汽車傳動系的機(jī)電模擬

李志武 劉果 萬江云

摘 要：在我國的汽車行業(yè)中，汽車的傳動系非常的關(guān)鍵，直接影響到汽車的運(yùn)行以及制動，因此我國的汽車行業(yè)非常重視汽車傳動系的設(shè)計以及機(jī)電系統(tǒng)的模擬。文章主要針對汽車傳動系的機(jī)電模擬進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過了解汽車機(jī)電系統(tǒng)的機(jī)電模擬方法來有效的改善目前汽車傳動系的開發(fā)成本，最先限度上降低傳動系的降低成本，提升汽車傳動系的性能。

關(guān)鍵詞：汽車傳動系；機(jī)電模擬；慣性力

中圖分類號：U463.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0070-02

Abstract： In China's automotive industry， the automotive drive train is very critical， which directly affects the operation and braking of the automobile. Therefore， the automotive industry in China attaches great importance to the design of the automotive drive train and the simulation of the electromechanical system. This paper mainly focuses on the detailed analysis of the electromechanical simulation of the automotive drive train. By probing into the electromechanical simulation method of the automobile electromechanical system， the development cost of the current automotive drive train is effectively improved， and the cost reduction of the transmission system is reduced first so as to improve the performance of the automotive drive train.

Keywords： automotive drive train； electromechanical simulation； inertial force

前言

在我國的汽車傳動系設(shè)計以及模擬的過程中，發(fā)動機(jī)的動態(tài)試驗臺非常的關(guān)鍵和重要。在實際的實驗進(jìn)行過程中，發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗臺主要就是通過相應(yīng)的加載裝置來模擬發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中，可能遇到的各種受載情況，根據(jù)受載情況進(jìn)行相應(yīng)的針對性分析。在進(jìn)行發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗的過程中，我們不需要進(jìn)行裝車操作就能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)的各種性能進(jìn)行檢測，最主要的檢測性能有三種，首先是發(fā)動機(jī)的實際運(yùn)行動態(tài)動力性能，其次是發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性能，最后是發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中的排放性能。目前針對這三種動態(tài)特性的研究和分析，能夠有效的提升發(fā)動機(jī)的整體研發(fā)和設(shè)計，同時在經(jīng)濟(jì)性上以及高性能問題上能夠提供非常大的幫助。在發(fā)動機(jī)研發(fā)的過程中，發(fā)動機(jī)動態(tài)測試平臺是一種非常重要并且關(guān)鍵的研發(fā)手段。目前國外先進(jìn)的國家已經(jīng)針對這一手段進(jìn)行更為高效的發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗平臺研發(fā)和試驗。主要采用的加載裝置有三個，首先是交流電形式的電力測功器，其次是直流電形式的電力測功器；最后是靜液壓形式的電力測功器。這些加載裝置在性能上都能夠完全滿足電動機(jī)加載實驗的各項要求，但是在性價比上還是存在一定的缺陷，價格較高，同時在控制的時候也較為復(fù)雜。因此為了研制出性價比較高的電動機(jī)性能研發(fā)平臺，國內(nèi)以及國外的專家，企業(yè)都在進(jìn)行不斷的探索以及研究。需要注意的一點(diǎn)是，我們在進(jìn)行電動機(jī)加載模擬的過程中，完全采用電模擬進(jìn)行，由數(shù)字模型完全的替代汽車的傳動系，這樣就會導(dǎo)致我們在進(jìn)行汽車傳動系研究的過程中，精度非常低，因此模擬的結(jié)果在實際的應(yīng)用中，性能以及穩(wěn)定性上也有一定的缺陷。因此針對這一問題，我們要針對傳動系的模擬方法進(jìn)行創(chuàng)新研究，在保障研發(fā)性能以及質(zhì)量的前提下，保障研發(fā)的成本控制。本文通過進(jìn)口轎車傳動系的動態(tài)研發(fā)試驗為例進(jìn)行機(jī)電方面的模擬介紹。

1 汽車傳動系在進(jìn)行機(jī)電模擬的過程中應(yīng)用的主要原理

在我國進(jìn)行汽車傳動系機(jī)電模擬的時候，主要的模擬圖如下：

通過上圖我們可以發(fā)現(xiàn)，我們在進(jìn)行機(jī)電模擬的時候，使用代用離合器以及代用變速器來替代真實的離合器以及變速器。在機(jī)電模擬的過程中，車輛的實際慣性力主要是由慣性飛輪組進(jìn)行機(jī)電模擬。機(jī)電模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果同實際的數(shù)據(jù)還是有一定的差距，我們在進(jìn)行差距調(diào)整的過程中，主要是通過代替的變速器以及離合器同電力渦流形式的測功器的實際配合來調(diào)整，通過配合的調(diào)整來實現(xiàn)機(jī)電模擬的理想數(shù)據(jù)的達(dá)成。我們在進(jìn)行機(jī)電模擬實驗的過程中實際的前置前驅(qū)動由前置后驅(qū)動來代替。在機(jī)電模擬實驗的時候，發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗臺主要的固定組成部分是由代用變速器以及離合器來組成。我們在進(jìn)行實驗的過程中只需要進(jìn)行發(fā)動機(jī)的有效更換就能進(jìn)行機(jī)電模擬測試。由于我們在進(jìn)行發(fā)動機(jī)動態(tài)加載實驗的時候，采用的是傳動系的相應(yīng)機(jī)電模擬，這一方法同完全點(diǎn)模擬方法相比主要有兩個優(yōu)點(diǎn)，首先是能夠有效的降低電渦流形式的測功器模擬工作強(qiáng)度，其次是能夠有效的適應(yīng)由于響應(yīng)特性差異帶來的缺陷和缺少反托能力帶來的缺陷。

