某載貨汽車動力傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化過程

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1、某載貨汽車動力傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化過程 某載貨汽車動力傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化過程 摘 要：在物流行業(yè)里因為載貨汽車的動力性經(jīng)濟性會直接影響物流企業(yè)的運輸效率和生產(chǎn)本錢所以越來受企業(yè)的關(guān)注。同時，各種不同噸位的載貨汽車市場競爭也變的愈加劇烈。為了能夠在競爭中提高市場份額，滿足客戶的不同需求。設(shè)計人員在設(shè)計載貨汽車時，除了根本設(shè)計參數(shù)以外，往往要利用仿真平臺進行優(yōu)化設(shè)計。該文就以某載貨汽車的經(jīng)濟性優(yōu)化過程來討論利用GT-DRIVE軟件來做車輛的動力傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化。 關(guān)鍵詞：載貨汽車 GT-DRIVE 動力傳動系統(tǒng) 匹配優(yōu)化 中圖分類號：U46

2、9.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-379109-0209-02 1 研究背景 今年由國家統(tǒng)計局發(fā)布的相關(guān)資料顯示，到2021年止我國汽車保有量到達1.5億輛。短短的10年，我國民用汽車的保有量從2003年的2380萬輛增長到2021年的1.5億輛。車輛的快速增長，帶來的能源緊缺和環(huán)保問題也是非常突出的。對于物流企業(yè)來講，貨運車輛的經(jīng)濟性是影響物流本錢的主要因素。 為了解決節(jié)能環(huán)保問題，人們在不斷嘗試各種新技術(shù)來改善汽車的整車動力性和經(jīng)濟性。經(jīng)過汽車研發(fā)人員的努力發(fā)現(xiàn)車輛整車動力性和經(jīng)濟性除了和車輛搭載的發(fā)動機性能緊密聯(lián)系，同時也取決于整車動力傳動系統(tǒng)的合理化匹

3、配。國內(nèi)外專家對汽車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的匹配問題進行了大量的研究，并開發(fā)了像AVL-Cruise、GT-SUITE這樣的仿真軟件。利用這些軟件可以通過仿真技術(shù)對傳動系統(tǒng)的參數(shù)進行優(yōu)化，到達提高整車性能的目的【1】。該文就以對某載貨汽車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化為例，說明使用GT-DRIVE軟件進行仿真輔助設(shè)計的過程。 2 建模仿真計算分析 通過市場調(diào)研分析報告可以了解到關(guān)于某一市場細分的相關(guān)信息，例如：市場中某一載貨汽車存在經(jīng)濟性不太好的問題。為了解決市場問題，需要對該車進行進一步調(diào)研，以便確定該車的具體設(shè)計目標。然后將該車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)進行參數(shù)匹配優(yōu)化，給出理論上最為理想的傳動

4、系各部件的傳動比。載貨汽車使用優(yōu)化后的傳動系統(tǒng)參數(shù)配置就可以使得該車的經(jīng)濟性能有所改善。 根據(jù)仿真計算分析的重點不同使用GT-DRIVE軟件建模時有三種方式，即靜力學、動力學及運動學模型。分別可以進行根本性能分析、經(jīng)濟性分析和排放性能分析。該文主要討論載貨汽車的經(jīng)濟性，所以應(yīng)該選擇動力學模型，它可以對汽車的行駛工況進行模擬所以能夠準確仿真。建立模型時只要根據(jù)該載貨汽車的動力傳遞路線，再將GT-DRIVE元件庫中相關(guān)的汽車元件拖入建模區(qū)并按動力傳遞方向進行物理連接，便可以建立所需的仿真模型。 根據(jù)GT-DRIVE軟件要求，需要按發(fā)動機模塊、離合器模塊、變速器模塊、主減速器模塊、車

5、身模塊等將各個模塊中的參數(shù)進行賦值【2】。和其他同類仿真平臺相比，因為GT-DRIVE軟件引入了轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量，所以對于經(jīng)濟性的仿真效果更好。 將所有模塊按要求進行賦值以后，便可以通過GT-DRIVE軟件建立的載貨汽車相應(yīng)模型進行對應(yīng)的仿真計算，從而得到該載貨汽車的動力性經(jīng)濟性評價指標仿真結(jié)果。例如：該車的最高車速、加速時間、最大爬坡度以及百公里燃油消耗等等。 3 將發(fā)動機和傳動系統(tǒng)參數(shù)進行匹配優(yōu)化 如果仿真出來的結(jié)果不能夠滿足對載貨汽車的設(shè)計要求，那么就可以利用GT-DRIVE中自帶的DOE自動優(yōu)化模塊對傳動系統(tǒng)的參數(shù)進行優(yōu)化。 在用GT-DRIVE進行載

6、貨汽車動力傳動系統(tǒng)匹配優(yōu)化時設(shè)計人員主要考慮的有兩種常用方式：一是不改變車輛傳動系參數(shù)，只改變發(fā)動機參數(shù)；二是不改變發(fā)動機參數(shù)，只改變傳動系參數(shù)。該文只介紹第二種方式，只對傳動系相關(guān)部件參數(shù)優(yōu)化。在GT-DRIVE中自帶的DOE優(yōu)化模塊會根據(jù)所建載貨汽車的模型利用遺傳算法進行優(yōu)化計算，依據(jù)達爾文進化論的原理朝目標值不斷進化計算，直到獲得最正確值。并以此給出傳動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方案。 因此，在優(yōu)化時不需要列復(fù)雜的優(yōu)化函數(shù)只需要將設(shè)計目標以限制條件的形式輸入便可，一般包括以下幾個方面。 載貨汽車動力性能限制。 動力性能三個評價指標最高車速最大爬坡度分別要大于目標值，原地起步加

7、速時間要小于目標極限值。 載貨汽車經(jīng)濟性能限制。 在確保載貨汽車到達設(shè)計所需動力性能的根底上，還需對其油耗加上一定的限制條件，保證載貨汽車的經(jīng)濟性能。載貨汽車的等速百公里油耗及綜合油耗均要小于目標值。 變速器各檔傳動比的相關(guān)限制。 為了車輛換擋時能夠平順穩(wěn)定，對載貨汽車幾個檔位的限制條件如下： ≤≤≤≤≤ 其中，為載貨汽車變速器相鄰檔位傳動比比值的最低限值；為載貨汽車變速器相鄰檔位傳動比比值的最高限值，通常在1.7～1.8之間取值相對適宜一些。 設(shè)定好目標值限定件后就可以進行優(yōu)化計算了，經(jīng)過計算該軟件會給出最正確的優(yōu)化方案。表1中給出了優(yōu)

8、化前后傳動系部件的傳動比優(yōu)化值。 在載貨汽車設(shè)計中相關(guān)人員可以依據(jù)GT-DRIVE給出的優(yōu)化方案，按照方案中變速器和主減速器的傳動比數(shù)值去加工所需要的變速器和主減速器【3】，再進行整車試制實驗驗證結(jié)果就完成設(shè)計任務(wù)了。理論上來說，載貨汽車搭載優(yōu)化后的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)就可以獲得很好的動力性和經(jīng)濟性【4】。 4 結(jié)論 從整個優(yōu)化過程來看，用GT-DRIVE軟件對載貨汽車的發(fā)動機和傳動系統(tǒng)進行優(yōu)化匹配效率高，操作簡單；它的設(shè)計窗口很簡潔，容易操作；利用遺傳算法來優(yōu)化，只需要將目標參數(shù)賦值設(shè)定就可以，簡化了計算提高了效率。所以說GT-DRIVE軟件是很先進的仿真計算平臺，利用它

9、來作為汽車的設(shè)計輔助工具，縮短了設(shè)計周期降低了設(shè)計本錢，實用性很強深受汽車設(shè)計人員的歡送。但是它只能從理論上解決問題，畢竟給出的是一些理論化的參數(shù)，例如：并不是所有的傳動比都能夠?qū)崿F(xiàn)加工。這就需要進一步討論研究。希望該文可以給繼續(xù)研究的學者一定的參考。 參考文獻 【1】 范振勇.基于GT-DRIVE的重型載貨汽車動力傳動系統(tǒng)的優(yōu)化匹配[D].哈爾濱工業(yè)大學，2007. 【2】 馮瑞.混合動力城市客車參數(shù)優(yōu)化及能量回饋研究[D].合肥工業(yè)大學，2021. 【3】 袁素粉.城市車輛行駛工況的研究及傳動系統(tǒng)的優(yōu)化匹配[D].武漢理工大學，2021. 【4】 李峰.汽車發(fā)動機與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配[D].大連理工大學，2003.