CN111581732B - 一种提升车辆动力性能的传动比获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，属于车辆传动技术领域。本发明实现方法为：根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界；通过最高车速、车轮半径、主传动以及动力***最大转速确定传动比下边界；在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数得到改进动力性传动比公式，根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数，并将最大传动比、最小传动比、挡位数带入改进动力性传动比获取公式得到满足对应性能要求的传动比，进而提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能。本发明通过公式解析的方法获取高车辆动力性能传动比，无需依赖于精确模型，且具有通用性好、传动比获取效率高的优点。

Description

一种提升车辆动力性能的传动比获取方法

技术领域

本发明涉及一种车辆变速器传动比获取方法，尤其涉及一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，属于车辆传动技术领域。

背景技术

传动***优化匹配是提高车辆动力性的主要方式之一，而传动比是传动***的关键参数，对整车性能影响很大。目前，传统的传动比的设计方法，以经验设计方法为主，传动比的等比获取是最常用的方式。因此采用传统的传动比获取方法，无法获得最优的加速性能。近年来，优化算法应用于传动比的优化，并取得了一定的研究成果。山东理工大学张红采用遗传算法和序列二次规划算法对重型车辆传动******传动比进行优化，吉林大学程方晓设计车辆传动***参数多目标优化模型，采用改进的多目标遗传算法ADMMOGA，对传动比设计进行优化。然而，以上优化方法均依赖于精确的模型，难以实现。

发明内容

本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法要解决的技术问题是：针对车辆的不同加速性能要求，在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数适应不同性能要求，获得不同性能要求下高车辆动力性能的传动比，进而能够提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能。本发明通过公式解析的方法获取高车辆动力性能传动比，无需依赖于精确模型，且具有通用性好、传动比获取效率高的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，包括如下步骤：

步骤一：根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界。所述整车参数包括整车质量、滚动阻力系数、动力源最大驱动转矩、驱动轮半径、路面附着系数、主传动比。所述设计指标包括最大爬坡度、路面附着力。

步骤一实现方法为：根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界i_max。所述整车参数包括整车质量m、滚动阻力系数f、动力源最大驱动转矩T_tmax、驱动轮半径r_z、路面附着系数

主传动比i₀。所述设计指标包括最大爬坡度β_max、路面附着力F_t。车辆传动比上边界i_max确定公式如式(1)所示：

式中，T_tmax—动力源最大驱动转矩，单位N·m；

i₀—主传动比；

η_T—涡轮效率；

η_TB—泵轮效率；

f—滚动阻力系数；

r_z—驱动轮半径，单位m。

在确定传动比上边界i_max时，除了要满足车辆最大爬坡度β_max要求之外，同时还要兼顾路面附着力F_t要求，附着力F_t确定如式(2)下：

为避免车辆原地打滑现象，车辆驱动力F_t不得大于路面最大附着力，即满足公式(3)：

式中，

—路面附着系数；

N—路面法向作用力，N。

步骤二：通过最高车速、车轮半径、主传动以及动力***最大转速确定传动比下边界。

步骤二实现方法为：通过最高车速v_max、车轮半径r_z、主传动i₀以及动力***最大转速n_EP确定传动比下边界i_min。

式中，v_max—设计的车辆最高车速指标，km/h；

n_EP—动力源最大功率输出转速，r/min。

步骤三：在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数得到改进动力性传动比公式，根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数，并将最大传动比、最小传动比、挡位数带入改进动力性传动比获取公式得到满足对应性能要求的传动比，进而提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能。

步骤三实现方法为：

步骤3.1：渐变速比级差获取公式如式(5)所示：

式中：

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数。

其中速比变化系数

根据式(6)确定得到：

速比变化系数

为经验值，作为优选，速比变化系数

取值范围如下：

步骤3.2：在渐变速比级差确定公式(5)和公式(6)基础上通过增加调整系数K得到改进动力性传动比获取公式(7)：

式中，K—调整系数,K＝0时阶比不变，K>0时阶比递减，K<0时阶比递增；

i_tot—传动比阔度；

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数。

传动比阔度i_tot按式(8)确定：

步骤3.3：联立公式(7)、(8)得到改进动力性传动比获取公式(9)

根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数K和

以及传动比上限i_max、传动比下限i_min以及挡位数i_n确定传动比阔度i_tot，带入改进动力性传动比获取公式(9)得到满足对应性能要求的传动比。采用得到的传动比设计动力传动装置，能够提升车辆在对应性能要求下动力性能。

有益效果：

1、本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，针对车辆的不同加速性能要求，在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数适应不同性能要求，获得不同车辆动力性能要求下的传动比，进而能够提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能。

2、本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，通过公式解析的方法获取高车辆动力性能传动比，无需依赖于精确模型，得到的传动比与最优传动比接近，且具有通用性好、传动比获取效率高的优点。

附图说明

图1为本发明公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法流程图。

图2为挡位匹配实施例中，0-32km/h最短加速时间下公式拟合及优化算法得到的传动比比较。

图3为优化前后车辆加速曲线对比图，其中：(a)0-100s全程加速曲线；(b)0-10s局部加速曲线。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1：

选择某车辆作为实例，原车为液力机械六挡传动，其整车参数以及性能指标如表1所示。

表1整车参数

如图1所示，本实施例公开的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，具体实现步骤如下：

步骤一：根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界i_max。所述整车参数包括整车质量m、滚动阻力系数f、动力源最大驱动转矩T_tmax、驱动轮半径r_z、路面附着系数

