c在传动系统优化及变速器开发中的应用长安汽车于娟

1、AVL-CRUISE 在传动系统匹配及变速器开发中的应用于娟汽车工程(长安汽车摘 要 : 通过试验获得某CAE 工程所 重庆 401120）车的动力性及燃油性数据，现拟研究该车型搭载另外一款发以求达到更严格的性能要求。本文利用 AVL-CRUISE 软件建立整车模型，进行动力性、性和，通过对变速器传动比进行优化，提出优化方案，并对经过工程化设计的传动方案进行试验验证。:动力性性 变速器开发 传动系统匹配主要软件：AVL-CRUISE1 引言汽车的整车性能不仅取决于发的优劣，还与传动系统的匹配密切相关，传统的动力传动匹配方法就是试验，如果利用试验对所有设计方案进行验证会大大增加开发费用，延长设计

2、周期，所以整车动力传动匹配和性能分析工作在没有试验样车的设计开发阶段尤为重要。本文即是利用 AVL-CRUISE 建立整车模型，进行动力性及性，对变速器传动比进行优化，提出优化方案，并对经过工程化设计的传动方案进行和试验验证。2 整车参数及性能指标2.1原车主参数表 1 原车主参数2.2原车主要性能指标由道路试验所得原车的性能参数如下：表 2 原车性能指标参数12009 AVL 先进模拟技术中国用户大会测试项空载满载最大爬坡度 %45.7530.15最高车速 km/h135.0135.00100km/h时间 s16.9523.91三档 4080km/h时间 s9.3113.26四档 60100

3、km/h时间 s18.2226.66五档 80110km/h时间 s28.0342.35市区循环油耗 L/100km10.05市郊循环油耗 L/100km7.74综合油耗 L/100km8.60整备质量，kg1313外形，mm（长×宽×高）4390×1655×1935满载质量，kg1988轮距,mm （前×后）1435×1435轮胎滚动半径，mm316前悬，mm640轴距，mm2800后悬，mm9503计算与结果分析3.1 确定本次方案拟分析原样车车型搭载目标发在不改变后桥速比的前提下，以原车动力性为目标对变速器进行优化匹配。经过前期

4、发现现有变速器均不能满足性能需求，故考虑开发新变速器。通过优化，得到最能满足性能要求的一组变速器速比，以此为依据进行变速器的工程化开发，最后进行性能验证。3.2建立模型根据该车前置后驱的传动系布置方式，利用 CRUISE 建立如下图 1 所示的整车模型。图 1 整车模型图 2 整车模型标定向模型中输入原车各系统参数得出结果后，与原车试验数据进行对比来进一步完善模型参数，即对整车模型进行标定。图 2 为固定档位等速油耗与起步和超车时间结果与试验结果对比，由图可见其误差在范围内，故模型标定完成。3.3分析3.3.1 目标发匹配原变速器表 3 目标发匹配原变速器性能结果22009 AVL 先进模拟技

5、术中国用户大会测试项空载满载最大爬坡度 %48.6531.83最高车速 km/h140.0140.00100km/h时间 s15.0521.11三档 4080km/h时间 s8.5212.11四档 60100km/h时间 s16.5524.13五档 80110km/h时间 s25.9939.03市区循环油耗 L/100km10.06市郊循环油耗 L/100km7.89综合油耗 L/100km8.70首先进行目标发参数输入到匹配原变速器的性能分析，将整车参数、发参数、变速器参数及其它模块中，经过运行计算可得到以上表 3 性能数据。目标发匹配原变速器与原车性能参数相比，动力性相对较好，但油耗不满足

6、 28 工况综合油耗设计目标值（8.6L/100km），考虑通过优化传动比牺牲一定的动力性来其性。在过程中根据最大爬坡度及各档超车数据对各档传动比进行优化。优化后的传动比为4.227/2.488/1.670/1.166/0.977。档间比分别为 1.70/1.50/1.43/1.19，满足 ig1/ig2>=ig2/ig3>=>=ign-1/ign 的各档传动比关系分布。目标发匹配优化后的传动比的所得性能数据如表 4。表 4 变速器优化后的结果由表 4 可见优化后其动力性与原车性能目标相当，燃油性有了较大。将变速器优化方案提交给传动系统开发部门进行变速器工程化设计。在综合考虑

