基于MATLAB的汽车仿真.docx

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1、东北大学仿真实验：基于simulink的汽车仿真姓名：张冬磊＿＿＿＿＿＿＿＿班级：自动化1309班＿＿＿＿学号：＿＿＿＿＿＿＿日期：2015.11.3＿＿＿＿＿＿离合器充油特性对车辆起步性能的影响一、实验目的基于simulink仿真系统建立车辆起步过程的仿真，仿真模型包括，发动机、主离合器、车体、路面阻力等。通过仿真结果分析,讨论离合器充油特性对车辆起步性能的影响。起步性能是车辆性能的一个重要指标，仿真是研究其动态过程的重要方法.研究车辆动力换挡离合器充油过程动态特性及其影响因素．建立充油过程动态数学模型并进行仿真，形成一个功能独

2、立的模型部件，再将各个模型部件组合在一起，从而建立起系统模型。二、实验工具MatlabSimulink三、实验步骤1、建立车辆起步的数学模型2、建立发动机的简化模型3、建立离合器的简化模型4、建立车体动力学简化模型5、建立地面阻力简化模型6、建立车辆起步过程模型7、建立仿真实例8、实验结论四、实验内容1、车辆起步过程的数学模型车辆起步过程复杂，涉及的部件很多，是一个多质量，多阻尼的非线性系统,根据模块化建模的思想，将一个大的复杂系统分解成若干个子系统，再根据研究的对象和边界条件确定各个子系统之间的关系。对于车辆起步过程可以根据车辆

3、各部件的功能和联系分成发动机、主离合器、变速器、车体和路面子系统等。2、发动机的简化模型发动机的工作过程复杂，动态过程难以用一个数学方程式来表达，一般用实验的方法得到发动机在不同油门开度，不同转速下的转矩数据，再根据实验的数据，用数学插值的方法得到发动机的稳态模型形成一个转速，油门开度和发动机输出转矩的查询表，仿真时只要给定油门开度和发动机的转速就可以通过查表得出相应的发动机的转矩值，但查表得出的是发动机的稳定值，发动机的动态模型可以简化为一个扭矩发生器和一个转动惯量，其动力学方程式简化为：Iedwedt=Te-Tc(1)式中为I

4、e发动机的等效转动惯量，Te为发动机的输出扭矩，Tc为离合器传递的扭矩，we为发动机的输出轴角速度。功能模块系统车辆起步动力学系统￪离合器发动机变速器路面车体￪￪￪￪￪3、湿式主离合器的简化模型假设各摩擦片的间隙均匀，结合过程中，活塞在油压的作用下向前运动，与摩擦片接触后结合成一体再向前运动，离合器结合过程可以分为3个阶段：（1）消除摩擦片的间隙。（2）摩擦片间隙基本消除，主被动片间开始磨滑，充油压力缓慢上升，车辆开始起步。（3）离合器的主被动片已基本同步，充油压力迅速上升到系统压力。忽略油道阻力、温度、压力油的泄漏等影响因素可建

5、立起湿式离合器结合过程的数学模型。离合器结合第1阶段的微分方程为:（m+▲m）x+Bx+k(x0+x)=F(2)离合器结合第2,3阶段的微分方程为:Mx+Bx+k(x0+x)=F(3)式中m为活塞的质量，▲m为变动部分的质量,M为活塞、主动片和被动片的总质量,k为回位弹簧的刚度，x0为弹簧的初始压缩量，x为活塞的位移，B为阻尼系数，F为油压的作用力，分为静油压和旋转油压。离合器结合递扭矩计算公式如下:Te=nudReFh(4)式中Fh为摩擦片的回复力，n为摩擦副数，ud为动摩擦系数,可取为:ud=0.1309exp(-0.･▲w)

6、Re为等效的半径,即将所有的摩擦力都换算为作用在这个半径上。4、车体的动力学模型车辆起步过程中，变速器的传动比不变。将变速器、后桥、侧减速、车轮部分的惯量和车体平移质量等效到离合器输出端，忽略传动系的齿轮、轴承等的摩擦力、间隙、弹性、轴的扭转振动等因素的影响，其动力学方程为：Ib=dwbdt=Tc-Tdi(5)式中Ib为车体平移质量和车轮，变速器，侧减速等部分的惯量等效到变速器的输出轴的等效惯量，Td为起步过程中受到的外界阻力等效到变速器输出轴上的转矩值，wb为离合器输出轴的角速度，i为离合器输出轴到车轮总减速比。5、路面阻力模型

7、根据车辆行驶的平衡方程式，可以得出车辆起步加速过程的动力学方程式：Ft=Fy+Fw+Fj(6)式中Ft为牵引力，Fy为坡道阻力，Fj=δmdvdt为加速阻力,δ为质量换算系数,根据经验公式得δ=1.03+0.03t2，Fw为迎风阻力。6、车辆起步过程的评价指标（1）冲击度指标冲击度定义为车辆纵向加速度的变化率，一般该值不超过10m/s3j=dαdt=dv2dt2(7)式中j为冲击度指标，单位：m/s3；α为车体的纵向加速度。（2）离合器的寿命指标离合器工作时主被动片存在磨滑，导致离合器结合过程中产生大量的热，并使离合器摩擦片磨损严

8、重，大大影响离合器的寿命。W=01Tc(t)ωe(t)dt+12Tc[ωe(t)-ωb(t)]dt(8)式中t1为从离合器开始结合到传递的扭矩刚好可以克服地面阻力的时间，t2为从离合器开始结合到离合器主被动片同步的时间，Tc（t）为离合器传递的扭矩