車輛仿真技術：第5章 動力傳動系統(tǒng)仿真

1、第5章 動力傳動系統(tǒng)仿真SimDriveLine對動力傳動系統(tǒng)仿真5.1 系統(tǒng)模型介紹SimDriveLine對動力傳動系統(tǒng)仿真帶閉鎖離合器的變矩器發(fā)動機四前一倒行星變速器主減速器+車輪和車體+在油門和制動踏板信號下，車輛在行駛過程中的動態(tài)特性，包括車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩、離合器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、狀態(tài)變化等。1.仿真對象2.仿真內(nèi)容5.1 系統(tǒng)模型介紹行星變速機構3.行星齒輪機構模型制動器D制動器C離合器R離合器B離合器A4前1倒變速機構輸入輸出輸入行星排特征參數(shù)：k1=2.2258輸出行星排特征參數(shù)：k2=1.844.變速箱擋位邏輯表5.車輛直駛動力學模型概覽發(fā)動機模型整車模型液力變矩器

2、模型變速機構模型換擋控制模型離合器部分仿真結果顯示radius1 = 0.06; radius2 = 0.072;effTorqueRadius = 2/3*(radius23 - radius13)/(radius22 - radius12);inPlanetRatio = 2.2258; outPlanetRatio = 1.84;numFricSurf = 6;peakNormForce = 16000;coeffFricTable = 0 1.31; 22.7 1.47; 30.3 1.5; 400.0 1.59;staticFricPeak = 1.1; clutchPressThr

3、esh = 0.1; velTol = 1e-3; %換擋離合器同步閾值lockupVelTol = 1e-3;%閉鎖離合器同步閾值clutchRise = 0.04;ratioForwDrive = 3.2; inertiaVehicle = 125;radiusWheel = 16*2.54/100; J=1e-4；%慣量rLoad0 = 150;rLoad2 = 0.13;6.模型已知參數(shù)匯總5.2 基本模塊和模型SimDriveLine對動力傳動系統(tǒng)仿真一、基本模塊SimscapeVehicle componentsSimDrivelineSimscapeGearsSimDriveli

4、ne5.2 基本模塊和模型一、基本模塊SimscapeDynamic elementsSimDriveline3）離合器、變矩器轉(zhuǎn)矩傳感器：轉(zhuǎn)速傳感器：SimscapeSimDrivelineSensors & Acutators轉(zhuǎn)矩作動器：4）轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩作動器：一、基本模塊初始角速度：轉(zhuǎn)動慣量：環(huán)境變量：SimscapeSimDrivelineSolver & Inertias固定于箱體：5）慣量、環(huán)境變量、固定件一、基本模塊1.發(fā)動機轉(zhuǎn)矩模型二、發(fā)動機模型neMe二、發(fā)動機模型2.發(fā)動機SimDriveline仿真模型：SimscapeVehicle components

5、SimDriveline可用鼠標右鍵look under mask看模塊內(nèi)部模型輸入油門信號，01之間二、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/min慣量：5kgm2例5.1：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:0 501）油門開度模型：二、發(fā)動機模型soucessignal-new-custom二、發(fā)動機

6、模型2）仿真結果三、定軸齒輪機構模型1.動力學模型三、定軸齒輪機構模型Simulink仿真模型實際速比如為負數(shù)，勾選速比要求輸入正值三、定軸齒輪機構模型2.模型及仿真仿真工況1：例5.2三、定軸齒輪機構模型輸入信號轉(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Simulink仿真模型三、定軸齒輪機構模型仿真結果三、定軸齒輪機構模型仿真工況2：三、定軸齒輪機構模型仿真結果1.行星輪系 四、行星齒輪機構模型單星（內(nèi)外嚙合）行星排行星排特性參數(shù)四、行星齒輪機構模型動力學模型示例：k=2，太陽輪輸入，行星架輸出，齒圈固定，太陽輪和行星架慣量均為0.1kgm22.仿真模型四、行星齒輪機構模型仿真工況

7、：初始轉(zhuǎn)速：1200(r/min)輸入轉(zhuǎn)矩：100+50sin(1200/60*2*pi) (Nm)負載：300 (Nm)例5.3：單行星排仿真。仿真模型：四、行星齒輪機構模型仿真模型：四、行星齒輪機構模型四、行星齒輪機構模型輸出轉(zhuǎn)速仿真結果：五、離合器模型1.離合器分類和結構主離合器閉鎖離合器換擋離合器按功用干式離合器濕式離合器按摩擦副的工作情況切斷或接通動力接通過程中產(chǎn)生摩滑五、離合器模型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-密封環(huán) 充油開始初始升壓自由行程升壓結合充油結束階段結構示意圖控制油壓變化五、離合器模型摩擦系數(shù)；F摩擦片法向壓

8、緊力；re作用半徑；Z摩擦副數(shù)。靜摩擦系數(shù)。動摩擦系數(shù)。 2.摩擦轉(zhuǎn)矩計算公式 對于金屬型的摩擦副： 對于非金屬型摩擦副：1）作用半徑五、離合器模型：主油壓作用在活塞上的靜壓力，：回位彈簧力， 。：離心油壓作用力，2）壓緊力五、離合器模型摩擦副數(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：89000N3. 離合器仿真模塊五、離合器模型4. 二自由度離合器動力學模型輸入力矩：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

9、/min5. 二自由度離合器仿真模型例5.41）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：89000N5. 二自由度離合器仿真模型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) 仿真結果主動端轉(zhuǎn)速被動端轉(zhuǎn)速泵輪渦輪導輪閉鎖離合器六、 液力變矩器模型1.結構2. 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： 六、液力變矩器建模

