Разработка динамической модели механической трансмиссии автомобиля с комбинированной энергетической установкой параллельного типа

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

электронное научно-техническое издание
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Эя №ФС 77 — 30 569. Государственная регистрация № 421 100 025. ISSN 1994−0406_
Разработка динамической модели механической трансмиссии автомобиля с комбинированной энергетической установкой параллельного типа # 01, январь 2011
авторы: Селифонов В. В., Нгуен Х. Т.
УДК 629. 113
МГТУ «МАМИ» tuannkcn@yahoo. com
Анализ литературных источников [1−4] показывает, что определение динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля 4×2 с комбинированной энергической установкой (КЭУ) параллельного типа можно выполнять по модели, изображенной на рис. 1.
Рис. 1 — Динамическая модель трансмиссии автомобиля с КЭУ параллельного типа В модели на рис. 1 приняты следующие обозначения: Моменты инерции:
JД — вращающиеся части двигателя, маховика и кожуха ФС-
Jc — сцепления-
— электродвигателя- Jm — коробки передач-
JК — колес с шинами-
-поступательно движущаяся масса автомобиля- Коэффициенты жесткости:
сС — валов и зубьев зубчатых колес коробки передач- сТР — остальных узлов трансмиссии- сш — шин-
Коэффициенты демпфирования ЬС — сцепления-
ЬТР — остальных узлов трансмиссии- Ьш — шин.
Передаточные числа *'-кп — коробки передач- ^ - главной передачи
Ь — от вала электродвигателя до карданной передачи трансмиссии
Моменты
Мд — момент ДВС-
МЭ — крутящий момент электродвигателя в тяговом режиме или момент генератора при зарядке-
и МС, М/ и МССП — моменты трения сцепления, сопротивления качению на ведущих колесах и сумма моментов сопротивления подъему и аэродинамического сопротивления.
Дифференциальные уравнения движения для системы (рис. 1) можно записать в следующем виде:
Зд фд = Мд — Мс,
Зс & lt-Рс = Мс — Мис, З Э Фэ = МЭ — МиЕ,
J 1Э Мтр (1)
Зкп Фкп = Мис + Мш — - ТТТР,
1КП '-о'-кП
ЗК ф К = Мтр — МК — М/,
3А фА = МК — Мссп.
В данной системе — упругие моменты в ветвях трансмиссии автомобиля Мис, МТР, МиЕ, МШ описываются следующими соотношениями:
Мис = Ьс (Фс — Фкп) + Сс (Фс — Фкп X
МиЕ = ЬЭ (Фэ — Фкп-) + СЭ (Фэ — Фкп -X
1кп 1кп (2)
Мтр = Ьтр (^ - Фк) + СТР (рл- - Фк),
'-о'-кП '-о'-кП
Мк = Ьш (Фк — Фа) + сш (Фк — Фа).
где: фд, фЭ, фС, фКП, фК, фА — углы поворота масс ЗД, ЗЭ ЗС, ЗКП, Зк, 3А соответственно
Данную математическую модель можно использовать при исследовании динамических нагрузок в трансмиссии при запуске ДВС с хода, что актуально для автомобилей с гибридной силовой установкой параллельного типа.
Для проверки адекватности разработанной модели проведем исследование динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля с КЭУ при трогании автомобиля с места.
Для обеспечения возможности решения системы уравнений (1) необходимо определить состояние сцепления — находится оно в режиме буксования или замкнуто.
На рис. 2. представлена схема фаз работы сцепления
Здесь: Мс, МСЗ — мгновенный момент трения сцепления и момент, передаваемый сцеплением при замыкании.
& lt-Рд~<-Рс= 0 и
мс & gt-мсз
Буксование Замыкание
мс & lt-мсз
Рис. 2 — Схема переключения состояния работы сцепления Сцепление остается в состоянии замыкания, если МС & gt- МСЗ и (рд -(рС = 0 — в остальных
случаях оно будет буксовать.
Для фрикционного сцепления транспортных машин момент трения сцепления МС может описывать зависимостью [1, 5]:
МС = д -ФС), (3)
где: / - коэффициент трения сцепления- Рпж — усилие, развиваемое на поверхностях трения пружинами нажимного устройства сцепления, Rт — радиус трения.
Следует отметить, что после замыкания увеличение силы РПЖ не влияет на момент, передаваемый сцеплением. При этом момент, передаваемый сцеплением, достигает своего максимального значения МСЗ [5],
Момент МСЗ может быть найден следующим образом:. когда сцепление замыкается, скорость буксования становится равной нулю. Из первого и второго уравнений системы (1) получим:
-1 (мд -мсз)= мсз -миа]мсз = - 2д 2с
1Миа + 1аМд
1Д + 1а
(4)
где: МСЗ — момент, передаваемый сцеплением при замыкании.
Таким образом, в общем случае момент трения сцепления МС в (1) можно записать в следующем виде:
fРПЖRTsign (фд — фС), при буксовании
М"
1 дМ иа + 1аМд
1Д + 1а
, при замыкании
(5)
На рис. 3 показана модель Simulink[7] для расчета динамических нагрузок трансмиссий автомобилей с КЭУ при экстренном разгоне автомобиля с места с приводом ведущих колес от двигателя внутреннего сгорания на сухом асфальте при резком включении сцепления на 2-ой передаче. В качестве модельного образца взята трансмиссия автомобиля со следующими параметрами: 3д=0. 36- Зэ=0. 2- Зс=0. 14- Зкп=0. 2- 3к=13- Л=П5 (кг. м2) — сс=6200- стр=10 000- сш=27000(Нм/рад) — Ьс=3- Ьтр=0- Ьш=800 (Нмс/рад).
| Мисои^ |
ш
¦-н
Step1 Мс_
| Mueout | | Mtpout |
Scope3 ¦
Scope5
|чз
?^с'-с'-реб
Рис. 3 — Имитирующая модель SIMULINK для расчета динамических нагрузок трансмиссий автомобилей с КЭУ Начальные условия для расчета: при 1=0- Мд=70Нм- угловая скорость ДВС ^д0=80(рад/с) — угловая скорость вала сцепления ^с=0(рад/с) — УА=0 км/ч, усилие Рпж задается в виде скачкообразной зависимости:
Г0, при1 & lt- 1С Г0, при1 & lt- 1С
РПЖ Ч0 ^ откуда и (3) ^ М З Чд.
[РПЖ тах, ПРи1 & gt- 1с [Мо тах, ПРи 1 & gt- 1с
где 1с — время включения сцепления- Рпжтах — максимальные усилие, развиваемое на поверхностях трения пружинами нажимного устройства сцепления- МЗ — заданный момент тре-
ния сцепления.
На рис. 4 и 5 представлены результаты расчёта соответственно при Мстах=100 и Мстах=140(Н. м), время включения ФС 1с=0. 2с.
а) б)
Рис. 4 — Зависимость угловых скоростей Wд, wc, заданного момента трения МЗ, момента МС и упругого момента на ведомом валу сцепления Мис (а) и упругих моментов МТР, Мк (б)
от времени при Мстах=100Нм
1600
1400
х 1200
1000
& quot- 600 Ой
1 400 ш 1
200 0
-200
* Ш II!
1


