车辆动力学1－前言＋发动机。课件.ppt

* 车辆动力学 ——传动系统动力学 授课：刘辉 一、传动系统功用 前 言 机械传动 液力机械传动 定轴齿轮传动 行星齿轮传动 按传动方式 按齿轮机构 实现减速增矩； 实现车辆变速； 实现倒车行驶； 必要时切断发动机动力； 利用发动机制动； 拖车起动发动机等。 二、传动系统工况和载荷 稳定工况： 过渡工况： 随机载荷： 起步、加速、换挡等过渡过程离合器、制动器、齿轮等的冲击激励引起的传动系统载荷 发动机激励、齿轮激励、 万向节等稳态激励作用下的传动系统载荷 路面随机激励引起的传动系统载荷 三、研究目的 车辆在动态工况时，分析传动装置承受的最大载荷，用于动强度计算 分析各种动态工况载荷，用于载荷谱设计和疲劳寿命计算 分析稳定工况振动特性， 用于NVH设计 2. 获取真实的载荷特性，用于强度设计 3. 获取最佳的控制策略，保证传动系统动态品质 1. 仿真不同工况，预测系统性能 第三章 发动机建模 第一章 传动系统部件动力学模型 第一章 车辆传动动载荷 一、模型的类型 1.连续时间模型 1）常微分方程 2）传递函数 3）状态方程 第一章 车辆传动动载荷 2.离散时间模型 系统的输入量、输出量及其内部状态量是时间的离散函数（即时间序列）。 离散时间系统 一、模型的类型 第一章 车辆传动动载荷 2.离散时间模型 1）差分方程 2）z函数 3）状态方程 右移差分方程 左移差分方程 一、模型的类型 二、建模方法 1.机理建模 主要是通过理论分析推导方法建立系统模型。 2.实验建模 1）实验数据统计处理：线性插值、样条曲线、最小二乘法 2) 系统辨识法：在一类假设模型中选择一个与实验数据拟合（或逼近）的最好的一种模型。 第三章 发动机建模 n e Me 一、发动机外特性模型 第一节 发动机建模 二、发动机加减速过程模型 —— 稳定工况的转矩； —— 动态工况转矩下降量； —— 转矩降低系数， ＝0.07～0.09 。 式中： 发动机动态输出转矩 1. 2. 第三章 发动机建模 输出转矩平均值1843Nm，最大值3689Nm, 最小值471Nm 平均转矩 波动转矩 + 发动机输出转矩 = 三、发动机动态转矩模型 ① 燃气压力干扰力矩 曲柄连杆机构受力分析 三、发动机动态转矩模型 1.单缸发动机激励 ② 曲轴连杆机构惯性力激励力矩 第三章 发动机建模 往复惯性力: 单缸合成力矩： 三、发动机动态转矩模型 2. 多缸发动机激励 发动机多缸激励力矩 三、发动机动态转矩模型 均匀发火发火间隔角 例：已知四冲程六缸发动机发火顺序为：1－5－3－6－2－4 四冲程： /缸数 二冲程： /缸数 * 1.微分方程 其中u(t)是输入量，y(t)是输出量， （一般情况下）n=m 注意：在系统的微分方程中只有一个输入量和一个输出量。 物理意义明确 适用于线性和非线性系统 原则上可以得到解析解 求取复杂系统的微分方程困难 不利于系统的综合设计 微分方程描述了系统输入输出量的关系，但不能反映系统内部状态的变化。 2.传递函数 1）传递函数只是用于线性、定常和集中参数系统； 2）传递函数只与系统的结构参数有关 3）系统的传递函数等于系统的单位脉冲响应的拉普拉斯变换，或等于输入量与输出量的拉普拉斯变换之比； 4)系统的高阶微分方程模型与传递函数之间有着十分简单的相互转换关系。 5)一般情况，传递函数是s的有理函数，即传递函数的分子和分母均为s的多项式，分母的阶次大于分子的阶次。 传递函数不能反映系统内部转台的变化； 7)当系统中包含有纯延时环节时，采用传递函数 3.状态方程 状态变量：系统的状态变量是指能够完全描述系统行为的最小的一组变量。 1）状态变量的选择不是唯一的； 2）状态方程模型适用于线性和非线性系统的描述； 3)与微分方程相比，状态方程更易于计算机实现。 * 其中u(t)是输入量，y(t)是输出量， （一般情况下） 注意：在系统的微分方程中只有一个输入量和一个输出量 物理意义明确 原则上可以得到解析解，求取复杂系统微分方程困难 微分方程描述了系统输入输出量的关系，但不能反映系统内部状态的变化。 状态变量：系统的状态变量是指能够完全描述系统行为的最小的一组变量。 状态向量是一组独立的变量 状态变量的选择不是唯一的； 状态方程模型适用于线性和非线性系统的描述； 与微分方程相比，状态方程更易于计算机实现。 * 其中u(t)是输入量，y(t)是输出量， （一般情况下） 注意：在系统的微分方程中只有一个输入量和一个输出量 物理意义明确 原则上可以得到解析解