第5章 動力傳動系統(tǒng)仿真-1

1、第5章 動力傳動系統(tǒng)仿真SimDriveLine對動力傳動系統(tǒng)仿真章節(jié)概覽3.1 3.1 部件模型部件模型3.2 3.2 系統(tǒng)模型及仿真系統(tǒng)模型及仿真1.發(fā)動機靜態(tài)特性模型發(fā)動機靜態(tài)特性模型一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型neMeminen0enmaxen2012eeaa na n0eeminennn3max()eea nnmaxeeennn0eM eedeedMMMdt0.070.092.發(fā)動機動態(tài)模型發(fā)動機動態(tài)模型：一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型穩(wěn)定工況的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩降低系數(shù)一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿真模型：SimscapeVehicle comp

2、onentsSimDriveline可用look under mask看模塊內(nèi)部模型輸入油門信號，01之間功率：一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型汽油發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳感器慣量轉(zhuǎn)速傳感器（rad/s）環(huán)境變量額定功率：110000W額定轉(zhuǎn)速：5000r/min最大轉(zhuǎn)速：8000r/min3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿真模型：例：T values:0 9.5 10.5 19.5 20.5 29.5 30.5 42 50Y values:0.2 0.6 0.6 0.8 0.8 0.9 0.9 0.1 0.1 Axis-change time range:0 50油門開度模型：一、發(fā)動機模型

3、一、發(fā)動機模型soucessignal-new-custom3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿真模型：一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型轉(zhuǎn)矩傳感器：轉(zhuǎn)速傳感器：SimscapeSimDrivelineSensors & Acutators初始角速度：轉(zhuǎn)矩作動器：3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿真模型：一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型轉(zhuǎn)動慣量：環(huán)境變量：SimscapeSimDrivelineSolver & Inertias固定于箱體：3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿真模型：一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型3.發(fā)動機發(fā)動機SimDriveline仿真模型仿

4、真模型：二、定軸齒輪機構(gòu)模型二、定軸齒輪機構(gòu)模型1. 定軸變速箱工作原理定軸變速箱工作原理雙離合器變速器結(jié)構(gòu)簡圖二、定軸齒輪機構(gòu)模型二、定軸齒輪機構(gòu)模型1112222121/ioJMMJMMiMiM二、定軸齒輪機構(gòu)模型二、定軸齒輪機構(gòu)模型2.動力學模型動力學模型2122100 Nm1 kgm2 kgmTJJi輸入轉(zhuǎn)矩： （）主動齒輪慣量： （）被動齒輪慣量 （）傳動比： =2主動端初始轉(zhuǎn)速為：600r/min一、定軸齒輪機構(gòu)模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型初始條件3.仿真模型仿真模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型輸入信號轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)速傳感器初始轉(zhuǎn)速齒輪副慣量環(huán)境變量慣量3.仿真模型仿真模型一

5、、定軸齒輪機構(gòu)模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型3.仿真模型仿真模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型一、定軸齒輪機構(gòu)模型00.20.40.60.811.21.41.61.822004006008001000120014001600180020004.仿真結(jié)果仿真結(jié)果輸出到工作空間：二、定軸齒輪機構(gòu)模型二、定軸齒輪機構(gòu)模型00.20.40.60.811.21.41.61.82304050607080904.仿真結(jié)果仿真結(jié)果1.行星輪系行星輪系 三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型s-s-太陽輪太陽輪r-r-齒圈齒圈c-c-行星架行星架單星（內(nèi)外嚙合）行星排單星（內(nèi)外嚙合）行星排行星齒輪傳動轉(zhuǎn)速分析轉(zhuǎn)化成定軸齒輪傳

