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基于CRUISE的某重型全驱越野车传动系匹配董相军1刘宝健1黄玲1郑广勇2（1,上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆，401120，2,长安汽车集团，重庆，401120）【摘要】在整车开发前期，应用AVL-CRUISE软件据已有的传动系零件参数建立了整车模型，并在此基础上进行动力性和经济性仿真。根据设计要求和仿真结果，选出最佳的推荐配置，为整车后续开发提供理论依据。关键词：动力性、经济性、AVL-CRUISE、整车模型主要软件：AVL-CRUISETransmissionMatchingofaHeavyAWDSUVBasedonCRUISE[Abstract]Atthebeginningofthevehicledevelopment,thevehiclemodewasestablishedusingtheexistingtransmissionpartswiththeAVL-CRUISEsoftware,andthepowerperformanceandfueleconomyofthevehiclemodelsimulated.Therecommendedconfigurationisgivenaccordingtothedesignrequirementandthenprovidecertaintheoreticalbasisforthevehiclesubsequentdevelopment.Keywords:DynamicQuality,FuelEconomy,AVL-CRUISE,VehicleModelSoftware:AVL-CRUISE1引言应市场需求，公司计划开发14吨级（8×8）全驱越野车。在开发的前期，需要根据整车的性能需求（动力性、经济性）进行传动系各零部件的选型并初步确定零部件参数。整车的动力性和经济性是表征汽车性能的两个最主要方面，也是评价传动系匹配好坏的重要指标，但二者关系就像跷跷板的两端，往往相互矛盾。对于全驱越野车而言，整车动力性的要求相对较高。因此，本文主要从动力性角度，研究传动系各零部件的选型及参数确定方法。CRUISE软件是AVL公司的整车模拟分析软件，可以用来分析整车动力性、经济性及驾驶性等，在整车生产企业得到大规模应用。应用软件模拟分析结合整车试验手段，可以很好的分析及预测车辆在不同行驶工况下的动力性和经济性表现。本文主要应用CRUISE软件进行整车性能的模拟和分析，对不同的整车配置进行分析和评价，最终推荐合理配置，并对整车性能进行预测。2整车性能要求按照设计要求，有关整车性能方面的指标如表2-1所示：表2-1整车性能要求参数单位性能设计要求最高车速km/h≥1000-60km/h加速时间s≤28最低稳定车速km/h≤3最大爬坡度-单车%≥60最大爬坡度-牵引%≥40续驶里程km≥800基地试验越野路平均车速km/h≥22海拔4000m时0-60km/h加速时间s≤383、整车模型建立及边界条件确定3.1整车CRUISE模拟模型的建立应用CRUISE软件建立如图3-1所示的计算模型，图中所示为14吨级8×8车辆模型，后面带有挂车。去掉挂车部分即为单车模型。图3-1基于CRUISE软件的整车模型3.2边界条件的确定将所选配置的性能特性和结构参数输入模型中，进行整车性能计算，对发动机功率和传动系速比等主要参数以整车性能要求为目标进行优化，确定最终的整车配置。3.2.1整车边界条件通过各传动系部件的匹配优化，最终选取的整车边界条件如表3-1所示。表3-1整车边界条件参数单位14吨车型8×8总质量（整备+装载+3人250kg）kg31750发动机型号-C13-550HP共轨发动机最大功率/转速kW/(r/min)404/1900最大转矩/转速N.m/(r/min)2350/1200-1600变速器型号-MA5611F6挡自动变速器驱动桥/速比-双级减速桥/6.5轮胎型号-16R20轮胎滚动半径mm639燃油箱容积L400（主）+200（副）3.2.2选取的主要部件参数1）发动机选用SFH生产的C13发动机，额定转速1900r/min，额定功率404kW（550马力），最大转矩2350N.m，相应的转速范围1100-1600r/min，怠速转速550r/min，其外特性和万有特性如图3-2和图3-3所示。图3-2C13发动机外特性图3-3C13发动机万有特性2）变速器变速器选用6挡自动变速器，具体参数如表3-2所示。该变速箱带有液力变矩器，考虑到发动机最大输出转矩，选用MA5611F，变矩器号选为DM152E，变矩比为1.58，液力变矩器与发动机匹配线如图3-4所示。