本科毕业设计论文--某中型货车动力传动系统的匹配优化与仿真分析.doc

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1、全套设计（图纸）加扣扣 194535455摘要 随着汽车工业的迅速发展和全球环境保护意识的加强,人们对汽车的动力性和燃油经济性提出了更高的要求,对汽车的排放性能的要求也日趋严格。在整车性能评价过程中，动力性与燃油经济性是最基本、最重要的性能指标，其好坏直接影响着汽车运输效率与运输成本，因此动力性与经济性的合理匹配是提高汽车运输效率、降低运输成本和减少废气排放的重要措施之一。本课题主要研究某中型货车动力传动系统的匹配与优化，以提高动力性、改善燃油经济性为目标，运用AVL-Cruise仿真软件展开了相应的计算仿真。本文从汽车行驶的基本原理入手，分析了评价汽车动力性和燃油经济性的基本指标，同时介绍了

2、关于Cruise软件建立整车模型的基本思路和方法，以及在仿真任务中需要注意的关键问题。根据整车设计要求，以及可获得的总成资源，包括发动机、变速器和主减速器等，进行多种方案的仿真计算，通过多方面的对比分析，最终选取最合适的动力传动系统匹配方案使整车动力性与燃油经济性达到最优。 关键词：汽车动力传动系统；动力性；燃油经济性；AVL-Cruise；仿真AbstractWith the automobile industry rapid development and global awareness of environmental protection, strengthen,people of

3、automobile power performance and fuel economy proposed higher requirements,the requirements of automobile emission performance becomes more and more strict.In the performance assessment of vehicle in the process, the dynamic performance and fuel economy is the most basic and most important performan

4、ce index,its quality directly affects the automobile transportation efficiency and transportation cost, so the power and economy reasonable matching is to improve the efficiency of automobile transportation reduce transport costs and reduce less emissions, one of the important measures.The main rese

5、arch topics matching and optimization of a medium-sized truck drive train to improve power, improved fuel economy as the goal, the use of simulation software AVL-Cruise launched the corresponding calculation simulation.The basic principle of the text from the cars with the start of the evaluation of

6、 vehicle dynamics analysis and basic indicators of fuel economy, as well as introduce the basic ideas and methods of software on Cruise establishment of vehicle models, as well as the key issues in the simulation tasks that need attention.According to vehicle design requirements, as well as assembly

7、 resources available, including the engine, transmission and final drive, etc., are simulated a variety of programs through a wide range of comparative analysis, and ultimately select the most appropriate power train matching program enables vehicle dynamics and optimal fuel economy.Key words:Vehicl

8、e Power transmission system;dynamic performance;Fuel economy; AVL-Cruise;Simulation目 录第一章 概论- 1 -1.1 背景和意义- 1 -1.2.1 国内研究现状- 2 -1.2.2 国外研究现状- 2 -1.3 本文主要研究内容- 3 -第二章 汽车行驶基本原理与方程- 4 -2.1 汽车行驶的基本原理- 4 -2.1.1 汽车行驶的驱动力- 4 -2.1.2 汽车行驶的阻力- 4 -2.2 汽车行驶方程- 6 -第三章 动力性与燃油经济性评价指标- 7 - 3.1 汽车的动力性评价指标- 7 -3.1.1

9、最高车速- 7 -3.1.2 加速时间- 7 -3.1.3 爬坡性能- 8 -3.2 汽车的燃油经济性评价指标- 8 -3.2.1 等速百公里油耗- 8 -3.2.2 多工况油耗- 9 -3.3综合评价- 9 -第四章 CRUISE软件介绍及整车建模仿真- 11 -4.1 Cruise功能简介- 11 -4.2 Cruise仿真流程介绍- 12 -4.3 货车仿真模型建立- 13 -4.3.1 动力传动系统模型建立- 13 -4.3.2 整车模型建立- 14 -4.3.3发动机模型建立- 16 -4.3.4 变速器模型建立- 18 -4.3.5 主减速器模型建立- 18 -4.3.6 轮胎模型

