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(dòng)系非常的關(guān)鍵，直接影響到汽車的運(yùn)行以及制動(dòng)，因此我國的汽車行業(yè)非常重視汽車傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)以及機(jī)電系統(tǒng)的模擬。文章主要針對(duì)汽車傳動(dòng)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(dòng)系的開發(fā)成本，最先限度上降低傳動(dòng)系的降低成本，提升汽車傳動(dòng)系的性能。

關(guān)鍵詞：汽車傳動(dòng)系；機(jī)電模擬；慣性力

中圖分類號(hào)：U463.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(dòng)系設(shè)計(jì)以及模擬的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)非常的關(guān)鍵和重要。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)主要就是通過相應(yīng)的加載裝置來模擬發(fā)動(dòng)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(duì)性分析。在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的過程中，我們不需要進(jìn)行裝車操作就能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行動(dòng)態(tài)動(dòng)力性能，其次是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)性能，最后是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的排放性能。目前針對(duì)這三種動(dòng)態(tài)特性的研究和分析，能夠有效的提升發(fā)動(dòng)機(jī)的整體研發(fā)和設(shè)計(jì)，同時(shí)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(dòng)機(jī)研發(fā)的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)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(duì)這一手段進(jìn)行更為高效的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)平臺(tái)研發(fā)和試驗(yàn)。主要采用的加載裝置有三個(gè)，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(dòng)機(jī)加載實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)要求，但是在性價(jià)比上還是存在一定的缺陷，價(jià)格較高，同時(shí)在控制的時(shí)候也較為復(fù)雜。因此為了研制出性價(jià)比較高的電動(dòng)機(jī)性能研發(fā)平臺(tái)，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(dòng)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(dòng)系，這樣就會(huì)導(dǎo)致我們在進(jìn)行汽車傳動(dòng)系研究的過程中，精度非常低，因此模擬的結(jié)果在實(shí)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(duì)這一問題，我們要針對(duì)傳動(dòng)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(dòng)系的動(dòng)態(tài)研發(fā)試驗(yàn)為例進(jìn)行機(jī)電方面的模擬介紹。

1 汽車傳動(dòng)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(dòng)系機(jī)電模擬的時(shí)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(shí)候，使用代用離合器以及代用變速器來替代真實(shí)的離合器以及變速器。在機(jī)電模擬的過程中，車輛的實(shí)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(shí)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(shí)際配合來調(diào)整，通過配合的調(diào)整來實(shí)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(shí)驗(yàn)的過程中實(shí)際的前置前驅(qū)動(dòng)由前置后驅(qū)動(dòng)來代替。在機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)的過程中只需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，采用的是傳動(dòng)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(gè)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(shí)候，車輛的模擬慣性力由實(shí)驗(yàn)中的代替飛輪進(jìn)行模擬。由于在進(jìn)行機(jī)電模擬的時(shí)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(shí)際的車輛慣性力矩有一定的差異，同時(shí)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(shí)驗(yàn)中工的速度變化同實(shí)際的汽車速度變化有一定的差距，沒有實(shí)現(xiàn)完全一致，上述的兩個(gè)差異點(diǎn)就造成了我們在實(shí)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(huì)對(duì)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(shí)候，主要的加載阻力有三種，首先是車輪的滾動(dòng)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(shí)際速比以及車輛主減速器的實(shí)際速比有很大的關(guān)系，同時(shí)車輛的形式加載阻力和變速器的實(shí)際傳動(dòng)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(dòng)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(shí)離合器不出現(xiàn)打滑為主要模擬依據(jù)。這個(gè)時(shí)候我們實(shí)驗(yàn)中使用的代替變速器的實(shí)驗(yàn)速比，代用變速器的實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)效率以及代用離合器的實(shí)際傳遞扭矩以及測功器的相應(yīng)制動(dòng)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(huì)同實(shí)際的車輛傳動(dòng)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(dòng)系機(jī)電模擬的時(shí)候，主要分成兩個(gè)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(duì)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(jì)算。

2 汽車傳動(dòng)系在進(jìn)行機(jī)電模擬過程中的實(shí)際效果分析

我們通過對(duì)進(jìn)口轎車進(jìn)行傳動(dòng)系機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們可以進(jìn)行相應(yīng)的傳動(dòng)系機(jī)電模擬，完全電模擬之間的圖像對(duì)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(shí)線）和實(shí)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(shí)線）和實(shí)際車速（虛線）軌跡。由圖2、圖3可以看出， 采用完全電模擬時(shí)， 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(gè)過程中轉(zhuǎn)矩變化幅度大；而采用混合模擬時(shí)， 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(gè)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(dòng)系的機(jī)電模擬在很多的方面能夠改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)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(shí)也改進(jìn)了發(fā)動(dòng)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(dòng)系的機(jī)電模擬通過實(shí)際的應(yīng)用，很好的改善了發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字模擬的性能以及準(zhǔn)確性，為我國發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)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(shí)的理論基礎(chǔ)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王小軍.電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配及動(dòng)態(tài)特性研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2013（5）：66-67.

[2]王翔.基于多目標(biāo)遺傳算法的純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2013（12）： 58-59.

[3]王東亮.汽車動(dòng)力傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性分析和抗扭設(shè)計(jì)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014（05）：78+79.