在進(jìn)行機(jī)電模擬的時候，車輛的模擬慣性力由實驗中的代替飛輪進(jìn)行模擬。由于在進(jìn)行機(jī)電模擬的時候，需要模擬的汽車數(shù)量較多，因此飛輪的模擬慣性力矩同實際的車輛慣性力矩有一定的差異，同時由于我們在進(jìn)行機(jī)電模擬的過程中采用的是代替變速器，因此實驗中工的速度變化同實際的汽車速度變化有一定的差距，沒有實現(xiàn)完全一致，上述的兩個差異點(diǎn)就造成了我們在實際的機(jī)電模擬過程中的慣性力矩存在一定的差異，但是我們不需要太過擔(dān)心這一差異會對機(jī)電模擬造成數(shù)據(jù)上的影響，我們可以通過電渦流形式的測功器進(jìn)行相應(yīng)的控制來進(jìn)行差異性的有效補(bǔ)償，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電模擬過程中的慣性力矩的模擬準(zhǔn)確。

在車輛進(jìn)行行駛的時候，主要的加載阻力有三種，首先是車輪的滾動阻力，其次是車輛的爬坡阻力，最后是車輛行駛過程中的風(fēng)的阻力。上述的三種加載阻力同車輪的半徑，車輛的實際速比以及車輛主減速器的實際速比有很大的關(guān)系，同時車輛的形式加載阻力和變速器的實際傳動效率以及變速器的傳輸軸同車輪之間的傳送效率有一定的關(guān)系。我們在進(jìn)行汽車傳動系機(jī)電模擬的過程中，主要的條件為變速器在檔位內(nèi)同時離合器不出現(xiàn)打滑為主要模擬依據(jù)。這個時候我們實驗中使用的代替變速器的實驗速比，代用變速器的實驗傳動效率以及代用離合器的實際傳遞扭矩以及測功器的相應(yīng)制動轉(zhuǎn)矩就是我們需要進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)可能會同實際的車輛傳動系數(shù)據(jù)有一定的差距，但是我們可以通過相應(yīng)的配合關(guān)系來進(jìn)行補(bǔ)償差異處理。我們在進(jìn)行慣性力矩傳動系機(jī)電模擬的時候，主要分成兩個部分，首先是慣性飛輪組的慣性力矩，其次是測功器的慣性力矩，這兩種慣性力矩在機(jī)電模擬的過程中都需要進(jìn)行針對性的測量，給出具體的模擬數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的模擬計算。

2 汽車傳動系在進(jìn)行機(jī)電模擬過程中的實際效果分析

我們通過對進(jìn)口轎車進(jìn)行傳動系機(jī)電模擬實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們可以進(jìn)行相應(yīng)的傳動系機(jī)電模擬，完全電模擬之間的圖像對比，如圖2、圖3。

圖2a、b分別是采用完全電模擬和機(jī)電模擬的測功器理想加載轉(zhuǎn)矩（實線）和實加轉(zhuǎn)矩（虛線）軌跡 。圖3a 、3b 分別是采用完全電模擬和機(jī)電模擬的理想車速（實線）和實際車速（虛線）軌跡。由圖2、圖3可以看出， 采用完全電模擬時， 測功器需工作于反拖的區(qū)域多， 所需的反拖轉(zhuǎn)矩大， 且在整個過程中轉(zhuǎn)矩變化幅度大；而采用混合模擬時， 測功器需工作于反拖的區(qū)域大大減少， 所需的反拖轉(zhuǎn)矩小， 且在整個過程中轉(zhuǎn)矩變化幅度小。這適應(yīng)了電渦流測功器沒有反拖能力和控制響應(yīng)特性差的缺陷， 從而提高了模擬精度。

3 結(jié)束語

通過上文的闡述，我們可以明確的得出，汽車傳動系的機(jī)電模擬在很多的方面能夠改善汽車發(fā)動機(jī)的動態(tài)性能試驗性能。特別是在電電渦流形式的測功器應(yīng)用過程中，更是提升了應(yīng)用效率和應(yīng)用質(zhì)量，同時也改進(jìn)了發(fā)動機(jī)在沒有控制響應(yīng)以及反托能力加入過程中的各種性能缺陷。汽車傳動系的機(jī)電模擬通過實際的應(yīng)用，很好的改善了發(fā)動機(jī)數(shù)字模擬的性能以及準(zhǔn)確性，為我國發(fā)動機(jī)動態(tài)試驗工作提供了非常大的可能，在低成本以及高性能的研發(fā)過程中，奠定了非常扎實的理論基礎(chǔ)以及實踐經(jīng)驗。

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