为满载。

整车仿真分析模型如图1所示，基本参数如下：整车外形尺寸（长×宽×高）为8655mm×2482mm×2760mm，轴距4700mm，整备质量5400kg，满载质量12005kg，空气阻力系数0.75，车辆迎风面积5.4m2，发动机排量4.257L，标定功率105kW，标定转速2800r/min，怠速转速750r/min，变速箱各档速比分别为6.515、3.917、2.347、1.429、1.00、0.814、R6.061，主减速器速比为6.33。

汽车传动系参数的优化匹配研究课题分析：汽车的动力性、燃油经济性和排放特性是汽车的重要性能。

如何在保证汽车具有良好动力性的同时尽量降低汽车的油耗并获得良好的排放特性，是汽车界需要解决的重大问题。

传动系参数的优化匹配设计是解决该问题的主要措施之一。

汽车传动系参数的优化匹配设计是在汽车总质量、质量的轴荷分配、空阻及滚阻等量已确定的情况下，合理地设计和选择传动系参数，从而大幅提高匹配后汽车的动力性、燃油经济性和排放特性。

以往传动系统参数设计依靠大量的实验和反复测试完成，耗时长，费用高，计算机的广泛应用和新的计算方法的出现，使得以计算机模拟计算为基础的传动系设计可在新车的设计阶段就较准确地预测汽车的动力性、经济性和排放特性，经济且迅速。

目前国内围绕汽车传动系参数的设计和优化，主要在以下几个方面展开工作：①汽车传动系参数优化匹配设计评价指标的研究；②汽车传动系各部分数学模型的研究，特别是传动系各部分在非稳定工况下模型的研究；③按给定工况模式的模拟研究；④按实际路况随机模拟的研究；⑤传动系参数优化模型的研究；⑥模拟程序的开发和研究。

检索结果：所属学科：车辆工程中文关键字：汽车传动系参数匹配优化英文关键字：Power train；Optimization；Transmission system; Parameter matching;使用数据库：维普；中国期刊网；万方；Engineering village;ASME Digital Library文摘：维普：检索条件: ((题名或关键词=汽车传动系)*(题名或关键词=参数))*(题名或关键词=优化)*全部期刊*年=1989-2008汽车传动系统参数优化设计1/1【题名】汽车传动系统参数优化设计【作者】赵卫兵王俊昌【机构】安阳工学院,安阳455000【刊名】机械设计与制造.2007(6).-11-13【文摘】主要研究将优化理论引入到汽车传动系参数设计中，以实现汽车的发动机与传动系的最佳匹配，达到充分发挥汽车整体性能的目的。

1机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。

7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。

在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。

通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。

在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。

第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。

对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。

优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ）目标函数为汽车行驶的能量效率最高。

（2） 设计变量X],,,,[max h M p e em V n n P T X（3） 约束条件1） 发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求：3.1/1.1≤≤P em T T转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。

重型牵引车动力传动系统优化匹配随着人们环保意识的增强和对运输利益最大化的需求，人们对汽车的排放和节能降耗提出了更高的要求。

而通过对汽车传动系进行合理匹配，可有效地提高汽车燃油经济性，进而达到高速高效、节能降耗的目的，运用A VL_Cruise软件，编制程序对重卡传动系统进行匹配分析，对传动系的动力性能、燃油经济性能进行计算分析，并运用样车试验对理论计算数据进行验证，快速、高效的开发出适应市场需求的经济型新产品。

标签：节能降耗；A VL_Cruise；传动系统；匹配分析；试验验证1引言社会经济的高速发展导致了做为生产工具的中重型卡车保有量的不断攀升，给人们的生活带来了很大的便利，同时也给环境带来了很大的压力。

随着人们环保意识的增强和对运输利益最大化的需求，人们对汽车的排放和节能降耗提出了更高的要求。

目前我国部分地区已全面国四阶段商用车的排放标准，因此对国四阶段中重卡动力总成系统的科学匹配优化，是中重卡节能减排的重要方法。

而过对汽车传动系进行合理匹配，可有效地提高汽车燃油经济性，进而达到高速高效、节能降耗的目的，本介绍了运用A VL_Cruise软件，编制程序对某款6×4轻量化牵引车的传动系统进行匹配分析，对传动系的动力性能、燃油经济性能进行计算分析，并运用样车试验对理论计算数据进行验证，并与国Ⅲ车型的动力性经济性进行了对比，通过理论分析和试验验证，为后续国Ⅴ产品开发积累宝贵的技术经验。

