匹配两款变速箱的牵引车性能仿真对比研究

董鹏

摘 要：用CRUISE软件某款4×2牵引车建立仿真模型，分别对整车匹配法士特12JSDX220TA-B变速箱和重汽HW19712CL变速箱最高车速，头档最大爬坡度，百公里加速性能和匀速行驶百公里油耗进行了仿真计算，并通过综合对比分析，发现匹配该款国产4×2牵引车时，法士特12JSDX220TA-B的动力性和经济性较优。

关键词：变速箱;匹配分析;整车性能

中图分类号：U462.3 文献标识码：A

0 引言

近几年快递运输业发展迅速，重型商用车作出了重要的贡献，对重型商用车来说，良好的动力性和经济性能尤为重要。变速箱作为动力总成的主要组成部分，主要起减速增扭的作用，整车匹配不同的变速箱对动力性和经济性影响显著。

奥地利AVL公司研发的CRUISE软件已经广泛的应用于整车性能仿真中[1]，为了快速了解变速箱匹配对整车动力性和经济性的影响，本文针对某款国产4×2牵引车，预选2款变速箱，使用CRUISE建立仿真模型，进行动力性和经济性仿真对比分析，在理论上确保该款车匹配更佳的变速箱方案。

1 整车参数及建模

1.1 整车主要参数及变速箱速比

本文以某款4×2驱动形式的重型牵引车为例，整车参数见表1。

该车型预选两款变速箱，方案1为法士特12JSDX220TA-B;方案2为重汽HW19712CL，两款变速箱速比见表2。

1.2 仿真模型建立

牵引车整车由牵引车头和半挂车组成，整车布置紧凑，动力总成前置后驱，半掛车按照三轴考虑。根据整车及变速箱参数，建立整车模块（Vehicle）、发动机模块（Engine）、机械式摩擦离合器模块（Clutch）、变速箱模块（Gear Box），减速器模块（Single Radio Transmission）、制动器模块（Brake）、车轮模块（Wheel）、驾驶台（Cockpit）、差速器模块（Differential）和监视器模块（Monitor）。并建立对应的物理连接和信号连接，最终模型如图1所示。

2 性能仿真对比分析

Cruise中计算任务包括循环行驶工况（Cycle Run）、爬坡性能分析（Climbing Performance）、稳态行驶性能分析（Constant Drive）、全负荷加速性能计算（Full Load Acceleration）、最大牵引力

计算（Maximum Traction Force）、巡航行驶工况计算（Cruising）、制动/滑行/反拖（Brake/Coast/Thrust）。不同的计算任务分别对应各自合适的计算方法，计算方法包括静态、准静态、仿真。需要根据仿真需求选择计算任务，并选择合适的计算方法对4种后桥速比方案下整车动力性和经济性进行计算[2-3]。

2.1 动力性结果对比

最高车速、爬坡性、加速性是评价动力性能的重要指标，依据整车动力性理论对动力性进行仿真计算。选择conatant drive计算任务，采用静态计算方法计算满载时的最高车速;选择climbing performance计算任务，采用静态计算方法计算最大爬坡度;使用full load acceleration计算任务和仿真计算方法计算连续换挡加速到100 km/h的时间。两种方案的爬坡度分析结果如图2所示;仿真结果及对比如表3所示。

通过动力性仿真结果，发现方案1的最高车速为121 km/h，比方案2的最高车速高了2.47%;方案1最大爬坡度为36.01%，比方案2高2.75%;而方案1和方案2的百公里加速时间相差不大，方案2仅比方案1快了0.4%。

2.2 经济性结果对比

燃油经济评价，包括循环工况下的百公里油耗和等速百公里油耗，通常情况下，循环工况下的百公里油耗更能够贴近整个车辆实际路况的百公里油耗，特别是对于行驶路况复杂的自卸车，用循环工况下的百公里油耗评价经济性是非常有意义的。但对于牵引车，通常都在高速或者良好的路况上行驶，路况单一，车速稳定，因此采用等速百公里油耗评价牵引车的经济性能。

由表4可知，在等速油耗基本相同，仅在110 km/h高速行驶时，方案1的百公里油耗低于方案2百公里油耗0.9%。

3 结论及展望

对两种方案动力性和经济性进行仿真对比分析可知，当匹配相同配置的某国产4×2牵引车时，12JSDX220TA-B的动力性和经济性较好于HW19712CL，故该车型优先选用法士特12JSDX220TA-B变速箱。

本文通过对两款变速箱匹配整车的动力性和经济性能进行了分析，得到了适合此款车型的变速箱，但是只考虑了动力性和经济性，并没有考虑到车辆的制动性和排放性，后续需进一步根据实际条件进一步进行制动性和排放性的分析。

参考文献：

[1]郁逸桢，郑长江.基于Cruise的整车动力性和经济性分析[J].贵州大学学报（自然科学版），2021（1）：98-103.

[2]黄凡，孙国庆.基于Cruise的乘用车动力性经济性仿真及优化[J].汽车科技，2018（4）：8-13.

[3]刘记君.重型汽车传动系统参数匹配优化分析[D].重庆交通大学，2011.