Мгр
[1 V Мис
------- [/к



Время 1с
а) б)
Рис. 5 — Зависимость угловых скоростей Wд, wc, заданного момента трения МЗ, момента МС и упругого момента на ведомом валу сцепления Мис (а) и упругих моментов МТР, Мк (б)
от времени при Мстах=140Нм На рис. 4, а и рис. 5, а представлены зависимости угловых скоростей вала ДВС wд, и ведомого диска сцепления wc, заданного момента трения сцепления Мз, упругого момента на ведомом валу сцепления Мис и момента Мс от времени. С увеличением максимального мо-
мента трения сцепления уменьшается время буксования сцепления. При моменте трения сцепления Мстах=100 Нм время буксования сцепления составляет 1,75 с, а при увеличении Мстах до 140 Нм время буксования сцепления уменьшается до 0,8 с. На рис. 4, б и рис. 5, б представлены результаты расчета упругих моментов в трансмиссиях моста и в колесах.
Вывод
Полученные результаты расчетов динамических нагрузок в трансмиссии при трогании автомобиля с КЭУ с места с приводом ведущих колес от двигателя внутреннего сгорания (рис. 4 — 5) показали соответствие полученных результатов результатам ранее проведенных экспериментов [6]. В частности установлено, что:
1. При трогании автомобиля с места с заданным темпом включения сцепления упругие моменты, возникающие в ветвях трансмиссии автомобиля, являются функцией максимального момента трения сцепления Мстах,
2. После замыкания сцепления (?^1,75 с на рис 4 а. и ?^0,8 с на рис 5.а.), моментМС, передаваемый сцеплением (при этом Мс=МсЗ) приблизительно равен крутящему моменту ДВС.
3. Полученные результаты свидетельствуют о практической приемлемости предложенной динамической модели, что позволяет использовать ее при более сложных расчетах, таких, как определение динамических нагрузок в трансмиссии при запуске ДВС с хода, что актуально для автомобилей с комбинированной силовой установкой параллельного типа.
Список литературы
1. Барский И. Б, Шарипов В. М и др. Сцепление транспортных и тяговых машин. М.: Машиностроение, 1989. 344 с.
2. Альгин В. Б, Павловский В. А. Динамика трансмиссии автомобиля и трактора. Мн.: Наука и техника, 1986. 216 с.
3. И. С. Цитович, В. Б. Альгин. Динамика автомобиля. Мн.: Наука и техника, 1981. 191 с.
4. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия / А. И. Гришкевич [и др.] Мн.: Выш. шк., 1985. 240 с.
5. Селифонов В. В. Автоматические управление сцепления. М.: МАМИ, 1988. 27с.
6. Петров В. А. Автоматические сцепления автомобилей. М.: Машгиз, 1961. 278 с
7. The MathWorks, Inc. 2002 — Simulink Model-Based and System-Based Design.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой