基于AVL CRUISE的某紧凑型轿车传动系统选型与仿真分析

徐展

基于AVL CRUISE的某紧凑型轿车传动系统选型与仿真分析

徐展

（苏州建设交通高等职业技术学校，江苏 苏州 215104）

文章运用AVL Cruise软件对某紧凑型轿车进行整车建模，在发动机及其他整车参数均已确定的情况下，通过设置多组传动系统参数（档位速比、主减速比参数），对整车动力性（最大爬坡度、0-100km/h加速时间、最高车速）、经济性（NEDC工况百公里油耗）等进行对比分析，找出最佳匹配方案。

AVL Cruise；传动系统；选型；仿真

前言

样车为某紧凑型轿车，该车是一款主流车型，市场占有率高，是一款家用经济性轿车，主要适用于城市路况。拟对该车传动系统做进一步的优化，选择三款不同型号的变速器和三款不同传动比的主减速器作为匹配对象，确定最终的优化升级方案。

1 主要思路

第一步：选用AVL CRUISE软件为分析工具，可在较短的时间内优选出兼顾动力性、经济性的最佳动力匹配参数，同时大大降低开发成本。第二步：在软件环境下建立原车模型。第三步：对原车模型进行仿真，并与实车进行对比验证。第四步：对匹配对象进行建模并进行多参数方案仿真。第五步：进行数据分析，确定优化后的选型方案。

2 原车建模

2.1 原车主要参数

整备/满载质量（kg）：1220/1780；轴距（mm）：2614；迎风面积（m2）：2.3；空气阻力系数：0.32；发动机最大扭矩（Nm/rpm）：160/4300；发动机最大功率（kw/rpm）：86/5800；轮胎规格；195/65 R15 91V。

2.2 原车建模

利用AVL CRUISE软件进行建模，原车仿真模型如图1所示，并输入相关参数，如图2所示。

图1 原车仿真模型

图2 原车仿真数据输入

3 原车仿真与验证

该车在NEDC工况下百公里油耗为5.99L，发动机在整个NEDC工况下的油耗分布图，如图3所示。

图3 NEDC发动机油耗分布图

最大爬坡度方面，一档车速在36km/h时最大爬坡度是34.73%，各档位最大爬坡度，如图4所示。

图4 各档位最大爬坡度

0-100km/h加速时间，经仿真，从原地起步连续换挡到100km/h用时15.50 s，如图5所示。

图5 0-100km/h加速时间

最高车速，经仿真，车速为186km/h，各档位最高车速与最大加速度，如图6所示。

图6 各档位最大加速度和最高车速

将仿真参数和实际出厂数据进行比较，仿真结果和出厂数据吻合，说明所建整车模型及参数设置的精确度符合工程计算要求。

4 备选方案多参数仿真

4.1 备选方案

如表1所示，变速器档位速比有3组，分别是：变速器A（原车）、变速器B、变速器C；主减速器速比3组，分别是：主减速器D（原车）、主减速器E、主减速器F。

表1 多参数优化设置

针对样车，共有9种匹配方案，如表2所示。

表2 多参数优化方案

4.2 多参数仿真

针对不同的变速器和主减速器，建立多参数模型，对9种方案的经济性、动力性进行矩阵分析，如图7所示，9种方案的NEDC百公里油耗极值为5.99-6.26L；9种方案的0-100km/h加速时间极值为14.61-15.54s。

图7 多参数矩阵分析

5 分析与优化方案的确定

5.1 数据分析

对性能关键指标进行汇总，如表3所示。爬坡度均符合国家规定，鉴于该车属于家用经济性轿车，主要适用于城市工况，最大爬坡度并非考虑的因素。最高车速均超过180，符合设计要求。

表3 各方案数据汇总

5.2 方案确定

综合考虑油耗、加速性能，剔除优化效果不大的方案后，确定三种优化倾向：

一是经济性优化倾向方案（方案四）：变速器B各档位速比：3.58；2.04；1.28；0.95；0.76。主减速器D主减速比：3.822。

二是动力性优化倾向方案（方案三）：变速器A各档位速比：3.62；2.22；1.51；1.08；0.85。主减速器F主减速比：4.06。

三是兼顾经济性动力性倾向方案（方案七）：变速器C各档位速比：3.46；2.10；1.39；1.03；0.81。主减速器D主减速比：3.822。

对三种倾向的方案作进一步对比分析：

动力性优化倾向方案（方案三）考虑到车的实用情况以经济性优先，且该方案0-100km/h加速方面的优化效果也不明显。

经济性优化倾向方案（方案四）对经济性优化效果最为显著，但是在加速性能方面，尤其是在40km/h-80km/h的超车性能方面下降较大。

兼顾经济性动力性倾向方案（方案七）对经济性优化有一定效果，对加速性的衰减影响也较小，故确定为最终方案。

[1] 赵林亭,邱绪云,梁健明.基于AVL CRUISE的果园自走式电动车辆动力传动系统匹配研究[J].内燃机与配件,2018(19):29-32.

[2]路胜利.基于模型的某轿车动力传动系统匹配与优化[D].重庆:重庆大学,2011.

Selection of Transmission System and Simulation Analysis for a Compact Car Based on AVL CRUISE

Xu Zhan

（Suzhou Institute of Construction & Communications, Jiangsu Suzhou 215104）

In this paper, AVL Cruise software is used to model a compact car. Under the condition that the engine and other vehicle parameters have been determined, multiple sets of transmission system parameters (gear speed ratio, main deceleration ratio parameters) are set. The power performance (maximum climbing grade, acceleration time of 0-100km/h, and maximum speed) and economy (fuel consumption of 100km in NEDC) of the vehicle under each set of parameters are compared and analyzed to find out the best matching scheme.

AVL Cruise; Transmission system;Selection; Simulation

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1671-7988(2019)21-62-03

U467

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1671-7988(2019)21-62-03

徐展，就职于苏州建设交通高等职业技术学校。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.021

CLC NO.:U467