主传动比i₀。所述设计指标包括最大爬坡度β_max、路面附着力F_t。车辆传动比上边界i_max确定公式如式(1)所示，得

式中，T_tmax—动力源最大驱动转矩，单位N·m；

i₀—主传动比；

η_T—涡轮效率；

η_TB—泵轮效率；

f—滚动阻力系数；

r_z—驱动轮半径，单位m。

在确定传动比上边界i_max时，除了要满足车辆最大爬坡度β_max要求之外，同时还要兼顾路面附着力F_t要求，附着力F_t确定如式(2)下：

为避免车辆原地打滑现象，车辆驱动力F_t不得大于路面最大附着力，即满足公式(3)：

式中，

—路面附着系数；

N—路面法向作用力，N。

步骤二：通过最高车速v_max、车轮半径r_z、主传动i₀以及动力***最大转速n_ep确定传动比下边界i_min。

式中，v_max—设计的车辆最高车速指标，km/h；

n_EP—动力源最大功率输出转速，r/min；

步骤三：在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数得到改进动力性传动比公式，根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数，并将最大传动比、最小传动比、挡位数带入改进动力性传动比设计公式得到满足对应性能要求的传动比，进而提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能。

步骤3.1：渐变速比级差获取公式如式(5)所示：

式中：

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数。

其中速比变化系数

根据式(6)确定得到：

速比变化系数

取值范围如下：

步骤3.2：在渐变速比级差确定公式(5)和公式(6)基础上通过增加调整系数得到改进动力性传动比确定公式(7)：

式中，K—调整系数,K＝0时阶比不变，K>0时阶比递减，K<0时阶比递增；

i_tot—传动比阔度；

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数。

传动比阔度i_tot根据传动比上下限按式(8)确定：

步骤3.3：联立公式(7)、(8)得到改进动力性传动比获取公式(9)，将K＝0.1、

z＝6、i_z＝1.103和传动比上限i_max＝6.7151，传动比下限i_min＝1.103代入式(9)可得各个挡位传动比如表2所示，

表2传动比确定结果(K＝0.1，

)

由表2可知，采用改进公式得到的传动比与最优算法计算得到的传动比偏差在±5％以内。将采用传动比参数和车辆***参数代入所搭建的Simulink动态仿真模型，得到原车和优化后车辆加速过程对比曲线，如图3所示。

由图3可以看出，采用本实施例的方法得到优化传动比参数后，整车0-32km/h加速时间由原来的6.34s缩短为5.84s，缩短7.89％。但对于最高车速影响不大，说明在基本不改变车辆最高车速性能的前提下，车辆加速性能得到提升，说明采用本实施例获取的传动比提高车辆的动力性是可行的，采用得到的传动比设计动力传动装置，能够提升车辆在对应性能要求下动力性能。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界；所述整车参数包括整车质量、滚动阻力系数、动力源最大驱动转矩、驱动轮半径、路面附着系数、主传动比；所述设计指标包括最大爬坡度、路面附着力；

步骤二：通过最高车速、车轮半径、主传动以及动力***最大转速确定传动比下边界；

步骤三：在渐变速比级差获取公式基础上通过增加调整系数得到改进动力性传动比公式，根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数，并将最大传动比、最小传动比、挡位数带入改进动力性传动比获取公式得到满足对应性能要求的传动比，进而提升车辆在不同性能要求下动力性能，充分发挥车辆动力装置性能；

步骤一实现方法为，根据整车参数以及设计指标和路面附着力确定传动比上边界i_max；所述整车参数包括整车质量m、滚动阻力系数f、动力源最大驱动转矩T_tmax、驱动轮半径r_z、路面附着系数

主传动比i₀；所述设计指标包括最大爬坡度β_max、路面附着力F_t；车辆传动比上边界i_max确定公式如式(1)所示：

式中，T_tmax—动力源最大驱动转矩，单位N·m；

i₀—主传动比；

η_T—涡轮效率；

η_TB—泵轮效率；

f—滚动阻力系数；

r_z—驱动轮半径，单位m；

在确定传动比上边界i_max时，除了要满足车辆最大爬坡度β_max要求之外，同时还要兼顾路面附着力F_t要求，附着力F_t确定如式(2)下：

为避免车辆原地打滑现象，车辆驱动力F_t不得大于路面最大附着力，即满足公式(3)：

式中，

—路面附着系数；

N—路面法向作用力，N；

步骤二实现方法为，通过最高车速v_max、车轮半径r_z、主传动i₀以及动力***最大转速n_EP确定传动比下边界i_min；

式中，v_max—设计的车辆最高车速指标，km/h；

n_EP—动力源最大功率输出转速，r/min；

步骤三实现方法为，

步骤3.1：渐变速比级差获取公式如式(5)所示：

式中：

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数；

其中速比变化系数

根据式(6)确定得到：

速比变化系数

为经验值；

步骤3.2：在渐变速比级差确定公式(5)和公式(6)基础上通过增加调整系数K得到改进动力性传动比获取公式(7)：

式中，K—调整系数,K＝0时阶比不变，K>0时阶比递减，K<0时阶比递增；

i_tot—传动比阔度；

i_z—最高档传动比值；

i_n—第n档传动比值；

z—设计总挡位数；

传动比阔度i_tot按式(8)确定：

步骤3.3：联立公式(7)、(8)得到改进动力性传动比获取公式(9)

根据不同动力性能要求，选取对应的调整系数K和

以及传动比上限i_max、传动比下限i_min以及挡位数i_n确定传动比阔度i_tot，带入改进动力性传动比获取公式(9)得到满足对应性能要求的传动比；采用得到的传动比设计动力传动装置，能够提升车辆在对应性能要求下动力性能。

2.如权利要求1所述的一种提升车辆动力性能的传动比获取方法，其特征在于：速比变化系数

取值范围如下：

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