2.动力性和经济性的评价标准衡量汽车动力性的主要指标是其最高车速、爬坡性能和加速性能等；衡量燃油经济性的常用的评价指标有等速行驶百公里油耗燃油消耗量和多工况循环行驶工况的百公里燃油消耗量，这些指标除了反映发动机本身的动力性、燃油经济性外，还体现了整车动力总成系统的相互配合及合理优化程度，即使一台发动机具有良好的性能，如果没有与之合理匹配的传动系，也不可能充分发挥其最佳性能。

因此合理的匹配汽车的动力传动系统是提升动力、降低油耗的重要措施。

载货汽车动力总成匹配与总体设计摘要随着我国公路运输业的快速发展，汽车货物运输在综合运输体系中所占比重逐年上升，载货汽车保有量的增加加剧了能源消耗，而动力传动系统匹配是在保障载货汽车动力性基础上改善燃油经济性的有效方法，也是汽车工程和汽车运输工程研究领域的焦点问题之一，因此研究载货汽车动力总成匹配与总体设计具有十分重要的实际意义。

本文以载货汽车的动力总成匹配与总体设计为主线，通过对汽车进行动力性计算和传动系总成的选型来设计一款最高时速90Km/h、最大爬坡度30%、最大总质量的载货汽车。

设计主要内容如下：1)发动机型号的确定：通过发动机的外特性曲线计算出发动机的最大功率及转速、最大转矩及其转速，最终选择中国重汽MC05.14-40型号柴油发动机。

2)传动系最小、最大传动比的确定：通过最高车速和最大爬坡度计算出最小传动比、最大传动比，选择一汽CA6TBX070M型号的六档变速器，中国重汽MCY05J单后桥型号主减速器，主减速比3)动力性计算：通过汽车驱动力和行驶阻力及加速性能计算绘制出汽车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图、加速度倒数曲线图、二挡原地起步加速到70km/h加速时间图，并计算出该车最大爬坡度，最高车速km/h，70公里加速时间4)汽车总体布置：该货车采用平头式、4x2前置后驱的布置形式。

关键词：载货汽车；传动参数；动力性匹配；发动机及传动系部件定型目录摘要 (I)课程设计任务书 (1)1设计题目 (1)2性能参数要求 (1)3具体设计任务 (1)4参考文献 (1)第1章整体主要目标参数的初步确定 (2)1.1.发动机的选择 (2)1.1.1.发动机最大功率及转速的确定 (2)1.1.2.发动机最大转矩及转速的确定 (3)1.2轮胎的选择 (4)1.3.传动系最小传动比的确定 (5)1.4传动系最大传动比确定 (5)第2章传动系各总成选型 (6)2.1发动机选型 (6)2.2离合器的选型 (7)2.3变速器的选型 (7)2.4传动轴选型 (8)2.5驱动桥的选型 (8)2.5.1驱动桥结构形式和布置形式的选择 (8)2.5.2主减速器结构形式 (8)2.5.3驱动桥的选型 (8)第3章整车性能计算 (9)3.1汽车动力性能计算 (9)3.1.1发动机外特性曲线 (9)3.1.2汽车驱动力和行驶阻力 (10)3.1.3动力特性因数 (12)3.1.4最大爬坡度及附着率 (13)3.2汽车加速性能计算 (14)3.3汽车功率平衡计算 (18)第4章发动机与传动系部件的确定 (21)4.1发动机与传动系部件确定 (21)4.2总体布置图 (21)第5章设计总结 (22)5.1全文工作总结 (22)5.2设计心得体会 (22)参考文献 (23)课程设计任务书课程设计任务书1设计题目载货汽车动力总成匹配与总体设计2性能参数要求根据给定的参数，设计一辆最高速度、最大爬坡度的载货汽车表0-1 设计参数表额定装载质量（kg）最大总质量（Kg）比功率（Kw/t）比转矩（Nm/t）学号5000 8700 20 47 203具体设计任务1)查阅相关资料，分析设计题目，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥以及车轮的选型设计。