10、建立- 19 -4.3.7 驾驶员模型建立- 20 -4.4 信号连接- 20 -4.5 定义货车计算任务- 20 -4.5.1 定义换挡规律- 21 -4.5.2 定义循环工况- 22 -4.6 动力性仿真结果- 24 -4.6.1 最高车速仿真结果- 24 -4.6.2 0-90km/h加速时间仿真结果- 25 -4.6.3 40-80km/h超车加速时间仿真结果- 26 -4.6.4 爬坡性能仿真结果- 27 -4.7 燃油经济性仿真结果- 28 -4.7.1 循环工况仿真结果- 28 -4.7.2 等速百公里仿真结果- 29 -第五章 动力传动系统匹配结果- 31 -5.1 动力性、经

11、济性计算结果综合分析- 31 -5.2 匹配结果- 33 -第六章 总结与展望- 35 -6.1 总结- 35 -6.2 展望- 35 -致谢- 36 -参考文献- 37 -附件- 38 -第一章 概论1.1 背景和意义随着汽车工业的迅速发展，近十几年来全世界汽车保有量急速上升，从而汽车对能源的需求越来越大，汽车排放物也不断增加，对环境的污染也越来越严重。货车作为一种高效的运输工具，在人类的日常生活中发挥着举足轻重的作用。相对于轿车来说，货车发动机排量、整车质量以及能量损失率相对较大，因此对能源的需求量和对环境的影响也较大。所以降低货车燃油的消耗和废气污染物的排放，提高其运输效率变得尤为重要。

12、影响汽车燃油消耗以及废气污染物排放的四个主要因素分别是：整车的性能、交通状况、道路特征和驾驶行为，不管是从那一个方面进行研究对降低汽车油耗和减少排放都有一定的意义。对于货车而言目前主要有以下几大因素影响其燃油消耗和排放：货车在满载和空载两种运行状态下质量相差较大从而运输效率就相差很大（也就是比功率相差较大）；货车行驶时有时候道路条件相对比较差，要适应各种不同的道路条件，设计上很难保证在所有的道路条件上使发动机工作在最好状态；货车运行工况经常复杂多变，主要是频繁的加速、减速、换挡，这也对设计增加了难度。综合这些因素来考虑，发动机就会很难工作在最佳工况下，发动机的实际工作范围远离最佳工况时就会造成

13、大量的燃油消耗和排放，降低其工作效率1。对于整车的动力传动系统来说并不是每一个总成或着零部件的性能好了就会使整个动力传动系统性能增加，只有在各个零部件以及总成合理匹配的情况下才能使整个系统发挥最佳的性能。汽车动力性与燃油经济性的好坏,在很大程度上取决于发动机的性能和传动系型式结构及参数的合理选择,也就是动力传动系统的结构分析和参数优化。在我国汽车产业的发展与建立的过程中,由与各种因素的并存,往往发动机的生产厂家和底盘的生产厂家并不属于同一企业。从而怎样使发动机的性能参数与底盘的性能参数进行最佳匹配,使整车具有较好的动力性、经济性和排放性,在整车的传动系统参数匹配过程中就显得尤为重要。这就需要进

14、行合理的匹配与优化，才能达到整车目标要求。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状对于货车动力性与燃油经济性的匹配，我国在这一方面做的研究相对来说比较少，起步也比较晚。我国各大汽车公司以及高校在借鉴国外研究成果的基础上，着重在传动系各结构参数的选型与优化和评价指标等方面进行了深入研究，也获得了一定的研究成果。清华大学戈平和刘惟信等在对汽车传动系与发动机的匹配优化研究过程中，通过相应的匹配优化分析，提出了一套汽车整车匹配优化分析方法，用优化设计方法使发动机和传动系的参数作最佳匹配,并讨论了优选传动系参数与给定的发动机参数匹配和优选发动机参数与给定的传动系作最优匹配的几种方法，显著改善了汽车

15、的整车综合性能2。我国利用计算机技术对汽车动力传动系统进行参数设计与优化相对比较落后，由于测试、计算工具有限，只能利用计算机对一些特定工况，如稳态等速油耗做一些定性和定量的分析计算，在确定方案后进行新产品的试制和测试，如果测试结果没有达到预期的目标，又需要重新改进方案、重新试制、再测试，这样开发周期较长，也会耗费较多的人力和物力3。如果遇到较为复杂的工况很难利用简单的工具进行计算分析。国内目前在整车动力性仿真技术上暂时还没有一套比较完备的仿真软件，大部分企业采用国外的软件进行动力传动系仿真，应用最广的有 AVL Cruise 和 GT-SUITE。1.2.2 国外研究现状国外关于汽车动力性、经