6、動（假想固定行星架）srcrcszznnnn0)1 (crsnkknnsrzzk 行星排特性參數(shù)行星排特性參數(shù)2. 行星機構(gòu)轉(zhuǎn)速方程行星機構(gòu)轉(zhuǎn)速方程rpsc三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型:1:1: 2srcFFF (1):1:2srckRRRk)1 (:1:kkTTTcrssrRRR21csrsrRRzzk3. 行星機構(gòu)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式行星機構(gòu)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型1）汽車差速器）汽車差速器轉(zhuǎn)速關(guān)系為：轉(zhuǎn)矩平均分配：02121TTT02124.車輛典型應用車輛典型應用三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型防滑差速器：直接切斷一路功率輸出，使得功率從另外的通路傳

7、遞齒圈固定，太陽輪輸入，行星架輸出。此種組合為降速傳動，傳動比一般為2.55。2）輪邊減速器）輪邊減速器4.車輛典型應用車輛典型應用三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型p直駛時太陽輪固定，齒圈輸入，行星架輸出。p轉(zhuǎn)向時太陽輪輸入，齒圈輸入，行星架輸出。3）綜合傳動匯流行星排）綜合傳動匯流行星排直駛轉(zhuǎn)向Toyota THS4.車輛典型應用車輛典型應用三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型4）機電功率耦合機構(gòu)機電功率耦合機構(gòu)制動器制動器D D制動器制動器C C離合器離合器R R離合器離合器B B離合器離合器A A5）行星變速機構(gòu)）行星變速機構(gòu)三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型go=Ou

8、tput planetary ring /sun gear ratiogi=Input planetary ring /sun gear ratio-gi1+go/(1+gi)1gi/(1+gi)1+goRatio|-FFFLFLLFFFLLFLFLLFFLLFFFF|RGear1Clutch ScheduleRL = LockedF = FreeABCD234|-2 2擋變速機構(gòu)擋變速機構(gòu)4 4前前1 1倒變速機構(gòu)倒變速機構(gòu)4.車輛典型應用車輛典型應用ssisdJTTdtcccodJTTdtrrrrfdJTTdt5.行星齒輪機構(gòu)動力學模型行星齒輪機構(gòu)動力學模型:1: (1)scrTTTkk(

9、1)0srckk等號右邊力矩的符號根據(jù)轉(zhuǎn)矩分析確定。三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型制動器制動器D D制動器制動器C C離合器離合器R R離合器離合器B B離合器離合器A A三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型go=Output planetary ring /sun gear ratiogi=Input planetary ring /sun gear ratio-gi1+go/(1+gi)1gi/(1+gi)1+goRatio|-FFFLFLLFFFLLFLFLLFFLLFFFF|RGear1Clutch ScheduleRL = LockedF = FreeABCD234|-

10、4 4前前1 1倒變速機構(gòu)倒變速機構(gòu)4.車輛典型應用車輛典型應用K1=2.22k2=1.84各部件慣量0.1kgm26.行星齒輪機構(gòu)建模示例行星齒輪機構(gòu)建模示例三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型四檔仿真工況仿真工況1：輸出端無負載：輸出端無負載主動端初始轉(zhuǎn)速為：20rad/s輸入轉(zhuǎn)矩：10Nm三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型仿真工況仿真工況1：輸出端無負載：輸出端無負載三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型主動端初始轉(zhuǎn)速為：20rad/s仿真2：輸入轉(zhuǎn)矩：10Nm;負載轉(zhuǎn)矩：5Nm仿真工況仿真工況2：輸出端有負載：輸出端有負載三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型ioK2=1