重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配重型载货汽车作为一种用于运输大量货物的工具，其性能和可靠性对于物流效率的提升至关重要。

而动力传动系统作为汽车的核心组成部分，其优化匹配对于车辆性能的提升和经济性的改善至关重要。

传动系统包括变速器、传动轴、后桥等部分，下面就着重从这几个方面来谈一下如何优化匹配。

首先是变速器的匹配。

变速器可以控制车辆的转速，提供足够的马力和扭矩来使汽车克服道路和运输条件的限制。

对于不同的路况和运输条件，选择不同的变速器齿比和挡位组合可以实现更优的运输效率和更经济的燃油消耗。

例如，在不同的工况下，不同的变速器齿比和挡位组合可以提供不同的车速和经济性，选择合适的变速器匹配可以提高整车的运输效率和经济性。

其次是传动轴的匹配。

传动轴是将发动机的动力传递给汽车的轮胎，是重型载货汽车驱动的关键部件。

在选择传动轴时，需要考虑不同的运行负载和运行条件对于传动轴的要求，例如传动轴的扭矩承载能力和转速范围等。

通过选择合适的传动轴，可以实现动力传输的优化和车辆的增强。

最后是后桥的匹配。

后桥是驱动汽车轮胎的装置，其作用是将发动机传来的动力转化成轮胎的转动力，并且通过差速器将动力分配到汽车的左右两个轮胎上。

在选择后桥时，需要考虑不同的运行条件和驱动方式。

通过选择合适的后桥，可以提高汽车的行驶性能和运输经济性，减少燃料消耗和维修成本。

在重型载货汽车动力传动系统的参数优化匹配过程中，需要综合考虑车辆的负载能力、行驶条件以及发动机的功率和扭矩要求，对变速器、传动轴和后桥进行综合匹配，实现最优化的整车性能和经济性。

在车辆的使用过程中，需要根据实际情况进行调整和维护，以保证汽车的稳定性、可靠性和经济性。

在重型载货汽车的动力传动系统中，除了变速器、传动轴和后桥之外，还有液压传动系统、制动系统和转向系统等部分也需要注意优化匹配。

液压传动系统的匹配需要根据车辆的工作负载和运行环境进行优化，选择合适的液压泵和排量、压力等参数，以保证动力传输的效率和可靠性。

重型载货汽车动力传动系统匹配优化
本文结合课题组承担的国家863项目子项“重型汽车底盘集成匹配与性能优化研究”,以整车燃油经济性为目标、动力性为约束条件、传动系统速比为设计变量,对某商用重型载货汽车进行动力传动系统的匹配与优化研究。

应用ADVISOR软件,建立了汽车动力传动系统的数学模型。

在此基础上,开发了6×4多轴驱动汽车经济性和动力性仿真分析模块,并把该模块集成到ADVISOR仿真软件中,然后利用改进后的ADVISOR仿真软件对6×4多轴驱动重型载货汽车进行了经济性和动力性仿真计算,并将仿真计算结果与样车的相应试验结果进行了比较,验证了所开发的多轴驱动汽车动力传动系统性能仿真模块的有效性。

建立了汽车动力传动系统参数优化设计的数学模型,该模型以汽车的燃油经济性为目标函数,汽车动力性作为约束条件,传动系的各档总传动比作为设计变量。

在国标规定的六工况下对汽车燃油经济性能进行仿真,得到了多工况百公里燃油消耗量。

在此基础上对所研究车型动力传动系参数进行了优化,结果表明,在基本维持原车型动力性不变的情况下使其六工况循环百公里燃油消耗降低了6.59%。

机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。

7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。

在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。

通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速max V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。

在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。

第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。

对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。

优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ）目标函数为汽车行驶的能量效率最高。

（2） 设计变量X],,,,[max h M p e em V n n P T X（3） 约束条件1） 发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求：3.1/1.1≤≤P em T T转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。