16、济性的匹配技术以及相应的数学模型研究从 20 世纪 60 年代中期就已经开始了，并开发了几款仿真模拟分析软件。伴随着计算机技术的不断更新与发展，国外有相当一部分汽车科研单位和大型汽车企业开始致力于模拟仿真技术的研究和仿真软件的开发，并将仿真技术与实车试验相结合，很大程度上推动了汽车传动系统匹配技术的发展。1972年美国通用汽车公司首先开发了汽车整车性能模拟程序GPSIM，该程序可以模拟计算给定循环工况下的发动机、变速器的运行工况和性能以及燃油经济性。用户以GPSIM为平台,通过结合稳态试验数据和整车参数,建立各种车辆的模拟计算模型,对车辆的动力性和经济性进行模拟计算分析4。美国的 Gamma

17、Technologies 公司开发的一款仿真软件 GT-SUIT 以及奥地利的 AVL 公司开发的 CRUISE 软件都用模块化的设计方法，按照动力传递的路线进行建模和仿真，将整车的各零部件和总成设计成独立的模块，对汽车的动力性、燃油经济性、排放性和制动性等进行分析和预测。其中比较经典的是 AVL-CRUISE软件，用它可以建立任意种类汽车的动力传动系统，同时还可以将汽车的变速器、主减速器、发动机和轮胎等总成的参数进行多方案的选择，另外，对于混合动力电动汽车与纯电动汽车，用它也可以进行仿真分析，对于这两类车辆的控制系统的模拟计算与优化分析是很方便实现的。1.3 本文主要研究内容本文从汽车行驶的

18、基本原理入手，分析了评价汽车动力性和燃油经济性的基本指标，同时介绍了关于Cruise软件建立整车模型的基本思路和方法，以及在仿真任务中需要注意的关键问题。根据整车设计要求，以及可获得总成资源，包括发动机、变速器和主减速器等，进行多种方案的仿真计算，通过多方面的对比分析，最终选取最合适的动力传动系统匹配方案使整车动力性与燃油经济性达到最优。第二章 汽车行驶基本原理与方程2.1 汽车行驶的基本原理汽车在行驶过程中由发动机来提供动力，经过复杂的动力传递，最终将动力传递给车轮，由车轮驱动汽车行驶。对于普通的货车来说，动力的基本传递路线为：发动机-离合器-变速箱-万向节-传动轴-万向节-主减速器-差速器

19、-左右半轴-左右车轮。当然发动机将动力传递给车轮，车轮要驱动汽车正常行驶还受到轮胎与地面附着条件的限制。汽车要发挥很好的动力性，只有在轮胎-路面有足够大的附着力时才能成立5。2.1.1 汽车行驶的驱动力车辆行驶的动力源是发动机，发动机产生的转矩经传动系传到驱动轮，产生驱动力矩，驱动轮在的作用下给地面作用一圆周力，地面对驱动轮的反作用力为驱动力5。 （2.1）式中，,变速器传动比,主减速器速比,传动效率,车轮半径（m)。2.1.2 汽车行驶的阻力汽车在行驶过程中受到来自不同因素的阻力，主要有滚动阻力、空气阻力、坡道阻力以及加速阻力，把这些阻力统称为汽车行驶阻力。因此，汽车行驶的总阻力为： （2.

20、2）在上面的行驶阻力中，滚动阻力和空气阻力是任何条件下都存在的，坡道阻力和加速阻力仅在一定的条件下存在，在水平路面上等速行驶时就没有。（1）滚动阻力5，是由于弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎发生弹性变形，与此同时轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能完全收回，因此就损失了一部分能量，这种损失称为弹性物质的迟滞损失。由于存在这样的弹性迟滞损失，车轮在滚动时总是接地点受力大，因此就产生了一个比较大的滚动阻力矩，阻碍车轮滚动。因此滚动阻力可以表示为： （2.3）式中，为垂直载荷（N），为滚阻系数。（2）空气阻力5，是由于汽车直线行驶时受到空气的作用力在行驶方向上的分力，主要包含两部分