表3-2自动变速箱参数型号输入转矩N.m输入功率KW涡轮输入转矩N.m变矩器\K0变速箱速比MA5611F25084473525DM152E\1.58倒档：-5.55一档：4.70二档：2.21三档：1.53四档：1.00五档：0.76六档：0.673）分动箱分动箱采用株洲齿轮有限责任公司的ZQC2800型，其性能参数如表3-3所示。分动箱具有两种速比，低挡速比用于路况差、车速低的情况，高挡速比用于车速较高情况，故在模拟计算时设定其工作模式为：在较低挡位（1挡和2挡）、较低车速（15km/h）时采用大速比，满足车辆动力性和越野性需求；其他工况采用小速比，以满足车速和经济性需求。050010001500200025006008001000120014001600180020002200发动机转矩N.m发动机转速r/minC13发动机外特性表3-3ZQC2800性能参数技术参数最大输入转矩32000Nm最高输入转速2950r/min速比高挡1.11低挡1.468分扭比1:2润滑油量12L图3-4液力变矩器与发动机联合工作图4、模拟计算结果分析及评价4.1车速计算结果根据最终配置，计算车速结果如表4-1所示，整车最低稳定车速和最高车速均能够达到目标要求。表4-1车速计算结果参数14吨车型8×8最低稳定车速km/h设计要求≤3模拟结果2.97结论满足要求最高车速km/h设计要求≥100模拟结果105.56结论满足要求4.2爬坡性能计算结果根据最终配置，计算爬坡能力结果如表4-2所示，整车最大爬坡度能够达到目标要求。表4-2爬坡度计算结果参数14吨车型8×8单车GVW=31.75T牵引GCW=45.75T最大爬坡度%设计要求≥60≥40模拟结果77.646.8结论满足要求满足要求4.3加速性能计算结果根据最终配置，计算加速能力结果如表4-3所示，整车加速性能够达到目标要求。表4-3加速性计算结果参数14吨车型8×8单车GVW=31.75T牵引GCW=45.75T换挡加速0-60km/h时间s设计要求≤28模拟结果19.9527.60结论满足要求满足要求4.4续航里程计算结果根据最终配置，计算整车经济性，考虑整车等速油耗和C-WTVC循环工况油耗两种情况。以循环工况油耗来评价整车续航里程。C-WTVC工况如图4-1所示，经济性计算结果如表4-4所示，整车选用400L主油箱和一个200L的副油箱，续航里程能够达到目标要求。图4-1C-WTVC整车循环表4-4经济性计算结果参数14吨车型8×8单车GVW=31.75T牵引GCW=45.75TC_WTVC循环油耗L/100km49.4861.71续驶里程km(600L燃油箱)设计要求≥800≥800模拟结果1213972结论满足要求满足要求4.5越野路平均车速和高原加速能力估算4.5.1越野路平均车速估算以发动机转速为1700N.m为衡量转速，假设越野路试验中只采用爬坡能力较高的前三个挡位，前三挡位平均车速为24.1km/h，平均爬坡度为15.9%，见表4-6。因此，可以推算，整车可以满足越野路平均车速大于22km/h性能设计要求。表4-6不同挡位车速及爬坡度挡位车速km/h爬坡度%19.1730.94225.7910.14337.256.74前三挡平均值24.115.94.5.2海拔4000m爬坡能力估算依据2011年中国汽车工程学会的论文《特种车辆柴油机在不同海拔高度的性能预测与分析》，发动机在5000m海拔高度时柴油机功率损失11.9%为依据，为留有一定裕度，本文按照海拔4000m发动机功率损失20%计算，进行高海拔加速能力的评估，结果见表4-7。估算海拔4000m加速时间为35.6秒，满足要求。表4-7海拔4000m加速能力评估海拔高度m发动机功率HP0-60km/h加速时间s设计要求模拟结果结论0404（550）2827.6满足要求4000323（440）3835.6满足要求5结论通过模拟分析，推荐出整车的合理配置为：发动机-C13-550HPE4；变速箱-MA5611F；分动箱-ZQC2800；驱动桥-6.5双级减速桥。在此配置下，整车的加速性能，爬坡性能等各项动力性能指标都能够满足整车性能目标的要求，且都有较大余量。通过开发前期理论计算有效的缩短了开发周期，为后续开发提供理论指导。参考文献[1]余志生.汽车理论[M]北京：机械工业出版社,2010.[2]AVL整车性能模拟分析软件能力介绍.上海，李斯特技术中心（上海）有限公司.[3]丁显峰，张明凯,洪波，CRUISE软件在某商用车经济改善中的应用于研究[C].2013AVL先进模拟技术中国用户大会论文.[4]刘庆、虞明,多轴重型车辆轴间扭矩分配规律初步研究.[C].2013AVL先进模拟技术中国用户大会论文.