基于CRUISE的FSEC賽車傳動設計

王瑞 卓繼越 李則成

摘 要：本文通過CRUISE軟件搭建賽車模型，計算臨界速度，建立珠海賽道路況，通過軟件仿真結果分析，篩選出最優傳動比，與實車所測數據對比分析，模型有一定實用性，為賽車的設計改進提供了一定的參考依據。

關鍵詞：CRUISE;傳動匹配;路譜

前言

耐久和75m直線加速是FSAE的重要動態項目，要想使賽車具有強勁動力。電機和差速器之間的動力匹配至關重要，優化傳動系統參數是提高整車性能的有效措施。公司開發的軟件是用于車輛動力學仿真的高級軟件，用戶可以很便捷地建立自己的車輛模型，來進行仿真分析，軟件內置有直觀的模型元件，有利于對賽車的動力匹配進行研究[1]。本文基于CRUISE 軟件，建立整車仿真模型，基于該賽車模型研究傳動比對于賽車加速性能的影響，通過仿真分析選擇最優的傳動參數。

1.CRUISE整車模型的建立

在 界面下，建立賽車模型。駕駛室控制加速踏板和制動器踏板。根據后輪驅動結構布置，選用模型庫中的汽車模塊（）、電機模塊（）、電池模塊（）、減速器模塊（，作為主減速器）、差速器模塊（）、駕駛室模塊（）以及車輪（）和制動器模塊[2]（）。將部件從車輛建模組件庫中加載入建模窗口，單擊主菜單欄相應模塊即可輸入或者修改部件參數。選定部件模型之后，根據賽車實際之間的機械連接建立模型的物理連接，如圖1所示。各零部件之間物理連接關系清楚明了，但駕駛室與電機模塊系和制動模塊之間是通過信號連接來傳遞數據信息的。

信號連接是車輛建模過程中的難點。對各部件之間控制關系必須要有深入的學習了解。在連接數據總線時，理清各個部件的信號來源和輸出對象。對于圖1電車模型，駕駛室（）需要的（）檔位信號來自于電動機（）的工作模式（）;同樣，電動機的負荷信號來源于駕駛室[3]（）。

2.CRUISE計算任務和工況設置

2.1 75m直線加速工況

建立滿載全負荷加速性能（Full Load Acceleration）任務，通過設置測量點75m，駕駛環境模型和駕駛員模型，來仿真計算賽車加速到75m所需時間。

2.2 耐久巡航工況

建立巡航行駛工況（Cruising）任務，可以自己定義道路數據，雖然軟件自帶一些基本的循環行駛工況路譜，比如常見的NEDC循環工況，但是珠海賽道彎道較多，和軟件自帶的標準循環工況不相匹配。為了可以反映賽車在珠海賽道的實際運行工況，通過分析計算賽道每個彎道發生側滑的臨界速度

為路面超高，，為路面橫坡腳;為路面附著系數;為彎道半徑;為重力加速度[4]。

通過EXCEL數據整理，最后輸入到編輯器中，建立珠海賽道的路譜。

3.模型的仿真計算和結果分析

為使賽車具有良好的加速性能，傳動比應取較大值，在滿足車速要求的情況下用Cruise對傳動比[3.0-4.0]進行矩陣計算。通過跑完直線和單圈耐久賽道時間分析，得到矩陣運算結果表1，隨著傳動比的增加，賽車動力性增強，考慮整車布置，傳動系統結構緊湊設計要求，篩選最優傳動比為

通過對圖5、圖6分析，AVL Cruise仿真結果具體參數如下：

對比結果可知，采用最優傳動比的仿真結果和賽車實際測得數據誤差在5%左右，可能原因是受到實際環境各種因素影響，在可以接受的范圍內。

4.結論

本文基于CRUISE仿真軟件建立了FSAE電車模型，對75m加速工況和耐久工況進行了設置計算，通過仿真和實際賽車布置情況篩選出最優傳動比，最后將最優傳動比下的仿真結果和實驗數據對比分析，結果表明電車模型誤差在5%以內，滿足仿真精度要求。

參考文獻

[1] 楊忠平.利用Cruise軟件進行整車動力性和燃油經濟性仿真分析[J].汽車實用技術，2015（01）：107-109.

[2] 西安石油大學碩士論文 何文軍-《重型商用汽車動力傳動系統匹配研究》-2011.

[3] 鄧家奇. FSAE純電動賽車動力匹配及試驗研究[D].長安大學，2016.

[4] 孫川，吳超仲，褚端峰，傅宇浩，崔海龍.彎道安全車速計算改進模型研究[J].中國公路學報，2015，28（08）：101-108.