21、内容：压力阻力和摩擦阻力。压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力；摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力5。在汽车行驶范围内，空气阻力的数值通常都总结成与气流相对速度的动压力，成正比形式，即 （2.4）式中，为空气阻力系数，A为迎风面积（）， 为空气密度，一般=1.2258， 为相对速度（m/s）。当车辆在无风条件下行驶时，即为汽车行驶速度（km/h）,则空气阻力(2.5)（3）汽车的坡道阻力5是由于汽车在上坡时，汽车重力沿坡道的分力，即 （2.6）式中，为作用与汽车上的重力，=mg,m为汽车质量，g为重力加速度，当比较小的时候，为坡度。

22、（4）汽车在加速行驶时,由于其质量加速而产生的惯性力称为加速阻力5。包含汽车平移质量产生的惯性力以及旋转质量产生的惯性力偶矩,一般把旋转质量的惯性力偶矩转换为平移质量的惯性力,则汽车加速阻力可以表示为:（2.7）式中，为汽车旋转质量换算系数，为行驶加速度（）。的大小不仅与飞轮、车轮等的转动惯量有关,还与传动系的传动比有关。的计算公式为:（2.8）式中,为车轮的转动惯量（）， 为飞轮的转动惯量（）， 为主减速器传动比,为变速器传动比。2.2 汽车行驶方程根据上面对驱动力、行驶阻力的分析，可以得到汽车行驶方程为：或 （2.9） 这个等式表示了无风天气、良好路面上行驶汽车的驱动力与行驶阻力的关系，当

23、发动机的特性、变速器传动比、主减速器速比、传动效率、车轮半径、空气阻力系数、汽车迎风面积以及汽车质量初步确定之后，便可以利用此公式分析在附着性能良好的典型路面上的行驶能力5。第三章 动力性与燃油经济性评价指标3.1 汽车的动力性评价指标汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向力决定的、所能达到的平均行驶速度。从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可由三方面的指标来评定，即：汽车的最高车速，汽车的加速时间，汽车的最大爬坡度。3.1.1 最高车速最高车速是汽车动力性评价一个重要指标，它是指在水平良好路面（沥青或混凝土）上汽车所能达到的最高行驶车速。最高车速代表了汽

24、车极限行驶工况，有空载最高车速和满载最高车速之分，汽车在实际行驶中很少达到此车速。对载货汽车而言，平常所说的最高车速指的是满载最高车速，它是在坡度和加速度都为零的情况下获得的，此时的行驶方程式可写成： (3.1)而发动机转速与车速的关系为 （3.2）在计算中最高车速一般是通过功率平衡图获得的，即行驶阻功率曲线与发动机使用外特性（功率）曲线交点所对应的车速。对于货车来说，一般行驶在城郊或高速公路上，为了提高其运输效率，一般将最高车速设计在 80-120km/h 之间6。 3.1.2 加速时间汽车的加速能力是通过加速时间来体现的，常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速

25、时间5是指汽车由1档或2档起步，以最大的加速度加速，逐步换档到最高档后到某一预定的距离或车速所需要的时间；超车加速时间是用最高档或者次高档由某一较低的车速全力加速到某一高速所需时间5。超车加速能力有的釆用以最高挡或次高挡从30km/h或40km/h全力加速至某预定高速所需要的时间。在国家标准汽车加速性能试验方法中规定了预定车速7,最高挡最高车速的90%以上,如果以最高车速100km/h计算,就可以把90km/h作为预定车速,对中型货车而言90km/h的速度是可以达到的,而原地起步的加速时间就可以考虑按照从0加速到90km/h的加速时间来衡量。3.1.3 爬坡性能爬坡能力也是动力性评价指标的重要

26、组成部分，它是指汽车在某一载货质量或满载的情况下在良好道路上所能行驶最大坡度。最大爬坡度一般都是用一档行驶的最大坡度，另外，还可以用在一定坡度下汽车所能达到的最大车速来评价爬坡能力8。货车经常在各种地区的各种道路上行驶，因此它必须具有足够的爬坡能力才行，一般来说在30%（）左右5。3.2 汽车的燃油经济性评价指标 在保证动力性的前提条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。货车燃油经济性的好坏直接影响着运输成本高低，以及对能源的浪费；同时也影响着废气污染物的排放。货车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗来衡量，主要有等速百公里油耗、加速油耗、指定道