11、.84K1=2.22K1=2.22k2=1.84各部件慣量0.1kgm26.行星齒輪機構(gòu)建模示例行星齒輪機構(gòu)建模示例三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型二檔三、行星齒輪機構(gòu)模型三、行星齒輪機構(gòu)模型四、離合器模型四、離合器模型1.離合器分類和結(jié)構(gòu)離合器分類和結(jié)構(gòu)四、離合器模型四、離合器模型1-1-活塞活塞 2-2-外轂外轂 3-3-密封環(huán)密封環(huán) 4-4-外齒摩擦片外齒摩擦片 5-5-內(nèi)齒摩擦片內(nèi)齒摩擦片 6-6-內(nèi)轂內(nèi)轂 7-7-回位彈簧回位彈簧 8-8-密封環(huán)密封環(huán) 充油開始充油開始初始升壓初始升壓自由行程自由行程升壓結(jié)合升壓結(jié)合充油結(jié)束階段充油結(jié)束階段外轂外轂內(nèi)轂內(nèi)轂活塞活塞內(nèi)齒摩擦片內(nèi)

12、齒摩擦片回位彈簧回位彈簧油缸油缸外齒摩擦片外齒摩擦片四、離合器模型四、離合器模型四、離合器模型四、離合器模型fceMFrZ摩擦系數(shù)；F摩擦片法向壓緊力；re作用半徑；Z摩擦副數(shù)。靜摩擦系數(shù)對傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和過載保護有影響。靜摩擦系數(shù)對傳遞發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和過載保護有影響。動摩擦系數(shù)對動載、摩滑功、摩擦熱負荷有影響。動摩擦系數(shù)對動載、摩滑功、摩擦熱負荷有影響。 影響摩擦系數(shù)的因素：比壓、摩滑速度、溫度。影響摩擦系數(shù)的因素：比壓、摩滑速度、溫度。 2.摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式sd 2rRre223332rRrRre1）作用半徑）作用半徑四、離合器模型四、離合器模型2.摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式摩擦轉(zhuǎn)矩計算

13、公式springcFFFF2221()ccFpRRspringFcFF2）壓緊力）壓緊力22222221210()(2)4FRRRRRssspringlKF四、離合器模型四、離合器模型2.摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式tJMMeeiddfctJMMvvoddfcfcdeMF r Z四、離合器模型四、離合器模型3. 離合器二自由度力學和數(shù)學模型離合器二自由度力學和數(shù)學模型輸入力矩：800(Nm)IC：800/60*2*pi(rad/s)主動慣量：6kgm2被動慣量：30kgm2離合器壓緊力信號離合器模型轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)矩作動器轉(zhuǎn)速傳感器單位轉(zhuǎn)換從rad/s到r/min4. 離合器二自由度仿真模型離

14、合器二自由度仿真模型1）離合器參數(shù)摩擦副數(shù)：4作用半徑：0.172m動摩擦系數(shù):0.06靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)的比值:2最大壓緊力：89000N4. 離合器二自由度仿真模型離合器二自由度仿真模型2）離合器壓緊力信號（無量綱）soucesTime values:0 1 3 10Y values:0 0 0.8 0.8 Signal-new-custom 直接改變點的坐標3) 仿真結(jié)果主動端轉(zhuǎn)速被動端轉(zhuǎn)速FB泵輪泵輪渦輪渦輪導輪導輪閉鎖離合器閉鎖離合器五、五、 液力變矩器模型液力變矩器模型1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2. 液力變矩器原始特性液力變矩器原始特性 泵輪、渦輪轉(zhuǎn)矩； 泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速； 油液密度； 液力變矩器循環(huán)圓直徑。 TBMM ,傳動比：能容系數(shù)： 變矩比： 效率： BTnni/25BBngDMBTMMK/iK TBnn ,D五、液力變矩器建模五、液力變矩器建模3.動態(tài)模型動態(tài)模型 主動部分慣量（包括泵輪 及液體的慣量）； 被動部分慣量（包括渦輪 及液體的慣量）； 主動部分的輸入轉(zhuǎn)矩； 被動部分的阻力矩; 泵輪、渦輪轉(zhuǎn)矩； 泵輪、渦輪角速度。1J2J1JiMoM2JTBMM ,21,五、液力變矩器建模五、液力變矩器建模BTBBBTTBBKMMDngMiMMJMMJ52oT2i1