車輛動力學(xué)2006end.ppt

1、1,車輛動力學(xué),2,第一章 車輛傳動動載荷 第二章 傳動系部件建模 第三章 發(fā)動機建模 第四章 傳動系統(tǒng)建模 第五章 動力傳動系扭振（穩(wěn)態(tài)）分析 第六章 傳動系動態(tài)過程分析,主要內(nèi)容,3,第一章 車輛傳動動載荷,一、靜強度計算 計算工況：功率三種，從中確定一種,2. 摩擦離合器打滑力矩:,1.,3. 地面附著： 最大附著系數(shù)（0.80.9）； 車輛的質(zhì)量； 驅(qū)動輪半徑。,式中：,強度：按最大靜載荷計算取安全系數(shù)。 出現(xiàn)的問題： 1）按最大靜載荷計算還損壞，只好加大安全系數(shù)。 2）安全系數(shù)如何?。阂欢ǖ拿つ啃裕蛘甙匆延薪?jīng)驗取,4,二、動強度計算,疲勞壽命計算,穩(wěn)定工況時的載荷：發(fā)動機激勵、齒輪

2、嚙合激勵、 萬向節(jié)激勵等,非穩(wěn)定工況時的載荷：起步、加速、換擋、制動、轉(zhuǎn)向等過渡過程動載,隨機載荷：道路激勵,第一章 車輛傳動動載荷,5,三、研究車輛傳動動載的意義 1） 減小設(shè)計的盲目性，達到經(jīng)濟、可靠； 2） 在結(jié)構(gòu)上避免共振； 3） 動態(tài)過程品質(zhì)。,第一章 車輛傳動動載荷,6,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第一節(jié) 液力變矩器建模,一、結(jié)構(gòu)圖,7,二、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。,傳動比： 能容系數(shù)： 變矩比： 效率：,式中：,第一節(jié) 液力變矩器建模,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,8,三、力學(xué)模型, 主動部分慣量（包括泵輪

3、 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。,第一節(jié) 液力變矩器建模,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,9,第一節(jié) 液力變矩器建模,四、動態(tài)方程,假設(shè)： 1）過渡過程下液力變矩器特性與 穩(wěn)定工況下取得的靜特性相同； 2）在循環(huán)圓內(nèi)工作液體的轉(zhuǎn)速 不滯后于工作輪； 3）不考慮偶合器工況下導(dǎo)輪的 慣性矩。,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,10,第二節(jié) 離合器建模,一、結(jié)構(gòu)圖,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,11,1-活塞 2-外轂 3-密封環(huán) 4-外齒摩擦片 5-內(nèi)齒摩擦片 6-內(nèi)轂 7-回位彈簧 8-密

4、封環(huán),第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第二節(jié) 離合器建模,12,二、簡單模型,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第二節(jié) 離合器建模,13,多片濕式離合器受力分析,m,三、詳細模型,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第二節(jié) 離合器建模,14,一、受力分析,1）油液作用在活塞上的力：,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,2）回位彈簧阻力：,4）密封阻力：,3）花鍵摩擦力：,5）摩擦片的回復(fù)力（分段函數(shù)）：,二、 結(jié)合過程數(shù)學(xué)模型,15,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,16,第三節(jié) 齒輪系建模,一行星齒輪系建模,以普通行星排為例,平面行星輪系當(dāng)量系統(tǒng),行星輪系示意圖,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,17,太

5、陽輪s為輸入元件，行星架c為輸出元件,a. 幾何運動圖 b. 行星排示意圖 c. 行星輪受力分析 行星輪系幾何運動及行星輪受力分析圖,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第三節(jié) 齒輪系建模,18, 太陽輪的等效轉(zhuǎn)動慣量： 齒圈r制動時太陽輪s對其旋轉(zhuǎn)軸線的等效轉(zhuǎn)動慣量為：,齒圈r制動時行星架c對其旋轉(zhuǎn)軸線的等效轉(zhuǎn)動慣量為： 式中： 為行星架對其旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量。, 行星架的等效轉(zhuǎn)動慣量,第二章 車輛傳動系關(guān)鍵部件建模,第三節(jié) 齒輪系建模,19,第三章 發(fā)動機建模,輸出轉(zhuǎn)矩平均值1843Nm，最大值3689Nm, 最小值471Nm,一、發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩,20,第三章 發(fā)動機建模,二、發(fā)動機外特性模型

