【摘要】隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的認(rèn)識(shí)已不在是簡(jiǎn)單的代步工具，隨著對(duì)汽車性能的理解日益加深，對(duì)汽車動(dòng)力性、舒適性和安全性等要求越來(lái)越高。汽車的動(dòng)力性是汽車各種性能中最基本、最重要的性能，而其中汽車的加速時(shí)間表示汽車的加速能力，是評(píng)定汽車動(dòng)力性的重要指標(biāo)之一，運(yùn)用GT-SUITE軟件可以建立汽車的動(dòng)力學(xué)模式的計(jì)算機(jī)仿真分析參數(shù)化模型，模擬汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)汽車的動(dòng)力性能進(jìn)行仿真分析，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】汽車；動(dòng)力性；超車加速；GT-SUITE；仿真

0.引言

在汽車開(kāi)發(fā)前期，準(zhǔn)確了解的性能對(duì)汽車的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，汽車的動(dòng)力性指標(biāo)作為汽車的重要指標(biāo)之一，對(duì)它的研究是很關(guān)鍵的。在汽車超車時(shí)與被超車輛并行，容易發(fā)生安全事故，所以超車加速能力強(qiáng)，并行行程短，行駛就安全。本文借助GT-SUITE軟件模擬汽車在各檔位的加速情況，用軟件模擬的手段，計(jì)算汽車由某初始速度加速到指定速度所用的時(shí)間，最后計(jì)算和評(píng)估汽車的動(dòng)力性。

1.數(shù)學(xué)模型

要確定汽車的行駛情況，就要掌握汽車沿行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。驅(qū)動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至驅(qū)動(dòng)輪上的力；行駛阻力有滾動(dòng)阻力、空氣阻力、加速阻力和坡度阻力等。其數(shù)學(xué)方程式為：

Ft=∑F

其中Ft為驅(qū)動(dòng)力，∑F為行駛阻力之和。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、變速器的傳動(dòng)比、主減速比、傳動(dòng)效率、車輪半徑、空阻系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積以及汽車的質(zhì)量確定以后，就可以利用上述公式分析在附著性能一定的路面上的行駛性能。即確定在節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)汽車的加速能力等動(dòng)力性能。

2.建立仿真模型

對(duì)于GT-SUIT軟件來(lái)書(shū)，所有的，它們處于同一操作平臺(tái)和同一后處理器，所以對(duì)于它們的操作和后處理是相同的。操作平臺(tái)稱為GT-ISE，對(duì)于不同的軟件模塊來(lái)說(shuō)，它們的操作環(huán)境大致相同，如圖1。

GT-ISE中建立汽車模型有動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)等多種形式，本文研究在動(dòng)力學(xué)模式下對(duì)超車加速進(jìn)行仿真分析。要建立基本的GT-ISE模型，首先要對(duì)汽車從發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪和道路整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系進(jìn)行分析，將所涉及到的模板添加到建模區(qū)中。根據(jù)動(dòng)力傳動(dòng)的過(guò)程，將各個(gè)模板進(jìn)行連接。本次仿真至少應(yīng)包含上述11個(gè)關(guān)鍵零部件。然后根據(jù)汽車動(dòng)力傳動(dòng)過(guò)程和相鄰零部件的關(guān)系連接上述零部件。如圖2所示。

3.參數(shù)化設(shè)計(jì)

在仿真開(kāi)始前要將涉及到的各個(gè)模板進(jìn)行參數(shù)化，這些參數(shù)包含了在數(shù)字模型中所涉及的各個(gè)參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性、變速器的傳動(dòng)比、主減速比、傳動(dòng)效率、車輪半徑、空阻系數(shù)、汽車迎風(fēng)面積以及汽車的質(zhì)量等。

在建立模型時(shí)應(yīng)注意超車仿真時(shí)車輛狀態(tài)和路況特點(diǎn)，為了真實(shí)反映出汽車的加速能力，應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)為全油門加速，阻力設(shè)置上應(yīng)考慮汽車的滾動(dòng)阻力、空氣阻力和道路坡度（應(yīng)為0），汽車的迎風(fēng)面積和風(fēng)阻系數(shù)。

在參數(shù)化設(shè)計(jì)中要注意以下參數(shù)的設(shè)置：發(fā)動(dòng)機(jī)的初始速度，油門負(fù)荷（為100%）；變速器的初始檔位；車體中設(shè)置迎風(fēng)面積、風(fēng)阻系數(shù)、初始速度和仿真結(jié)束時(shí)車體速度（應(yīng)和我們期望仿真的初速度和終速度一致，如從25km/h加速到80km/h） ；輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)；道路中將Road Grade設(shè)置成def或0。

根據(jù)各車輛狀態(tài)的不同，可在在模型中將上述零部件參數(shù)設(shè)計(jì)成變量，只要在“CASE SETUP”中不同的CASE對(duì)應(yīng)不同的變量，整個(gè)仿真就會(huì)按照我們輸入的參數(shù)進(jìn)行。

4.動(dòng)力學(xué)仿真

通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真可以得出所有上述零部件的各種曲線和數(shù)據(jù)，通過(guò)GT-POST，我們可以對(duì)這些曲線和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)需求，我們得出了某SUV車輛在各個(gè)檔位，從不同初速度加速到某終速度的速度曲線。

分析：從曲線中我們還能看出隨著汽車檔位的增加，曲線斜率越來(lái)越小，即汽車的驅(qū)動(dòng)力越小，加速度也越小，符合汽車的實(shí)際加速狀態(tài)。在3檔加速時(shí)從汽車從40km/h加速到60km/h用時(shí)約3秒。

a、從60km/h加速到80km/h用時(shí)4檔約4.5秒，5檔約7秒。

b、高速加速時(shí)，從85km/h加速到105km/h時(shí)4檔用時(shí)約6.5秒，5檔用時(shí)約7.1秒。

上述數(shù)據(jù)表明無(wú)論是低速加速還是高速加速，該汽車動(dòng)力性較強(qiáng)，提速快、用時(shí)短，在超車時(shí)能迅速提高加速度，縮短會(huì)車和超車的時(shí)間，提高行駛安全性。

在對(duì)汽車進(jìn)行分析時(shí)，我們還能得出汽車的加速過(guò)程加速度的曲線、驅(qū)動(dòng)力曲線、阻力曲線和行駛路程曲線等（本文略）。

5.結(jié)論

運(yùn)用GT-SUIT仿真軟件對(duì)汽車的動(dòng)力性進(jìn)行分析，我們可以在汽車開(kāi)發(fā)前期得出汽車的動(dòng)力性能，在開(kāi)發(fā)之初便可為汽車的目標(biāo)性能定位提供依據(jù)，在開(kāi)發(fā)時(shí)可以提高設(shè)計(jì)效率，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，方便開(kāi)發(fā)的并行性和數(shù)據(jù)的管理，同時(shí)，運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以方便地修改設(shè)計(jì)參數(shù)、直觀地觀測(cè)系統(tǒng)各參數(shù)之間的關(guān)系和對(duì)汽車性能的影響，因而可為后期的開(kāi)發(fā)提供參數(shù)改良和性能提高的理論依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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