7、了强度，匹配及 NVH 方面的因素后，变速器设计部门开发出新的变速器，其传动比为 4.165/2.563/1.687/1.200/1.000。3.3.2 目标发匹配新开发出的变速器对新开发出的变速器进行验证，由于新传动比除第一档外各档传动比都高于优化所得传动比，故除最大爬坡度外的其他动力性指标均优于优化速比后。其具体结果如下：表 5 新开发的变速器的动力性结果3.3.3 目标发在三种传动比下的性对比在原始传动比下定为方案一，在为便于说明，现将车搭载目标发优化传动比下定32009 AVL 先进模拟技术中国用户大会测试项空载满载最大爬坡度%44.9829.65最高车速km/h140.0140.00

8、100km/h时间s15.3921.64三档 4080km/h时间s9.1613.06四档 60100km/h时间s17.2125.14五档 80110km/h时间s25.9939.03市区循环油耗L/100km9.44市郊循环油耗L/100km7.60综合油耗L/100km8.28测试项空载满载最大爬坡度%45.8130.15最高车速km/h139.0139.00100km/h时间s15.2421.63三档 4080km/h时间s9.2713.24四档 60100km/h时间s18.2126.67五档 80110km/h时间s28.0542.37市区循环油耗L/100km9.27市郊循环油耗

9、L/100km7.52综合油耗L/100km8.17为方案二，在开发出的传动比下定为方案三。三种方案下 28 工况循环各个时刻的油耗见图 3图 3 NEDC 循环中各个时刻的油耗三档及四档等速油耗分别见图 4、图 5。三种方案综合油耗对比如图 6。由图可见，优化的传动比综合油耗明显低于原传动比。新开发的变速器也能在一定程度上降低综合油耗，能够满足 28工况综合油耗设计目标值（8.6L/100km）的要求，且有较大余量。图 4 三档等速油耗图 5 四档等速油耗图 6 循环工况油耗4.3最终方案与原样车的性能对比表 6 最终方案与原样车输入条件对比93.92.1 16 33 55.3 50 97.

10、6.3.50.90 90 0-0 80.00 00 0.0 0-2 00 0-2 0-0 8-0 8-0 8-2 00 8-2 00-0 80 0EngineSpeedrpm EngineSpeedrpm图 7 发外特性对比图 8发MAP 对比图 7 为与目标发的外特性对比图。上方为目标发外特性数据，下方为动42009 AVL 先进模拟技术中国用户大会TorqurN*mTorqueN*m车型发变速器变速比最终方案车目标发4.165/2.563/1.687/1.201/1原样车4.425/2.722/1.792/1.226/1机外特性数据。从图中明显可见目标发的外特性优于。图 8 为与目标发MA

11、P 对比图，显示数据为两发的 MAP 差异，由(M1-M2)/M1*100%计算得到。其中 M1 为图 9 与图 10 为 NEDC 循环中两款发数据，M2 为目标发数据，黑色虚线为等值线。的运行工况点，其中图 9 为搭载原变速器，图10 为目标发搭载新变速器。图 9 NEDC 循环中运行工况点图 10 NEDC 循环中目标发运行工况点表 7 为最终方案与原样车的性能对比。由表中数据可见，原车型搭载目标变速器在新开发的变速器条件下，其动力性与原样车相当。循环工况油耗明显低于原样车，满足 28 工况综合油耗设计目标（8.6L/100km）的要求。表 7 最终方案结果与原样车的对比5 总结本次分析

12、利用 AVL-CRUISE 建立整车计算模型，以原车动力性为目标，通过对变速箱速比进行优化，得到最能满足性能要求的一组变速比。传动系统开发部门以此为依据，进行变速器工程化开发。然后再目标发搭载新变速器在燃油性方面的性能潜力。通过分析得出原车型搭载目标变速器在新开发的变速器条件下，其动力性与原样车相当。循环工况油耗明显低于原样车，满足 28 工况综合油耗设计目标（8.6L/100km）的要求，其在燃油经济性方面的性能潜力较高。经过道路试验验证，其性能指标与结果相差在合理范围内。52009 AVL 先进模拟技术中国用户大会测试项原样车最终最大爬坡度%30.1529.65最高车速km/h135.0140.00100km/h时间s23.9121.64三档 4080km/h时间s13.2613.06四档 60100km/h时间s26.6625.14五档 80110km/h时间s42.3539.03市区循环油