动力仿真作为日益重要的工具，是用来评价未来军用车辆的新技术。M1A1 Abrams 坦克的动力传动系统的建模正在威斯康星大学麦迪逊分校的动力控制实验室进行。这个动力传动系统模型将会与其他部件的模型相结合，用于整车模型仿真。

下面所介绍的动力传动系统模型是威斯康星大学麦迪逊分校的动力控制实验室的研究人员为美国军方的车辆研究中心（ARC）开发的。在一项完整的车辆仿真实验中，这个动力传动系的系统模型将会和其他的车辆组件相结合。这些模型用Simulink 建立，通过使用图形环境，力学方程能够在模块或部件中组合起来。这是为实现结合由不同研究人员开发出来的车辆分组件使之成为一个独立、完整的车辆模型的目标。

PCRL（动力控制实验室）曾经开发的美军M915/16 战术车辆动力传动系统模型，包括HMMWV 和M1A1 Abrams 坦克。

M1A1 的实际动力传动系统中有两个主要部件：燃气涡轮发动机和传动系统模块。同样也包含两个模块：动力传动系统控制器和车辆力学模型。

（1）传动系统模块。

M1A1 中使用的传动系统模块包含变矩器、传动系统、液压转向单元和静液制动器。图1-8 为传动系统模块示意图。

图1-8　X1100-3B 传动系统模块示意图

传动模块的输入轴由变矩器涡轮通过齿轮提供动力。在变矩器之后采用锥齿轮将动力传递到变速箱。传动系统通过一对直齿圆柱齿轮驱动变速箱输入轴。

变速箱动力输出轴与汇流排的齿圈固连。汇流排太阳轮由静液转向单元驱动，制动器固连在行星架上。传动系统通过行星架输出，驱动侧传动的太阳轮。侧传动通过行星架输出，驱动主动轮。

传动系统输入轴驱动静液转向单元的输入轴，因此转向泵和传动系统输入速度相同。静液单元驱动一个行星排，行星排驱动左右汇流排的太阳轮。

变矩器模型输入发动机速度和传动系统输入轴转速或者泵和涡轮的转速。速比的计算即涡轮转速除以泵轮转速。有了速比，涡轮转矩可通过变矩器原始特性的K 曲线计算。变矩器的动力损失也能通过K 曲线得到。(www.daowen.com)

传动系统提供四个前进挡和两个倒挡。这些速度比通过三个行星组五个离合器来实现。这些速度比是由离合器的分离和结合决定的。这种类型的传动系统结构和AllisonHT740 相似。这个传动模型基于轴的牛顿力学方程和非线性离合器的特征建立，因此，模型能获得传动系统的换挡力系。传动模块接收一个来自输入轴的输入转矩和来自动力传动系统控制模块（PCM）的换挡逻辑离合器结合状态控制命令。从模型输出到驱动轴的是输出轴转速。

传动系统包含两根驱动轴、输出行星齿轮组和一个副驱动行星齿轮组。驱动轴驱动输出行星齿圈并被制成一个无惯性、柔性的阻尼轴模型。输出行星齿轮组用于起动、转向、制动车辆。

静液转向单元——坦克是一种制动转向的车辆。这种类型的转向通过两侧履带之间的转速差来完成。转向由一个静液泵和马达以及输出行星齿轮组的太阳轮提供动力的机械驱动系统来完成。泵是一个变排量泵。泵的输入轴固连到传动系统的输入轴上。泵速等于传动系统输入轴转速。

泵的模型通过物理性质和经验数据制成。其中物理性质包括：排量、总量、液体的不可压缩性。输入轴的转速由传动系统输入轴转速决定，二者相等。压力油从马达回到泵，泵接着产生油液流向马达。

马达是固定排量径向柱塞泵。马达的角速度和方向是由泵和输出轴的载荷决定的。输出轴固连到转向机械系统的太阳轮上。马达输入参数是泵的流量和输出轴的转速。

（2）车辆力学。

车辆力学模型使用一个为整车简化的、给动力传动系统提供路面载荷的模型。模型使用车辆滚动阻力、路面坡度和空气阻力的表达式得到车辆的路面载荷。利用牛顿第二定律得到整车加速度和速度。车速在换挡逻辑和车速控制器的动力传动系统控制模块中使用。

（3）动力传动系统控制模块。

动力传动系统控制模块和实际车辆动力传动系统控制模块具有相似的功能。目前的动力传动系统控制模块包含挡位选择和离合器结合逻辑与车速控制器。

挡位图解是二维表格，基于车辆路面速度和节气门位置，决定车辆使用哪个挡位。选择恰当的挡位之后，换挡逻辑根据离合器状态图控制离合器位置。

系统层次动力传动系统模型是有力的工具，通过提供给开发工程师解决系统设计问题的工具，能够有效降低开发成本。通过使用模块化模型，整个系统结构和仿真能够很容易地被简化。系统层次模型在未来将会被更多地应用，帮助制造商和供应商交流需求。如设计和开发工具，更好地理解力学模块结合，以及模块对整个系统运行的影响。