27、路油耗以及定工况油耗等几种。3.2.1 等速百公里油耗 货车等速百公里油耗是指货车在满载状态下，以指定档位在水平良好路面上等速行驶的燃油消耗量。通常情况下测试每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速燃油消耗量，然后在图上连成曲线，这条线称为等速百公里燃油消耗量曲线，可以用它来评价燃油经济性。一般在计算中可以根据等速行驶车速及阻力功率，在发动机万有特性图上可以找到唯一与之对应的转速与功率点，相应地就可找到该点的燃油消耗率，从而计算出以该车速等速行驶时单位时间内燃油消耗量5（单位为）为 由上式可以得到等速百公里燃油消耗量（）为（3.3）式中，为阻力功率 为燃油消耗率为燃油的密度（kg/L）,对

28、于柴油可取7.94-8.13N/L3.2.2 多工况油耗车辆在道路上行驶往往都是多工况运行的，所以等速燃油经济性并不能完全反映汽车实际运行的经济性，这就需要多工况综合起来考虑其燃油经济性，其中包括等加速行驶工况、等减速行驶工况以及怠速停车工况。因此有很多国家都制定了相应的典型循环行驶工况实验来模拟汽车实际运行工况,并将其百公里燃油消耗作为评定相对应行驶工况的燃油经济性指标。一般情况下循环工况都必须规定车速与时间的行驶规范,比如,什么时候换挡、什么时候制动以及行驶的速度和加速度等数值。通过对整个循环工况的燃油消耗量进行累加，我们就可以得到循环工况的百公里燃油消耗量计算公式： （3.4）式中，为所

29、有过程油耗量之和（）； 为整个循环行驶的距离（m）3.3综合评价汽车的动力性和燃油经济性评价指标实际上是相互制约的，那么这就要求动力性和经济性有一个良好的匹配，也就是在保证必要的动力性的前提下，让发动机工作在经济性较好的或最好的区域，为了达到这样的目标就要对动力性和经济性进行相应的优化9。目前常见的几种优化方法主要有： (一)加权系数法：将驱动功率损失率和汽车能量利用率的加权值作为综合效率评价指标，可根据自己设计的具体情况和对汽车性能的主要要求进行确定，也可以根据实践经验来确定10；（二）C曲线法5：以循环工况油耗代表燃油经济性，以原地起步加速时间代表动力性，得到不同传动系统参数下的燃油经济性

30、加速时间曲线。第四章 CRUISE软件介绍及整车建模仿真4.1 Cruise功能简介 奥地利AVL公司开发的AVL-Cruise软件主要用于各种车辆动力传动系统仿真分析，它可以分析整车的动力性、燃油经济性、排放性以及制动性。它具有模块化的建模功能，将整车动力传动系统的分解成多个模块，每个模块又有多种不同的类型，通过不同的组合连接方式，因此可以搭建多种车型的动力传动系统。其操作界面友好，用户很容易就能理解，它主要运用拖拽式建模方法，将每个模块拖拽到主窗口，双击每个模块，又可以随便改变每个模块的特性参数，模块与模块之间又可以运用物理连接和信号连接，方便快捷。该软件还具备了与其他软件进行联合仿真的接

31、口11，可以满足用户多种多样的要求。Cruise 的操作界面如图 4.1 所示，主要由下拉菜单、模型区域、部件组、项目目录树以及数据总线彩线条等组成。 图4.1 Cruise的操作界面 在模型搭建完成之后，就可以添加多种做样的计算任务，主要有:Maximum Traction Force（最大牵引力计算）、Cycle Run(循环工况)、Full Load Acceleration（全负荷加速性能）、Constant Drive（稳态工况行驶）、Climbing Performance（爬坡性能）、Cruising（巡航行驶工况） 和 Brake/Coast/Thrust （制动/滑行/倒拖）

