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文檔簡介
1、1,車輛動(dòng)力學(xué),2,第一章 車輛傳動(dòng)動(dòng)載荷 第二章 傳動(dòng)系部件建模 第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模 第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模 第五章 動(dòng)力傳動(dòng)系扭振(穩(wěn)態(tài))分析 第六章 傳動(dòng)系動(dòng)態(tài)過程分析,主要內(nèi)容,3,第一章 車輛傳動(dòng)動(dòng)載荷,一、靜強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)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(dòng)輪半徑。,式中:,強(qiáng)度:按最大靜載荷計(jì)算取安全系數(shù)。 出現(xiàn)的問題: 1)按最大靜載荷計(jì)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(yàn)取,4,二、動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,疲勞壽命計(jì)算,穩(wěn)定工況時(shí)的載荷:發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)、齒輪
2、嚙合激勵(lì)、 萬向節(jié)激勵(lì)等,非穩(wěn)定工況時(shí)的載荷:起步、加速、換擋、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等過渡過程動(dòng)載,隨機(jī)載荷:道路激勵(lì),第一章 車輛傳動(dòng)動(dòng)載荷,5,三、研究車輛傳動(dòng)動(dòng)載的意義 1) 減小設(shè)計(jì)的盲目性,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、可靠; 2) 在結(jié)構(gòu)上避免共振; 3) 動(dòng)態(tài)過程品質(zhì)。,第一章 車輛傳動(dòng)動(dòng)載荷,6,第二章 車輛傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)系關(guān)鍵部件建模,8,三、力學(xué)模型, 主動(dòng)部分慣量(包括泵輪
3、 及液體的慣量); 被動(dòng)部分慣量(包括渦輪 及液體的慣量); 主動(dòng)部分的輸入轉(zhuǎn)矩; 被動(dòng)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(dòng)系關(guān)鍵部件建模,9,第一節(jié) 液力變矩器建模,四、動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(xì)模型,第二章 車輛傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)圖 b. 行星排示意圖 c. 行星輪受力分析 行星輪系幾何運(yùn)動(dòng)及行星輪受力分析圖,第二章 車輛傳動(dòng)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(dòng)慣量: 齒圈r制動(dòng)時(shí)太陽輪s對其旋轉(zhuǎn)軸線的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:,齒圈r制動(dòng)時(shí)行星架c對其旋轉(zhuǎn)軸線的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: 式中: 為行星架對其旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。, 行星架的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,第二章 車輛傳動(dòng)系關(guān)鍵部件建模,第三節(jié) 齒輪系建模,19,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,輸出轉(zhuǎn)矩平均值1843Nm,最大值3689Nm, 最小值471Nm,一、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩,20,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,二、發(fā)動(dòng)機(jī)外特性模型
6、,21,三、發(fā)動(dòng)機(jī)加減速過程動(dòng)態(tài)模型, 穩(wěn)定工況的轉(zhuǎn)矩; 動(dòng)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(dòng)機(jī)建模,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩:,22,四、發(fā)動(dòng)機(jī)扭振模型,1.單缸發(fā)動(dòng)機(jī)扭振模型, 燃?xì)鈮毫Ω蓴_力矩,曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,23,進(jìn)行傅立葉級數(shù)展開:,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,24,對于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī): 對于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī):,對二沖程發(fā)動(dòng)機(jī): =1,2,3,4 對四沖程發(fā)動(dòng)機(jī): ,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,25, 曲軸連桿機(jī)構(gòu)慣性力激勵(lì)力矩,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)建模,往復(fù)慣性力,26,2. 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)扭振模型,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)發(fā)火順序?yàn)椋?53624,第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)建模,強(qiáng)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(dòng)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(dòng)力傳動(dòng)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(gè)軸(一個(gè)角速度)。 (2) 理論根據(jù):能量不變,第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,30,第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模,(3)建
8、模假設(shè),提出計(jì)算用的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究。 選擇理想化的物理模型,這個(gè)模型應(yīng)正確反映該系統(tǒng)的性質(zhì)。 動(dòng)力傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,31,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,二、車輛傳動(dòng)系統(tǒng)剛體當(dāng)量模型,第四章 傳動(dòng)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(dòng)能用旋轉(zhuǎn)速度為 的慣量的動(dòng)能來代替:,式中:, 車輛直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量; 車輛行駛速度 ; 驅(qū)動(dòng)輪半徑; 驅(qū)動(dòng)輪角速度。,第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模,三、模型主要參數(shù)的確定,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,33,第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,四、傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,35,2.發(fā)動(dòng)機(jī)阻尼系數(shù),計(jì)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(dòng)系統(tǒng)建模, 理論形式阻尼系數(shù)公式:,第一節(jié) 傳動(dòng)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(dòng)慣量。,5.軸段阻尼系數(shù):,第四章 傳動(dòng)系統(tǒng)建模,第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)量模型,37,第五章 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭振分析,一、傳動(dòng)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(dòng)數(shù)學(xué)模型:,無阻尼:,有阻尼:,各階振動(dòng)結(jié)點(diǎn),臨界轉(zhuǎn)速,41,臨界轉(zhuǎn)速,臨界轉(zhuǎn)速圖,42,2.強(qiáng)迫振動(dòng)數(shù)學(xué)模型:,其中,激勵(lì)力矩:,強(qiáng)迫振動(dòng)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(dòng)系動(dòng)態(tài)過程分析,過渡過程仿真內(nèi)容,45,第六章 傳動(dòng)系動(dòng)態(tài)過程分析,46,第六章 傳動(dòng)系動(dòng)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(dòng)
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