汽车整车动力性仿真计算.docx

汽车整车动力性仿真计算 1动力性数学模型的建立 汽车动力性是汽车最基本、最重要的性能之一。汽车动力性主要有最高车速、加速时间 t及最大爬坡度。其中汽车加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响， 而最高车速与最大爬坡度表征汽车的极限行驶能力。根据汽车的驱动力与行驶阻力的平衡关 系建立汽车行驶方程，从而可计算汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。其中行驶阻力 （孔）包括滚动阻力七、空气阻力七X、坡度阻力HSt和加速阻力Fb。 根据图1就可以建立驱动的基本方程，各车节之间的连接暂时无需考虑。而车辆必须分 解为总的车身和单个车轮。节点处只画出了 X方向的力；Z方向的力对于讨论阻力无关紧要， 可以忽略。 图1 图1 （a）车辆，车轮和路面；（b）车身上的力和力矩； （c）车轮上的力和力矩；（d）路面上的力 如果忽略两个车节间的相对运动，根据工程力学的重心定理，汽车（注脚1）和挂车（注 脚2）的车身运动方程为： (1)(m1 + m2)x = -F - (G1 + G2)sin a+^ (1) j=i 其中气和气是车节的车身重量，m』Wm2它们的质量，a是路面的纵向坡度角，￡ X. 是n车轴上的纵向力之和，F是空气阻'力。 其中气和气是车节的车身重量，m』Wm2它们的质量，a是路面的纵向坡度角，￡ X. 是n车轴上的纵向力之和，F是空气阻'力。2 ] 由图1(c)，对第j个车轴可列出方程 m x = - X + F 一 G sin a Rj Rj j xx Rj J ip = M 一 F r 一 F e Rj Rj Rj x j zj j Grj是该车轴上所有车轮的重量，mR是它们的质量 七是在轮胎印迹上作用的切向力之和，，F可是轴荷，Mr. (2) (3) JRj是绕车轴的车轮转动惯量之和， 是第j个车轴上的驱动力矩。 如果假设车轴的平移加速度x和车身的加速度x相等，由式(1)到式(3)在消去力X 和F以后就得到方程 Rj (m + m +￡m )x + ￡Jp i 2 Rj r Rj = ￡Mj - (G + G +￡g )sin a - F -￡ r 1 2 Rj 引进总质量和总重量(力) j=1 m + m + ￡m = m 1 2 Rj j =1 G + G +￡G , = G = mg j=1 把车轮角加速度转化为平移加速度x，即得到 ￡M ￡T J 乙—Rj = (m + 乙一,j=1rjRj‘我们称之为 Fr =￡f ； j=i j 代入式(5)，则整车的滚动阻力为 —Rj = (m +rj=1 j右边是由4项阻力组成 1)滚动阻力 - e - ?一一 令f = ~r，f为阻力系数 rj Lx j=1 e F -r zj r j r) X + G sin a + F Lx e + J F r zj r j=i j (4) (5) (5 (5-1) j=1 还常常进一步假定，所有车轮(尽管比如各个车轮胎压不同)的滚动阻力系数相等，又因为 所有车轮轮荷与.之和等于车重G,如果车辆行驶在角度为a的坡道上，则轮荷之和等于 Gcosa (参看图1)，这样，式(5-1)可改写为 F = f ￡ F F = f ￡ F = fG cos a x=1 因为道路上的坡度较a不是很大，整车滚动阻力因而近似于整车车轮阻力 Fr f 厂 C a Lx = 21D15 ua 3)上坡阻力 F = G sin a St 在式(4)中的G sin a项用以表示上坡阻力 F = G sin a (7-1) St 参看式(7)。如果我们用tan a以及等价的值p来取代sin a，那么上述表达式就更为直 2)空气阻力 (5-2) (6) (7) 观了。这里p是坡度，即 sin a w tan a = p （7-2） 用tan a取代sin a ,在a小于17。，所带来的误差不会超过 5%。这对应的坡度 p = 0.30 = 30%。 由上述两式，可列出 Fs = Fs = Gp F = （m + ￡ —Rj- ）x j=1 j j 为使车辆加速，按式（8），必须可续“加速阻力” 4）加速阻力 (7-3) (8) （8-1） 它包括质量m=G/g的平移加速度和转动部分￡j旷rR的旋转加速度。 它包括质量m=G/g的平移加速度和转动部分￡j 知Z2tP 知Z2 tP4! 图2加速阻力必须考虑的转动质量 总的转动质量的加速力矩是J g + J g，其中注脚1指前轴，注脚2指后轴。对于 R1 R1 R 2 R 2 非驱动的前轴，其转动惯量J = J是由两个轮胎、车轮轮毂和制动器的转动惯量组成，这 些部件以相同的角速度旋转g = gR。后轴转动惯量j于此不同，不仅包括以角速度g旋 转的轮胎、轮毂、制动器和半轴的转动惯量「，而且也包括分