32、七大类计算任务，用户可以根据实际需要选择相应的计算任务进行计算。4.2 Cruise仿真流程介绍Cruise仿真流程图如图4.2所示，可以分为以下几个最基本的步骤来进行： （1）生成项目方案，建立一个New Project和一个New Version; （2）建立车辆模型，在组件库中选择所需的组件拖拽到建模窗口，最基本的模块包括：整车、发动机、离合器、变速箱、主减速器、差速器、制动器、轮胎、驾驶员以及监视器等； （3）进行能量连接，将各组件的连接键移动到合适的位置进行机械连接； （4）在各个模型中输入数据，其中为了节省时间可以在每个模块的属性里面选择与仿真有关的参数界面，一些对结果没有影响的参

33、数可以对其进行屏蔽，比如在发动机模块我们可以根据计算任务的需求来选择动力性计算、经济性计算、排放性计算还是多种计算任务模式； （5）进行信号连接， 机械连接完成后，双击建模区域底部的彩色线条（红绿蓝），打开 Data Bus窗口。Data Bus 会传递各组件需要的数据和信号，在 Data Bus 中，蓝色信号表示必连项，黑色的项目是可选项，用户可以根据自己的需要进行连接； （6）添加计算任务，根据仿真需求添加必要的计算任务，在每个计算任务中需要设置相应的驾驶员模型、道路环境模型，在循环工况中还需要添加路谱； （7）运行计算，在这里也可以选择已经建立好的任务对其进行是否运行它的选择，有时候这样

34、可以节省计算时间； （8）查看浏览结果，在Result Manager文件夹下选择要查看的组件（如Engine组件），计算结果会在右边的窗口显示， 在 Result Manager / messages / result.log 中可以查看其它文本结果。图4.2 Cruise仿真流程图此仿真流程是一般模型最基本的仿真步骤，根据仿真任务的复杂程度有时会有差别，本文只介绍货车动力性与经济性的基本仿真流程。4.3 货车仿真模型建立4.3.1 动力传动系统模型建立货车的动力传动系统一般都采用发动机前置后轮驱动的形式，从Cruise软件模型库里提取相应的模块，并按照动力传递路线，建立42货车的整车动力传

35、动系统模型如图4.3。图4.3整车模型 对与图中各模块的介绍见表4.1。表4.1 整车各模块介绍序号 模块名称 模块代表部件1 truck 整车模块2 Engine 发动机模块3 Dry Clutch 离合器模块4 6-speed Gear-Box 6档手动变速器5 FD 主减速器模块6Vehicle: front left 左前轮模块7 Vehicle: front right 右前轮模块8（10）Vehicle: rear right 右后轮模块9（11） Vehicle: rear left 左后轮模块12-15 Drum brake 鼓式制动器模块16 Differential 差速器

36、模块17 Cockpit 驾驶员模块18 Monitor 监视器模块上述表格中是一个仿真车辆最基本的模块，对于不同类型的车辆以及仿真任务的要求，仿真模块还有增加。4.3.2 整车模型建立在AVL-cruise中整车模型的建立只需要在整车模块中输入相应的一些整车参数就可以了，主要有油箱容积、轴距、牵引点到前轴的距离、实验台架支点高度、整备质量、满载质量、迎风面积、空阻系数、前后轮举升系数以及空载、半载、满载状态下整车重心到前轴距离、重心高度、鞍点高度、前后轮充气压力等。具体参数见表4.2所示。表4.2 整车基本参数整车参数外形尺寸（mm） 835023302650整备质量（kg） 4510空载前

37、轴轴荷（kg） 2330空载后轴轴荷（kg） 2180满载质量（kg） 9695载质量（kg） 5185满载前轴轴荷（kg） 3440满载后轴轴荷（kg） 6255迎风面积（） 5.4空气阻力系数 0.61轴距（mm） 4700将表4-2中的参数输入车辆模块中如图4.4所示。图4.4车辆模块输入界面需要说明的一点是轴距、满载质量以及重心到前轴的距离对动力性仿真结果影响较大，这些参数的设置需要格外注意。4.3.3发动机模型建立发动机模块是整个模型的关键部分，整个仿真的准确性很大程度上由发动机模块的数据来决定，所以该模块对数据的准确性要求相对比较高。其主要参数包括：发动机类型（Engine Typ

38、e）、是否带有增压系统（Charger）、排量（Engine Displacement）、怠速（Idle Speed）、最高转速（Maximum Speed）、发动机汽缸数（Number of Cylinders）、冲程数（Number of Strokes）、部件转动惯量（Inertia Moment）达到全功率响应时间（Response time）、燃油类型（Fuel Type）、燃油热值（Heating Value）、燃油密度（Fuel Density）、怠速耗油量（Consumption）等。其输入界面如图4.5所示。图4.5发动机模块输入界面根据发动机厂家提供的主要数据（见表4.3）

