1、课题研究目的及意义

（1）研究目的和意义

汽车的总体设计是汽车设计中最重要的一项工作，总体设计对于汽车的使用性能和产品质量以及在市场上的竞争力起着决定性的作用。汽车的性能不仅仅与发动机、变速器等各总成部件的工作性能有密切联系，更为重要的是相关总成和零部件之间的协调工作和动力装置的参数匹配，总体设计的重要目的就是要保障各部件间的协调工作，动力传动系统的速比匹配，必须充分考虑动力性和燃油经济性这两个基本性能的要求^[2,3]。

近年来，由于石油危机、环境污染日益严峻，国家对于汽车排放提出了越来越高的要求，使人们意识到汽车工业节能减排的重要性。随着我国公路运输业的快速发展，载货汽车的动力性和经济性直接影响运输效率和物流成本，在交通运输日益发达的今天，载货汽车受到人们越来越多的关注，同时对于载货汽车的设计提出了更高的要求，货车动力性和经济性的研究显得更加重要。要在保障动力性的基础上改善燃油经济性，动力传动系统的匹配是一种有效方法，发动机性能对整车性能起关键作用，同时与传动系统匹配密切相关，因此在总体设计中充分考虑动力系统匹配具有十分重要的意义。

（2）国内外研究现状

1)国内研究现状

在汽车总体设计方面，经历了几十年的发展，已经形成了相对成熟的设计理论和方法，同时建模与仿真软件如CATIA可以通过虚拟装配技术将单独的零部件按照装配要求装配到一起形成总成部件并进行结构优化分析，大大减少了研发时间降低设计成本。

我国在汽车动力传动系统的参数优化匹配方面的研究起步较晚，进入20世纪80年代后，国内一些科研单位和高校开始了这方面的研究工作，同时也取得了一些成果，如:长春汽车研究所的《汽车燃油经济性动力性模拟程序及动力传动系统合理匹配的研究》，清华大学的《动力性燃油经济性电子计算机模拟计算程序》，吉林工业大学的《载货汽车燃油经济性的计算机模拟》等等。目前关于汽车动力传动系统的参数优化的相关研究层出不穷。哈尔滨工业大学张新磊于2010年在硕士论文中对电动汽车动力装置参数进行设计匹配，并利用MATLAB/Simulin建立整车的动力性能仿真模型和整车续驶里程仿真模型，对动力传动参数进行优化处理^[4]。2012年，长安大学李飞在硕士论文研究分析电动汽车的结构特点、动力驱动系统的布置形式及能量传递方式，利用ADVISOR仿真软件对动力性能与续驶里程在多重工况下进行仿真，并分析对比在不同工况下的仿真结果^[5]。基于PIAn O优化平台，通过试验设计、近似模型和优化设计方法获得传动速比优化方案。根据测试数据对动力燃油经济性仿真模型进行标定以提高其精度，在标定后的模型上进行传动速比的优化设计，获得具有较高动力经济性能的速比匹配方案^[6]。文献[7]运用GT-DRIVE自带的DOE优化分析功能模块，优化汽车的传动系参数，提出了分别以整车动力性、燃油经济性以及权衡动力性、经济性的三种优化方案，最后三种方案的对比分析表明以燃油经济性目标函数为主的优化方案更加符合市场要求^[7]。 2018年，中南林业科技大学的汪洋建立了轻型货车的综合性能评价体系并结合GT-Drive软件建立货车整车仿真模型并进行静力学、动力学及运动学仿真计算,然后进行实车试验，验证了由GT-Drive软件所建整车模型的准确性和合理性^[8]。文献[9]基于AVL CRUISE软件,建立目标车辆的整车模型,并用Simulink搭建制动能量回收模型,结合NEDC和FTP75两种典型工况进行联合仿真^[9]。文献[10]和[11]均采用Cruise搭建整车模型，验证匹配计算的准确性，进而验证整车配置是否满足整车性能设计要求。结果表明:仿真结果中各项指标均满足设计需要。试验数据与仿真数据基本相符,验证了Cruise仿真在工程实践中的可行性^[10,11]。文献[12]介绍了董金松，徐洪国于2009利用Matlab软件，给出了汽车动力性能和燃油经济性的计算机仿真平台。数字仿真和道路试验的对比结果表明，此数学模型、算法和仿真平台是正确的。仿真结果有效可靠。为汽车性能分析和评价提供了参考方法^[12]。

2)国外研究现状

在汽车动力传动系统参数优化匹配方面，国外的研究始于20世纪50年代末，美国通用汽车首先开发了汽车动力性和燃油经济性的通用模以程序GPSIM，该程序的建立的数学模型介于稳态假设和集成方法之间，采用这种方法建立的数学模型能够提高仿真计算的精度。近年来随着电动汽车的发展，关于电动汽车动力传动系统参数优化的研究越来越多。文献[13]介绍了电动汽车动力传动系的建模与仿真过程，还利用Matlab/Simulink测试不同类型的电池在放电模式下的性能参数，并对传动系统和电动机的匹配进行优化选择^[13]。文献[14] 、[15]提出了参数化车辆建模，允许在概念设计阶段对车辆进行快速迭代和优化。基于计算机辅助设计，一辆汽车的许多总体特性可以在参数水平上加以评估和改进，并具有很高的置信度^[14,15]。

综上所述，目前针对动力与传动系统匹配问题，其动力与传动系统的数学模型主要根据汽车理论的相关知识，建立相关的数学模型。汽车整车性能评价指标，主要包括动力性和经济性。计算机仿真一般是基于成品软件如ACL CRUISE进行整车模型搭建，之后对动力传动参数优化处理。