《汽车整车分析GT-DRIVE的介绍和应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车整车分析GT-DRIVE的介绍和应用（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、- 1 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 整车性能分析 GT-DRIVE 的简介及应用主要内容 GT-DRIVE 简介适用车型主要应用操作方法简介GT-DRIVE 是GT-SUITE 系列软件的重要组成部分，GT-SUITE 是美国 Gamma Technologies公司开发的汽车仿真分析软件；用于车辆设计参数的分析、各种运行情况下的耗油量和噪声的计算，同时还可以用于发动机性能评估、冷却系统性能评估等；GT-POWER ：发动机的性能，声学及控制系统模拟分析等；GT-DRIVE ：车辆及动力传动系统系统模拟分析等；GT-VTRAIN ：配气机构的运动学、动力学、摩擦
2、学分析等；GT-COOL ：发动机热量管理及冷却系统分析等；GT-FUEL ：喷射系统压力及流体动力学分析等；GT-CRANK ：曲轴动力学、动平衡及轴承分析等 适用车型根据驱动方式分类：前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动等根据用途分类：轿车、越野车、货车（可带挂车）等根据变速器分类：MT、AT、CVT 新概念车：混合动力车（HEV ）、燃料电池车、纯电动车等 主要应用车辆 /发动机的性能匹配循环工况模拟- 燃油经济性和排放发动机 / 传动控制系统仿真发动机 - 变速器 -车辆动力性能传动系统的部件设计和匹配传动系统的扭振、驾驶性能、制动性能、牵引能力 操作方法GT-DRIVE 是基于面向对象技术编
3、写的，与GT-SUITE 的其它软件拥有相同的软件界面GT-ISE ；从模型图的建立、运行，到数据的后处理，GT-DRIVE 的操作都是在 GT-ISE 中进行，使用方法简便、高效；- 2 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 GT-DRIVE 的界面如下图所示，主要组成部分包括：菜单、工具栏、建模区域、数据库、模型管理器等。基于 GT-DRIVE 的牵引车整车性能及动力装置匹配分析1 前言在汽车的研制过程中利用合理的理论建立正确的数学模型和力学模型，利用模拟计算的研究方法研究部件性能的各参数对整车性能的影响效果以及各个参数之间的相互影响关系，不仅能及时发现设计中的问题，
4、预见整车的性能水平，并且能大大缩短研制周期，避免不必要的错误和损失。牵引车一般由牵引头和挂车两大部分组合而成，适用于大宗货物和集装箱的中长途运输。本文介绍了牵引车的性能分析方法，并应用车辆性能计算原理对一款牵引车的性能和动力装置匹配进行了分析。- 3 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 2 车辆性能和动力匹配分析原理21 发动机性能参数的修正发动机制造厂提供的发动机特性曲线，有时是在实验台上未带水泵，发电机等条件下测得的，带上全部附件设备时发动机的特性曲线称为使用外特性曲线。一般汽油机的使用外特性的最大功率比外特性最大功率小15%；货车柴油机约小5%；轿车与轻型汽车柴油
5、机约小10%。发动机工作性能受环境压力，温度和相对湿度影响。发动机在非标准状况下运转时，其有效功率及燃油消耗率应修正到标准环境状况。公式（ 1）（ 3）完成实测状况、标准状况及实用现场状况发动机性能数据间的修正转换1。0eeaPP(1) )11)(1(7.0mkka(2) qcenmswsw TTTTpappapk)()() .(00000(3) Pe现场环境下的有效功率Pe0标准环境下的有效功率swp现场环境状况下饱和蒸汽压0swp标准环境状况下饱和蒸汽压T现场环境状况下的环境温度T0标准环境状况下的环境温度a可调油量法功率校正系数k指示功率比m机械效率p现场环境状况下的大气压Tc中冷器冷却
6、介质进口温度Te0标准环境中冷器冷却介质进口温度0标准环境状况下的相对湿度p0标准环境状况下的大气压m,n,q功率校正系数现场环境状况下的相对湿度22 车辆性能的基本计算公式2.2.1 燃油经济性计算燃油经济性通常用等速燃油经济性表示，即等速行驶100km 所消耗的燃油量，L/100km 。设牵引车以速度Ua (km/h) 等速行驶在平直的路上，此时阻力功率为P（KW ）2。则等速百公里油耗 sQ为：gubPQas.02.1.(4) b燃油消耗率g/(KW.h) 为燃油的密度（kg/L）g 为重力加速度（m/s2）2.2.2 最大爬坡度计算- 4 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20
7、094152 最大爬坡度满足tkka eIIfRGT.)sincos.(10maxmax max(5) Ga 整车重量(N) Rk轮胎滚动半径(m) f 轮胎滚动阻力系数max 牵引车最大爬坡角t牵引车传动系效率1kI汽车变速器第一档速比0I汽车驱动桥速比maxeT 牵引车最大转矩（Nm）2.2.3 动力性计算初速度加速到末速度，其中各工况参数可由下列公式求得3：kki eiRkIIun.377.0)(.0(6) 15.21.2 aD wuACF(7) ktkei tRkIITF).(.0(8) aawt tGGfFFa.81.9(9) 22max max)( )(.eiMMppe eeinn
8、 nnTTTT(10) tauuiii. 6.31(11) 2 1.5 .06.3tatussii ii(12) Te发动机有效转矩(Nm) Temax发动机最大有效转矩(Nm) Tp 发动机额定功率对应的转矩(RPM) MnM发动机最大转矩对应的转速(RPM) pn发动机额定功率对应的转速(RPM) ia车辆加速度(m/s2)ein各档发动机转速(RPM)iu各档车速 (km/h)Ft 车辆驱动力 (N) Fw 车辆空气阻力(N) t计算时所取时间间隔(s) iu, 1iu第 i个时间间隔前后车速(km/h) 1,iiss第 i 个时间间隔前后行驶距离(m) CD 空气阻力系数A迎风面积（