6、,21,三、發(fā)動機加減速過程動態(tài)模型, 穩(wěn)定工況的轉(zhuǎn)矩； 動態(tài)工況轉(zhuǎn)矩下降量； 轉(zhuǎn)矩降低系數(shù)， 0.070.09 。,式中：,第三章 發(fā)動機建模,發(fā)動機動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩：,22,四、發(fā)動機扭振模型,1.單缸發(fā)動機扭振模型, 燃氣壓力干擾力矩,曲柄連桿機構(gòu)受力分析,第三章 發(fā)動機建模,23,進行傅立葉級數(shù)展開:,第三章 發(fā)動機建模,24,對于二沖程發(fā)動機： 對于四沖程發(fā)動機：,對二沖程發(fā)動機： =1,2,3,4 對四沖程發(fā)動機： ,第三章 發(fā)動機建模,25, 曲軸連桿機構(gòu)慣性力激勵力矩,第三章 發(fā)動機建模,往復(fù)慣性力,26,2. 多缸發(fā)動機扭振模型,第三章 發(fā)動機建模,各氣缸與第一發(fā)火氣缸的同諧次力

7、矩相位差為： 第2缸與第1缸的相位差； 第3缸與第1缸的相位差； 第 i 缸與第1缸的相位差。,27,3. 基本矢量圖,例：已知四沖程六缸發(fā)動機發(fā)火順序為：153624,第三章 發(fā)動機建模,發(fā)火間隔角,四沖程： /缸數(shù),二沖程： /缸數(shù),28,第三章 發(fā)動機建模,強簡諧,主簡諧,29,當(dāng)量系統(tǒng)與導(dǎo)出系統(tǒng)之間： 質(zhì)量的動能保持相等： 彈性環(huán)節(jié)的變形勢能保持相等： 散耗能量保持相等：,一、簡述,（1） 動力傳動系統(tǒng)各軸一般轉(zhuǎn)速不同，把這種系統(tǒng)等效成所有 參數(shù)都化歸一個軸（一個角速度）。 （2） 理論根據(jù)：能量不變,第四章 傳動系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,30,第四章 傳動系統(tǒng)建模,（3）建

8、模假設(shè),提出計算用的動態(tài)系統(tǒng)，進行動態(tài)特性研究。 選擇理想化的物理模型，這個模型應(yīng)正確反映該系統(tǒng)的性質(zhì)。 動力傳動系統(tǒng)：,具有慣性和彈性的分布系統(tǒng) 離散系統(tǒng),第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,31,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,二、車輛傳動系統(tǒng)剛體當(dāng)量模型,第四章 傳動系統(tǒng)建模,32,1車輛平移質(zhì)量的等效慣量,車輛直線行駛的動能用旋轉(zhuǎn)速度為 的慣量的動能來代替：,式中：, 車輛直線運動時的質(zhì)量； 車輛行駛速度 ； 驅(qū)動輪半徑； 驅(qū)動輪角速度。,第四章 傳動系統(tǒng)建模,三、模型主要參數(shù)的確定,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,33,第四章 傳動系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,四、傳動系統(tǒng)彈性體當(dāng)量模型,34,1.

9、軸的扭轉(zhuǎn)剛度,材料的剪切彈性模量； 軸的橫截面極慣性矩， ； 軸的直徑； 軸的長度。,式中：,對于傳動系的復(fù)雜軸段，常簡化為階梯軸或者套軸，按照剛度串聯(lián)或者并聯(lián)的方法求解。,第四章 傳動系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,35,2.發(fā)動機阻尼系數(shù),計算單缸阻尼系數(shù)Cz的公式主要有：, Ker.Wilson線性公式：,第四章 傳動系統(tǒng)建模, 理論形式阻尼系數(shù)公式：,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,36,4.扭轉(zhuǎn)減振器阻尼系數(shù),式中： 損耗系數(shù), 橡膠減振器：, 橡膠硅油減振器、蓋斯林格減振器等彈性減振器：, 純硅油減振器： 式中： 純硅油減振器的慣性輪轉(zhuǎn)動慣量。,5.軸段阻尼系數(shù)：,第四章 傳動系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)當(dāng)量模型,37,第五章 動力傳動系統(tǒng)扭振分析,一、傳動簡圖,簡化系統(tǒng),39,當(dāng)量模型,40,二、數(shù)學(xué)模型,1. 自由振動數(shù)學(xué)模型:,無阻尼：,有阻尼：,各階振動結(jié)點,臨界轉(zhuǎn)速,41,臨界轉(zhuǎn)速,臨界轉(zhuǎn)速圖,42,2.強迫振動數(shù)學(xué)模型:,其中,激勵力矩:,強迫振動角位移響應(yīng),扭振附加力矩,扭振附加應(yīng)力,44,第六章 傳動系動態(tài)過程分析,過渡過程仿真內(nèi)容,45,第六章 傳動系動態(tài)過程分析,46,第六章 傳動系動態(tài)過程分析,基于因果關(guān)系的數(shù)字仿真模型,47,第六章 傳動