2014车辆动力学1-第一章-概述第二章-1-发动机

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1、第一部分：动力传动系统动力学授课：刘辉lh@bit.edu.cn车辆动力学2014重点学习内容主要参考书：陈荫三、余强译.汽车动力学.清华大学出版社，2009项昌乐.装甲车辆传动系统动力学.国防工业出版社，2007张策.机械动力学（第二版）.高等教育出版社，2008李润方，王建军.齿轮系统动力学.科学出版社，1997动力传动系统部件动力学建模动力传动系统线性/非线性振动力学建模动力传动系统动态过程动力学建模一、研究范围2.动力传动系统振动分析，获取稳态工况振动特性用于系统动态设计，如结构动强度设计、零部件疲劳设计、减振降噪设计（稳定工况）3.基于模型的控制仿真，用于

2、控制策略设计和优化，如换挡控制、能量管理、动力协调控制等系统典型工况（如循环工况）性能仿真，进行动态性能预测，如加速性、经济性等（动态工况）第一章绪论二、动力传动系统工况和激励稳定工况：过渡工况：发动机转矩、路面负载、齿轮啮合力、摩擦元件摩擦转矩等发动机动态激励、路面随机激励、齿轮系统内部动态激励等第一章绪论振动力学一般力学车辆起步、换挡、加减速等匀速行驶基于牛顿第二定律或拉格朗日方程建立数学模型加速过程主轴输出转矩三、集中质量系统数学模型数字仿真模型1.建模方法拉格朗日方程：其中u(t)是输入量，y(t)是输出量，注意：在系统的微分方程中只有一个输入量和一个输出量

3、。1）常微分方程三、集中质量系统数学模型2.数学模型例1：n维状态向量m维输入向量r维输出向量x0是状态初始向量2）状态方程对线性系统，多变量输入、输出系统三、集中质量系统数学模型状态方程特点：状态变量：是一组独立的变量；状态变量的选择不是唯一的；状态方程模型适用于线性和非线性系统的描述；与微分方程相比，状态方程更易于计算机实现。三、集中质量系统数学模型2）状态方程非线性时变系统:非线性定常系统:线性时变系统:线性定常系统:三、集中质量系统数学模型2）状态方程求系统最高阶的导数，即将微分方程写成如下形式：作如下变换：将微分方程转换为一阶常微分方程形式：写出如下每一个

4、变量的一阶常微分方程：常微分方程转换为状态方程三、集中质量系统数学模型例2：三、集中质量系统数学模型取状态变量为写出状态方程并写成矩阵形式。三、集中质量系统数学模型例3：例4：写出状态方程。u——输入y——输出线性定常系统:三、集中质量系统数学模型例5：状态方程的Simulink模型状态方程的Simulink模型线性定常系统:三、集中质量系统数学模型例5（续）：状态方程的Simulink模型非线性系统三、集中质量系统数学模型例6：零初值条件：t=0时，y(0)=0,u(0)=0适用于线性、定常和集中参数系统；与系统的结构参数有关；传递函数不能反映系统内部状态的变化。

5、3）传递函数三、集中质量系统数学模型例7：微分方程传递函数3）传递函数三、集中质量系统数学模型传递函数模型的Simulink模型三、集中质量系统数学模型有限元模型、多体动力学模型、刚柔耦合动力学模型等动力传动系统其它类型模型第二章动力传动系统部件动力学模型发动机动力学模型液力变矩器动力学模型离合器动力学模型齿轮系统动力学模型第三章发动机建模neMe一、发动机转矩特性模型转矩外特性曲线全程调速两极调速第一节发动机动力学模型二、发动机加、减速过程模型——发动机转矩；——负载转矩；——转矩降低系数，0.07～0.09s2/rad。式中：发动机动态模型：1.2.三、发动机动

6、态转矩模型平均转矩波动转矩+发动机动态转矩=三、发动机动态转矩模型内燃机工作循环：进气行程、压缩行程、做功行程，排气行程1.曲柄连杆机构模型上止点下止点活塞行程曲柄半径三、发动机动态转矩模型2.曲柄连杆机构曲柄连杆机构简图曲柄连杆V型并列式直列式横坐标：V（气缸容积）或者α（曲轴转角）纵坐标：p（气缸内气体压力）三、发动机动态转矩模型内燃机示功图①燃气压力激励力矩3.中心曲柄连杆机构作用转矩（单缸）内燃机工作循环：进气行程、压缩行程、做功行程，排气行程曲柄连杆机构受力分析三、发动机动态转矩模型4.中心曲柄连杆机构作用转矩（单缸）作用在活塞的气体压力：气缸内气体压力曲

7、轴箱压力活塞直径①燃气压力激励力矩②往复惯性力激励力矩第三章发动机建模往复惯性力:三、发动机动态转矩模型三、发动机动态转矩模型中心曲柄连杆机构运动分析曲柄连杆比：活塞位移：x②往复惯性力激励力矩第三章发动机建模往复惯性力:三、发动机动态转矩模型第三章发动机建模三、发动机动态转矩模型③单缸发动机激励力矩：2000r/min4200r/min2.多缸发动机激励三、发动机动态转矩模型针对不同的四冲程发动机扭矩曲线稳定工况下的曲轴角速度四冲程均匀发火间隔角：/缸数1）输出转矩：矢量叠加，按发火间隔角合成2.多缸发动机激励发动机输出转矩三、发动机动态转矩模型例1：已知四冲