AVL-Cruise整车性能计算分析流程与规范

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(2-26)
这样,人们在分析汽车行驶阻力时,不必考虑车轮所受到的滚动阻力偶矩Tf,而只要知道滚动阻力系数就可求出滚动阻力Ff。注意:滚动阻力Ff是无法在受力图上表现出来,只是为了便于计算分析,而引进的一个在数值上等于轮缘地面切向反作用力Fx的值,这将有利于动力学分析。
图2-9是驱动轮在刚性平直路面上等速行驶时的受力分析图。图中Fx2 是车轮驱动力矩Tt 对支承路面作用力在轮缘上的切向反作用力,W2为重力,Fp2是车轴对轮胎中心的水平作用力。则驱动轮受力平衡方程为
双击差速器图标弹出数据窗口,如下:
1.2.8制动器模型建立
鼠标左键选中图标并拖曳至建模窗口,如下图:
鼠标左键双击制动器图标,填出制动器数据窗口,如下图:
1.2.9轮胎模型建立
鼠标左键选中Wheel图标并拖曳至建模窗口,如下图:
鼠标左键双击Wheel图标弹出数据对话框,如下图:
单击Rolling Radius弹出数据对话框,如下图:
3.5、制动滑行工况:此工况可以计算制定车速下整车的制动距离和制动时间。
3.6、计算任务加载方式
前面涉及到的各种计算任务其加载方法是一样的,方法如下:
3.6.1、如下图鼠标右键单击Project弹出子菜单,鼠标左键在子菜单上选中add—Task Folder添加到项目中。
3.6.2、建立完任务夹后,如下图,鼠标右键单击Task Folder弹出子菜单,鼠标左键在子菜单上选中所需的计算任务:比如,全负荷加速时间、等速油耗、爬坡性能、牵引力、制动滑行等。
3.2、等速巡航计算工况
3.2.1、各档位等速油耗计算工况:此工况可以计算出各个档位在设定车速下的等速百公里油耗。
3.2.2、最大车速计算工况:此工况可以计算出整车最大车速。
3.3、爬坡计算工况:此工况可以计算各档位最大爬坡度。
3.4、最大牵引力计算工况:此工况可以计算出各档位的最大牵引力,而且功率平衡图也是这一工况计算得出的。
在桌面或程序中双击AVL-Cruise 快捷图标,进入到AVL-Cruise用户界面,
点击下图所示工具图标,进入模型创建窗口。
进入模型创建窗口
1.2.2 建立整车参数模型
进入模型创建窗口后,将鼠标选中Vehicle Model,鼠标左键点击整车图标,按住左键将图标拖曳到建模区,如下图所示:
双击整车图标后打开整车参数输入界面,根据参数输入要求依次填写数据:
3.1、全负荷加速度计算任务
其中包括三个子任务:
3.1.1、各档位最大加速度计算工况:此工况可以得到各档位下的最大加速度。
3.1.2、起步连续换档加速度计算工况:此工况可以得到起步连续换档到某一车速时的加速时间。
3.1.3、直接档加速度计算任务:此工况可以得到直接档在某一车速下加速到另一车速下的加速时间。
通过选定指定油耗图弹出:Specific Consumptoin Map窗口,在这个窗口里分别输入转速、BMEP、燃油消耗率的对应数据关系。其中BMEP=2*3.14*n(转速)/V(排量)。
1.2.4变速箱模型建立
将变速箱模块拖曳到建模窗口中。
双击图标后弹出变速箱对话框:
1.2.5离合器模型建立
将离合器模块拖曳到建模窗口中。
Climbing Performance图标即可在窗口右侧显示爬坡性能曲线图。
补充:考虑挂车情况下的牵引车建模
考虑挂车情况下的牵引车建模模型如下图所示:
带挂车的牵引车建模模型
挂车参数输入:
考虑挂车的整车风阻是通过公式:
计算得出的。因此,需要输入整车风阻系数、迎风面积和考虑挂车后被挂车挡住减少部分时的风阻系数、迎风面积等,具体参见下图:
单击离合器模块弹出离合器对话框:
单击Pressure弹出压盘力窗口如下图:
1.2.6后桥主减器模型建立
如下图单击鼠标左键弹出Gear Box控制模块,鼠标左键选中Single Ratio并拖曳到建模窗口:
鼠标左键双击Single Ratio弹出主减速器参数窗口:
1.2.7轮间差速器模型建立
鼠标左键将差速器图标拖曳至建模窗口,如下图:
柴油热值
柴油密度
1
参考值:1.25
参考值:0.1
参考值:44000kj/kg
0.82kg/L
2
3
1.2.3.2 发动机外特性曲线输入
按照图示箭头位置单击按钮,弹出外特性输入窗口:
发动机转速与扭矩的关系从外特性数据表中可以直接得到;填写时注意对应关系即可。
1.2.3. 3 发动机万有特性曲线输入
发动机万有特性数据的输入需要注意数据与单位一致;当万有特性数据只有相对油耗(g/kwh)数据时,发动机的万有特性数据输入需要使用Properties选定指定油耗图来输入数据,如下图:
算法三:Function without reference vehicle
根据算法二的公式和推荐值,可以算出以上方程的三个系数,
Constant part:常数项=(m+100)gcf0
Linear part:一次项=(m+100)gcf1/100
汽车静止时,车轮与地面接触区法向反作用力分布是前后对称的,其合力垂直接触面指向轮心(经接触面的车轮中心垂线n-n');当车轮滚动时,以从动轮等速滚动为例,接触区法向反作用力的分布前后不对称,合法向反作用力FZ1向前偏移了一段距离a ,见图2-8。这是因为轮胎与地面接触区的前端处于压缩行程,而后端处于松弛行程,因而接触面前端法向力大于后端法向力。如果将合法向反作用力后移距离a 至车轮中心的垂线n-n',则有阻碍车轮滚动的阻力偶矩Ff1。
(2-27)
由式(3-27),可导出
最大牵引力(N)
初速度50km/h制动距离(mm)
初速度50km/h制动时间(S)
功率储备(最高档加速度m/s2)
制动减速度a=v2/2s(m/s2)



