NEDC工況下的某車型傳動系內(nèi)阻優(yōu)化方案淺析

溫敏，任平

NEDC工況下的某車型傳動系內(nèi)阻優(yōu)化方案淺析

溫敏，任平

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

根據(jù)汽車?yán)碚撆c變速箱理論原理，淺析整車傳動系統(tǒng)效率研究對象，確定傳動系阻力損失主要來源于變速箱、驅(qū)動軸、輪轂軸承和制動器四個方面，詳細(xì)分析了這四個方面的阻力產(chǎn)生機理，基于某款成熟車型，針對其變速箱阻力損失、驅(qū)動軸阻力損失、輪轂軸承阻力損失以及制動拖滯力損失提出合理的優(yōu)化方案，將該車型優(yōu)化前后的NEDC工況下的百公里油耗進(jìn)行對比驗證，最終傳動系內(nèi)阻優(yōu)化方案可實現(xiàn)NEDC工況下節(jié)油2.06%的效果。

傳動系效率；阻力損失；優(yōu)化

引言

汽車傳動系統(tǒng)是位于發(fā)動機和驅(qū)動車輪之間的動力傳動裝置，其基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給驅(qū)動車輪[1]。汽車動力傳遞裝置主要包括離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器及半軸等部分，傳動系內(nèi)阻與整車性能尤其是燃油經(jīng)濟性息息相關(guān)，為了提高傳動系效率，需要針對傳動系各部分內(nèi)阻提出合理的優(yōu)化方案。

在保證動力性的條件下，汽車以盡量少的燃油消耗量經(jīng)濟行駛的能力，稱作汽車的燃油經(jīng)濟性[2]。一般選擇以NEDC工況為評價標(biāo)準(zhǔn)，測量整車在NEDC工況下的百公里油耗水平，來評價整車燃油經(jīng)濟性以及傳動系效率的好壞。

1 傳動效率研究對象

1.1 整車能量分布模型分析

在評價燃油經(jīng)濟性時，采用的是NEDC工況，在NEDC工況下，發(fā)動機燃燒消耗的能量流向分布如下圖所示：

圖1 NEDC工況下能量分布

發(fā)動機在除去自身各類損失后剩余的能量，經(jīng)過傳動系的損耗后，最終用于克服整車外部的空氣阻力、滾動阻力和加速阻力做功，這部分做功稱為有效做功。

1.2 傳動系研究對象分析

發(fā)動機輸出的動力最終傳遞到路面形成驅(qū)動力，經(jīng)過路徑為離合器—變速箱—驅(qū)動軸—輪轂軸承—制動器—車輪，形成的阻力損失如下圖所示：

目前乘用車前束阻力在3N以內(nèi)，不考慮優(yōu)化前束阻力；輪胎滾阻屬于整車外部阻力，也不考慮。因此整車傳動系的阻力損失主要來自變速箱、驅(qū)動軸、輪轂軸承和制動器四個方面。

2 傳動系各部分阻力產(chǎn)生機理分析

2.1 變速器阻力損失產(chǎn)生機理

變速箱阻力損失主要包括摩擦損失和寄生損失兩部分，其中：

（1）摩擦損失的大小主要與傳遞扭矩有關(guān)，隨扭矩增大而增大，主要包括：

齒輪嚙合點的摩擦損失；和載荷有關(guān)的軸承摩擦損失。

（2）寄生損失的大小主要與轉(zhuǎn)速有關(guān)，隨轉(zhuǎn)速增大而增大，主要包括：

齒輪和軸的攪油損失。攪油損失因潤滑方式而異，在不同的潤滑方式中，又因各種因素而不同[3]；

當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合點時，擠油的損失；

齒輪在空氣和油霧中運轉(zhuǎn)時，風(fēng)阻損失；

由于軸承內(nèi)擠油（和游隙），軸承的寄生損失。

2.2 驅(qū)動軸阻力損失產(chǎn)生機理

驅(qū)動軸阻力損失主要包括摩擦損失和寄生損失兩部分，其中摩擦損失主要為萬向節(jié)球環(huán)/鋼球與保持架摩擦損失；寄生損失主要為萬向節(jié)內(nèi)油脂粘滯阻力損失、護(hù)套擠壓損失。