39、，将其输入图4.4所示的界面中，同时我们还需要厂家在台架实验上所测的的发动机的全负荷特性数据输入Full Load characteristic得到外特性曲线，见图4.6，以及根据发动机外特性MAP图转化成相应的参数将其输入Engine Maps Basic中，见图4.7。对于发动机模块来说在全部的模块中属于比较复杂的一个，所以为了简化建模数据可以在其属性中自行设置需要计算的任务，把那些跟自己现在仿真任务无关的参数界面可以进行屏蔽，这样就节省了建模时间。表4.3发动机主要参数内容 参数发动机形式直列四缸，涡轮增压，空空中冷发动机排量（L） 3.9气缸数 4最大功率（Kw）118/2500最大扭

40、矩（N.m）510/1500最大转速（r/min）2500怠速转速（r/min）600-800压缩比17.3:1排放标准国缸径*行程（mm） 102*120图4.6发动机外特性曲线图4.7发动机万有特性Map图参数需要说明的一点是我们没有现成的发动机的摩擦功数据，所以这一部分数据要在发动机模块的属性中自行设置，需要软件自行差值来实现。4.3.4 变速器模型建立变速器是保证汽车在不同行驶条件下，用以改变发动机的输出转矩和转速，使汽车具有足够的牵引力和速度，同时要保证发动机工作在最佳工况之内的重要部件，并且在发动机转矩方向不变的前提下要使汽车倒驶。这一模型的建立最主要的参数就是各档位的速比，可以根

41、据自己设计的变速器各档位参数或者由变速器厂家所提供的参数输入到该模块中，如图4.8。图4.8变速器参数输入界面在本次动力性、经济性匹配的任务中我们选取同一厂家的3款不同参数的变速器来做匹配，其主要参数见表4.4。表4.4变速器各档位参数 档位 1 2 3 4 5 6 A1款 5.713 3.435 2.192 1.461 1 0.782 B1款 6.515 3.971 2.346 1.471 1 0.795 C1款 7.640 4.938 3.127 2.016 1.389 1 4.3.5 主减速器模型建立主减速器主要功用是进一步降低发动机所输出的转速增大转矩，可以减轻变速器的压力，同时也可以

42、使变速器小型化。在本次任务中主减速器的参数也是根据供应商提供的数据，见表4.5，来进行匹配。表4.5主减速器参数类型 速比 A2款4.875B2款5.125C2款5.286主减速器模型输入界面相对比较简单，里面只需要输入重要的主减速器速比和主减速器传动效率即可，在这里不做过多介绍。4.3.6 轮胎模型建立车轮是汽车与道路直接接触的部件，除传递着汽车与地面间的力和力矩外，还具有支撑整车重量、缓冲路面的冲击、产生制动力，驱动力、提供侧向附着力的功能。因此在该模型的建立中主要参数是车轮的滚动半径和滚阻系数随车速的变化值。该任务车辆轮胎的滚动半径为469mm,其滚动阻力系数随车速（）的变化关系式为：

43、（4.1）根据以上参数和公式建立轮胎的模型，见图4.9。图4.9轮胎主要参数界面对于轮胎模型来说 我们需要注意的一点就是，要准确知道其转动惯量这一转动惯量是轮胎和轮辋一起的转动惯量，同时还要准确输入其滚动半径，这两个参数对原地起步加速仿真结果有一定的影响。4.3.7 驾驶员模型建立在整车仿真中，汽车所有的运行姿态都是由驾驶员来操作的，驾驶员利用加速踏板、离合器踏板以及制动踏板这几个之间的相互配合来适应汽车在不同环境下的运行模式。在Cruise软件中Cockpit模块是驾驶员和整车的接口，同时需要定义一些参数以此来模拟真实驾驶，比如换挡姿态、最大制动力、变速器档位数量以及加速踏板特性曲线、制动踏板特性曲线、离合器踏板特性曲线。4.4 信号连接信号连接是车辆仿真建模任务中较为关键的部分之一。如果要正