L/100km



等速30km/h
等速40km/h
等速50km/h
等速60km/h
等速70km/h
等速80km/h
综合计算值



等速30km/h
等速40km/h
等速50km/h
等速60km/h
等速70km/h
等速80km/h
综合计算值
注:根据交通部发布的“营运货车燃料消耗限制和测量方法”的规定,营运货车的燃料消耗按照综合油耗计算,其计算公式:
因此,在计算完各档位等苏油耗的基础上要根据以上的权重系数和计算公式进行综合油耗的计算。
4.2、计算图输出:
7.3(2020*3637)
0.92
1.2.3发动机模型建立
进入模型创建窗口后,将鼠标选中Engine Model,鼠标左键点击发动机图标,按住左键将图标拖曳到建模区,如下图所示:
双击发动机图标后打开发动机参数输入界面,根据参数输入要求依次填写数据:
1.2.3.1 发动机参数输入规则
序号
发动机惯量
达到全功率的响应时间
4.2.1、功率平衡图输出:
如下图所示,在Result Manager中左键单击traction force文件夹,在弹出的下拉数据中左键单击
Suumation of Wheel Power即可在右侧显示功率平衡图。
4.2.2、爬坡度曲线图:
如下图所示,在Result Manager中左键单击traction force文件夹,在弹出的下拉数据中左键单击
Author:此处填写计算者,不能用中文,可以用汉语拼音和英文,该软件所有填写参数处均不能出现中文。
Comment:此处填写分析的车型号。
Notice1、Notice2、Notice3:此处填写分析者认为需要注意的事项,比如特殊发动机型号等,没有可
以不填。
1.2.2.1整车参数数据填写规则
序号
驾驶室形式
在各计算任务数据输入时注意选择与计算任务相适应的参数设置。
4、计算结果输出
4.1、计算数据输出
整车模型建立完成,经过检查无误后可以进行计算,计算输出的数据主要有:
输出项目
整车配置
备注