2.3 輪轂軸承阻力損失產(chǎn)生機理

輪轂軸承阻力損失主要包括三個方面：①密封圈摩擦阻力，大約占總阻力的50%；②鋼球滾動阻力，大約占總阻力的的44%；③潤滑脂阻力，大約占總阻力的6%。

2.4 制動拖滯阻力損失產(chǎn)生機理

制動拖滯力主要包括鉗體與制動盤滑動摩擦阻力、活塞滑動阻力兩部分。

圖4 制動器阻力損失圖

3 傳動系各段阻力優(yōu)化方案

基于該成熟車型，針對其變速箱阻力損失、驅(qū)動軸阻力損失、輪轂軸承阻力損失以及制動拖滯力損失四個方面提出合理的優(yōu)化方案，并在該車型上實施驗證，具體方案如下：

3.1 變速箱阻力損失優(yōu)化

（1）通過選用粘度合適的含極壓添加劑的全合成潤滑油來降低齒輪攪油損失。

（2）齒輪加工由剃齒改為磨齒，精度級別由7-8級提升為6-7級。

3.2 驅(qū)動軸阻力損失優(yōu)化

通過將滑移節(jié)節(jié)型由TJ節(jié)改為AAR節(jié)，減小摩擦損失。

圖5 驅(qū)動軸滑移節(jié)摩擦損失優(yōu)化方案

3.3 輪轂軸承阻力損失優(yōu)化

（1）密封圈結(jié)構(gòu)優(yōu)化：由三唇改為兩唇，降低密封圈摩擦損失。

（2）軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)配合過盈量調(diào)整：合理減少配合過盈量，可降低滾動阻力約5％。

3.4 制動拖滯力損失優(yōu)化

（1）規(guī)范摩擦片壓簧預(yù)壓力（12.7N±4.9N）。

（2）調(diào)整鉗體、活塞與矩形圈配合過盈量（寬度方向+0.2，直徑方向-0.6）。

4 NEDC工況下傳動系內(nèi)阻優(yōu)化方案的驗證分析

結(jié)合理論計算與實踐分析，傳動系阻力優(yōu)化前后，該車型NEDC工況油耗如下：

表1 NEDC工況油耗

從以上結(jié)果可看出，傳動系內(nèi)阻優(yōu)化后該車型NEDC綜合油耗可實現(xiàn)2.06%的優(yōu)化。

5 結(jié)論

本文通過對傳動系統(tǒng)效率研究對象的分析，確定了傳動系內(nèi)阻的主要來源包括變速箱阻力、驅(qū)動軸阻力、輪轂軸承阻力以及制動拖滯力四個方面，詳細(xì)解析了傳動系各部分內(nèi)阻產(chǎn)生的機理，并針對傳動系統(tǒng)四個方面的內(nèi)阻提出與實施了可行的優(yōu)化方案，最終通過NEDC工況下的百公里油耗，驗證了傳動系各部分阻力優(yōu)化方案的效果，對提高汽車的傳動系統(tǒng)效率具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[2] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[3] 霍曉強,吳傳虎.齒輪傳動系統(tǒng)攪油損失的試驗研究[J].機械傳動, 2007.

Analysis of Internal Resistance Optimizing Scheme of a Vehicle Drive System underNEDC Working Conditions

Wen Min, Ren Ping

（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Technology Center, Anhui Hefei 230601）

According to automobile theory and transmission theory, research object of vehicle transmission system efficiency is analyzed.The resistance loss of transmission system mainly comes from four aspects: gearbox, drive shaft, hub bearing and brake.The resistance mechanism of these four aspects is analyzed in detail.Based on a mature model,for the transmission resistance loss, drive shaft resistance loss, hub bearing resistance loss and brake drag loss,reasonable optimization schemes are proposed.And the fuel consumption of 100 km under NEDC conditions before and after the optimization of the vehicle model is compared and verified.Finally, the optimization scheme of internal resistance of transmission system can reduce the fuel consumption of NEDC by 2.06%.

Transmission efficiency;Resistance loss;Optimization

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CLC NO.: U463.2

A

1671-7988(2019)14-70-03

U463.2

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1671-7988(2019)14-70-03

溫敏，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.022