10、4.二自由度液力變矩器動力學模型 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。六、液力變矩器建模六、液力變矩器建模3. 仿真模塊 例5.5：二自由度變矩器仿真模型 六、液力變矩器建模仿真工況：泵輪初速：1500 r/min渦輪初速：600 r/min泵輪慣量0.8 kgm2輸出慣量100 kgm2輸入轉(zhuǎn)矩：500+30sin1500/60*2*pi*t（ Nm）六、液力變矩器建模泵輪轉(zhuǎn)速: 渦輪轉(zhuǎn)速:仿真結果：5.3 系統(tǒng)模型SimDriveLine對動力傳動系統(tǒng)仿真radiu

11、s1 = 0.06; radius2 = 0.072;effTorqueRadius = 2/3*(radius23 - radius13)/(radius22 - radius12);inPlanetRatio = 2.2258; outPlanetRatio = 1.84;numFricSurf = 6;peakNormForce = 16000;coeffFricTable = 0 1.31; 22.7 1.47; 30.3 1.5; 400.0 1.59;staticFricPeak = 1.1; clutchPressThresh = 0.1; velTol = 1e-3; %換擋離

12、合器同步閾值lockupVelTol = 1e-3;%閉鎖離合器同步閾值clutchRise = 0.04;ratioForwDrive = 3.2; inertiaVehicle = 125;radiusWheel = 16*2.54/100; J=1e-4；%慣量rLoad0 = 150;rLoad2 = 0.13;6.模型已知參數(shù)匯總額定功率：110000W額定轉(zhuǎn)速：5000r/min最大轉(zhuǎn)速：8000r/min一、發(fā)動機模型一、發(fā)動機模型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

13、.9 0.9 0.1 0.1 Axis-change time range:0 50signal-new-custom:二、液力變矩器模型泵輪初始轉(zhuǎn)速IC：1500r/min渦輪初始轉(zhuǎn)速：600r/min泵輪和渦輪部分的慣量：0.01kgm21.模型：在SimDrivleLine 的Utilities中：Connection Port原始特性閉鎖離合器閉鎖控制2.液力變矩器原始特性二、液力變矩器模型Torque ratio：2.2320 1.5462 1.4058 1.2746 1.1528 1.1412 1.1296 1.1181 1.1067 1.0955 1.0843 1.0732 1.

14、0622 1.0513 1.0405 1.0192 0.9983 0.9983 0.9983Speed ratio：0 0.50 0.60 0.70 0.80 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.92 0.94 0.96 0.97Capacity Factor：12.2938 12.8588 13.1452 13.6285 14.6163 14.7747 14.9516 15.1502 15.3748 15.6309 15.9253 16.2675 16.6698 17.1492 17.7298 19.3503 22.1046

15、 29.9986 50.003.閉鎖離合器模型二、液力變矩器模型4.閉鎖控制模型本例采用1-3擋液力工況，四擋閉鎖為機械工況的控制二、液力變矩器模型4.閉鎖控制模型在simulink 中Logic and Bit Operation：二、液力變矩器模型4.閉鎖控制模型在simulink 中Signal AttributesConvert模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型和輸出信號的匹配二、液力變矩器模型Simulink中ContinuousTransfer Fcn模塊4.閉鎖控制模型二、液力變矩器模型三、變速機構模型1.變速箱模型概覽2.兩個行星排模型輸入行星排特征參數(shù)：k1=2.2258輸出行星排特征參數(shù)：k

16、2=1.84三、變速機構模型SimscapeUtilities選擇在子系統(tǒng)模塊的端口位置3.換擋離合器模型Simulink中signal Routing:From模塊Goto模塊Demux模塊三、變速機構模型From模塊Goto模塊Demux模塊1）壓緊力變化規(guī)律的傳遞3.換擋離合器模型三、變速機構模型Goto模塊1擋起步，離合器A和離合器D起步時結合Goto模塊2）離合器A和離合器D3.換擋離合器模型三、變速機構模型3）離合器B、離合器C、離合器E1擋起步，離合器B、C、E起步時不結合四、換擋控制模型Step1：初值1，在t=10s階躍，終值為2Step2：初值0，在t=20s階躍，終值為1

17、Step3：初值0，在t=30s階躍，終值為1Step4：初值0，在t=40s階躍，終值為1擋位gear: 1 2 3 4 5離合器A：1 1 1 0 0離合器B：0 0 1 1 0離合器C：0 1 0 1 0離合器D：1 0 0 0 0離合器R：0 0 0 0 0四、換擋控制模型功能：根據(jù)擋位判斷離合器結合情況，給出壓緊力變化特性四、換擋控制模型Simulink中1）signal Routing:mux模塊2）ContinuousTransfer Fcn模塊四、換擋控制模型五、整車模型 輸入： 驅(qū)動力矩 制動力矩 輸出：車速（km/h） 車輪旋轉(zhuǎn)角速度轉(zhuǎn)換為車速 其中R為輪胎半徑單位：m五、整車模型1.主減速器模型主減速比： 3.2（ ratioForwDrive） 車輛當量的轉(zhuǎn)動慣量：125kgm2（ inertiaVehicle ）不選滾動阻力矩：150 Nm （可用rLoad0 表示）迎風阻力矩：0.13u2（可用rLoad2表示 ） 2.負載模型五、整車模型3.制動轉(zhuǎn)矩模型t:0 44 50value:0 0 1五、整車模型Simulink中sinks:Stop模塊Logic and Bit Operation：小于等于模塊