最高车速(km/h)
最大爬坡度(%)
原地起步连续换档至最高车速80%时加速时间
直接档最低稳定转速加速到最高车速80%时加速时间
鼠标左键单击Acceleration Pedal Characteristic弹出数据对话框如下图:
在此对话框中输入加速踏板与油门开启比例的对应关系;通常参考图中给出的数据填写;与此类似,依次点击Clutch Pedal Characteristic和Brake Pedal Characteristic按钮,可以依次弹出离合踏板与离合行程、制动踏板与制动压力的对应关系对话框,其数据填写与加速踏板一样。
单击Rolling Resistance弹出数据对话框,如下图:
滚动阻力参数输入数值表
轮胎与地面的滚动阻力参考滚动阻力参数输入数值表
输入数据。需要注意的是:轮胎模型数据输入完成后,要通过单击Properties弹出的对话框中指定轮胎的位置前、后、左、右,如下图:
1.2.10驾驶员模型建立
单击图标弹出数据对话框,如下图:
风阻系数输入列表:
迎风面积输入列表:
带挂车的牵引车模型虽然可以建立,但是挂车与整车之间的风阻系数、迎风面积、挂车减少后的风阻系数、迎风面积之间的关系却没有试验数据可以支撑,因此建立此详细模型需要一定的数据支持!如果没有详细的挂车模型参数,则仍然借用原有的将挂车等效到牵引头上的简化牵引车模型进行计算,其误差相差不大!
从动轮等速转动时,受力平衡方程为
(2-23)
式中:W1为重力;Fp1为水平推力。
要使从动轮在刚性路面上等速滚动,必须在轮心上作用水平推力Fp1,与接触面的切向反作用力构成力偶矩来克服滚动阻力偶矩Tf1。即
(2-24)
令f=α/r ,则
或 (2-25)
式(2-25)表明,滚动阻力可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比,或单位汽车重力所需之推力。也就是说,滚动阻力等于汽车滚动阻力系数与车轮负荷的乘积,即
纯电动汽车的滚动阻力可以表示为
纯电动汽车的空气阻力可以表示为
纯电动汽车的坡道阻力可以表示为
纯电动汽车的加速阻力阻力可以表示为

将上述方程进行综合得到:
算法一:physical科学算法
只需要知道frontal area:迎风面积,drag coefficient:风阻系数,前轮举升系数,后轮举升系数,该算法往往与实际结果又一定偏差。在有条件的前提下,最好使用下面的算法;
式中的f0,f1,f4推荐范围如下:
SR
HR
SR-M+S
f0
0.0072~0.012
0.0081~0.0098
0.0085~0.012
F1
0.00025~0.0028
0.0012~0.0025
0.0025~0.0034
F4
0.00065~0.002以上
0.0002~0.0004
0.0005~0.001
AVL-Cruise计算分析整车性能的流程与规范
1模型的构建要求
1.1 整车动力性、经济性计算分析参数的获取
收集和整理关于该车的整车配置组件参数数据。主要包括发动机动力性、经济性参数;变速箱档位速比参数;后桥主减速比参数;轮胎参数;整车参数等。具体参数项目见附录1。
1.2各配置组件建模
1.2.1启动软件
算法二:characteristic with reference vehicle
该算法需要将车速和阻力逐个算出来,绘出曲线图:在这里我们假设车辆在平直路面山匀速行驶,其坡道阻力为0,加速阻力为0
则 = +
其关系式为:Ft=(m+100)gc{f0+f1(ua/100)+f4(ua/100)1/4}+
说明
以上是运用Cruise进行模型建立的基本数据输入、模型搭建、计算任务、结果输出等基础知识,部分内容尚未完善,今后会随着计算需求的改变和提高进行及时的修正。
1 汽车的纵向动力学分析
纯电动汽车的行驶方程为
式中, ——驱动力;
——滚动阻力
——空气阻力
——坡度阻力
——加速阻力
纯电动汽车的驱动力可以表示为
迎风面积
风阻系数
备注
1
奇兵车身(平顶)
5.0(1830*2760)
0.7
迎风面积=前轮距*整车高度
2
奇兵车身(高顶)
6.422(1900*3380)
0.75
3
6系、9系平顶车身
6.1(2020*3020)
0.8
重卡风阻系数参考值:0.7-1
4
6系、9系高顶车身
7.0(202ห้องสมุดไป่ตู้*3460)
0.9
5
高顶加导流罩
注意:以上各组件数据的填写除了表明使用参考数据外,其余参数均应以实际数据填写。
2、整车模型的搭建
2.1平板车、自卸车8*4整车模型
各组件模块均拖曳到建模窗口并填好数据后,如下图将各组件按照动力传递的顺序连接起来。
2.2平板车、自卸车6*4整车模型
3、计算任务的设定
根据软件的设计和整车技算的需要,应设定如下计算任务:
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