9、m2）3 车辆性能计算分析实例待分析牵引车的基本参数如下：整车外形尺寸 （长宽高） ：624024953380mm ；轴距： 3600mm ；整备质量： 7300kg；列车总质量：42995kg； 空气阻力系数： 0.65； 车辆迎风面积： 6.9m2； 发动机排量 : 8.82L、 标定功率 / 转速 : 243/2200kW/ rpm、 最大扭矩 / 转速：1400NM/1200怠速转速 :700rpm 、最低稳定转速:650rpm ；变速箱各档速比：12.42: 8.29:6.08: 4.53: 3.36: 2.47: 1.35: 1.0 ；主减速器速比:4.625；- 5 -车辆 CA
10、E 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 轮胎滚动阻力系数：0.007。整车仿真分析模型如下图：图 1 牵引车仿真分析模型31 车辆基本性能整车性能分析首先要根据整车和部件性能数据建立整车仿真分析模型和部件参数文件，其次建立仿真工况，包括路况、加速实验及爬坡实验，最后展开整车性能分析。利用GT-DRIVE 得到整车燃油经济性和动力性方面的性能。表一：牵引车整车基本性能类别仿真分析项目技术要求分析结果实验结果动力性50km/h 初速度滑行距离（m ）7001277.27 1280.8 最高车速 (km/h)9495.2 95.4 直接档从 30 km/h 加速到 70km/h(s)85.8
11、6 87.97 起步连续换档加速至70km/h(s)73.7 71.54 最大爬坡度 % 27 30.9 最大加速度 (m/s2) 2.97 - 6 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 燃 油 经 济性(L/100km) 等速 百公里油 耗40km/h 26.05 25.78 50km/h 27.61 26.94 60km/h 29.14 30.48 70km/h 31.73 30.80 80km/h 34.63 33.41 90km/h 38.57 38.95 整车性能仿真分析需要系统的车辆数据文件，本项目所提供的仿真分析数据不够系统，对于未提供的数据，分析过程中采用
12、了同类型车辆的部件参数作参考。分析结果不可避免存在一定的误差，但在各个参数之间的相互影响关系分析及预见整车的性能水平方面有积极参考意义。32 车辆动力装置匹配汽车的动力性和燃料经济性与发动机和传动系的参数选择匹配密切相关。理论上各参数可以连续任意变化,以获得最优的匹配效果。但在实际应用过程中,整车生产厂家在匹配时往往只能选择市场上已存在的发动机、变速器、主减速器等4。本文根据供选部件的三种组合方案，对牵引车的动力匹配进行多方案比较。表二：三款变速箱主减速器速比匹配方案方案各档速比主减 速器 速比低1 2 3 4 5 6 7 8 方案一12.42 8.29 6.08 4.53 3.36 2.47
13、 1.81 1.35 1 4.625 方案二13.89 9.09 6.53 4.78 3.57 2.55 1.83 1.34 1 4.625 方案三10.26 6.483 4.62 3.4 2.528 1.907 1.361 1 0.744 5.286 表三：三种动力装置匹配情况下的车辆性能- 7 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学号 :20094152 4 结论41 整车性能分析结论基于 GT-DRIVE 分析牵引车基本性能。等速百公里油耗见图2。车辆不同车速下各档位牵引力如图3 所示，图中标注了各档位最大牵引力点对应的车辆爬坡度和加速度。类别仿真分析项目分析结果方案一方案二方案三动力性最
14、高车速 (km/h)95.2 95.2 112 最大爬坡度 % 30.9 34.8 29.1 最大加速度 (m/s2) 2.97 3.33 2.8 燃油经济性(L/100km)等 速 百 公 里 油 耗40km/h 26.05 26.05 25.48 50km/h 27.61 27.61 26.52 60km/h 29.14 29.14 27.96 70km/h 31.73 31.73 30.27 80km/h 34.63 34.63 32.76 90km/h 38.57 38.57 35.36 城郊循环 HWY 45.40 45.35 42.91 - 8 -车辆 CAE 技术车辆三班薄利杰学
15、号 :20094152 图 2 牵引车等速百公里油耗图图 3：各档位牵引力及最大牵引力点动力指标42 动力匹配分析结论三款齿轮箱的公比近似为等比级数分配，都能保证车辆具有良好动力性。根据三种动力装置的仿真分析结果，齿轮箱三和速比为5.286的主减速器匹配的传动装置以保证车辆良好动力性为前提在改善车辆的燃油经济性方面取得了良好的效果。相对于另外两款齿轮箱在动力性方面由于 较低的低速档传动比使车辆的爬坡度和最大加速度降低，但增加的超速档 有效的提高了车辆的最高车速。同时通过增大主减速比 避免车辆的爬坡能力和最大加速度过度恶化。方案二较方案一增大了低档位（主要是1-5 档）的传动比，改善了车辆的动力性,在高速档方面两方案的传动比基本一致。方案二在保证车辆燃油经济性的前提下改善了车辆低速运行时良好的动力性。方案二也是一个比较好的配置方案。参考文献1 孙军汽车发动机原理 M .合肥：安徽科学技术出版社，2001.171-173 2 余志生 .汽车理论 (第三版 )M .北京：机械工业出版社，2000.2-30.3 何仁. 汽车动力性、燃料经济性模拟计算方法及应用M . 北京 :机械工业出版社 ,1996 .19-22. 4 葛安林 ,林明芳 ,吴锦秋 . 汽车动力传动系参数的最佳匹配J . 汽车工程 ,1991 , (1) :65-72.
