惯量等效计算方法.docx

惯量等效计算方法kt本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March飞轮惯量匹配方法的研究4.1.1 方法一1． 混合动力车辆道路行驶模型：车辆行驶阻力公式为：F = F + F + F + F （4-1）t f w i j其中F =5 mdV是车辆行驶惯性力，v （m/s）是车辆行驶速度j dt台架测试时主要利用电力测功机模拟电动车辆行驶受到的空气阻力、滚 动阻力和爬坡阻力，而惯性力和转动惯量主要由机械飞轮实现加载首先建 立两种模型，一种是道路上行驶的车辆驱动系统牵引模型，一种是台架测试 的牵引系统转动模型，通过两种模型分析，研究车辆动力驱动系统在台架测 试时的惯量匹配方法车辆道路行驶模型可以简化为图 4-1 的形式，发动机 /电机通过变速传 动（变速器和主减速器以及差速机构）牵引车轮克服道路阻力行驶图 4-1 车辆道路行驶模型图4-1中，w为输出转速（rad/s ） , J为发动机/电机转动惯量，Jmt 1 a为折算到发动机/电机轴上的车辆惯量；v为车辆行驶速度（m/s），if为车辆传动比车辆在道路上行驶时，动能可以表示为：J w 2ii4-2)1 mv 2 +1J ① 2 +1 工2 2 1 mt 2其中 J 和 w是车辆上其它旋转部件的转动惯量和旋转角速度。

为了便于分析和计 算，将车辆旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，引入质量换算 系数6，由此，上式可以简化为：E =丄6 mv2 （4-3）r 22． 6 的选择计算车辆惯量的简单方法是利用车辆质量换算系数 6 将旋转惯量转变为平移惯量多种因素与 6 的大小有关，如车轮旋转惯量、齿轮旋转惯量等， 一般情况可以使用公式（ 4-4）计算64-4)6 1 1 (E 仁 Ji2i巧)6 = 1 + ( +—Lg_0 )工J = J + J是车辆上所有主动旋转部件和被动旋转部件的惯量之w w1 w 2和不同的车辆具有不同的传动比，因此具有不同的 6，表4-1 是不同内燃 机车辆不同挡位对应的 6 值表 4-1 质量换算系数 6 的数值VelucleType10L5L23斗5134BMW 18MCar4.103.842.051 351 001.4S1.141.08L.06E MW 2850Car3.453.852.121.3S1.001.371.141.08L.06BENZ MB600Car3.323.9824(51.581 001.271.121.0ML.04E ENZTruck4.886.113.242.191.471.001.41.151091.061 OSBENZBus5.637.513.992.301.391.001.611.1S1.08L.041.03可以看出，挡位越高，对应 6 值越小，一般在直接挡时 6=，具体数6值 可以根据公式（ 4-4 ）计算得到。

3． 车辆动力驱动系统的台架测试模型图4-2为车辆发动机/电机台架测试时的配置，其中J、J、J和Jl1 l 2 l3 l 4是四个联轴器的惯量； J 为转速转矩传感器的惯量； Jst k为齿轮箱旋转部件的惯量； J 和 J 分别是增/减速箱中主动齿轮和被动zb齿轮的惯量； J 为测功机转子的惯量； i 定义为增/减速箱的减速比； J 是 d in 机械飞轮的惯量，与图 4-1 的车辆道路行驶模型对比，台架测试要保证发动 机/电机轴的转速以及加载到发动机 /电机轴上的转矩和惯量应该与车辆在实 际道路上行驶时的值一致发动林电机 樹器無仪 増碱图 4-2 车辆动力驱动系统的台架测试模型采用机械惯量模拟车辆在实际行驶过程中的惯性阻力 F j ，同时也注意到，在从事台架测试时，台架上的其他传动部件也将其惯量加载到了主动轴 上，根据图 4-2 ，建立台架测试过程中的动能公式：E = E + E + E + E + E + E + E + E + Et mt st de in d 11 12 13 141 1 _ 1 ①=_ (J + J + J + J )®2 + 工 J ①2 + (J + J + J + J ) - (f)22 1 st 11 12 mt 2 k k 2 in d 13 14 i1 1 3沁—(J + J + J + J + J)32 + (J + J + J + J + J ) • ( mt)24-J + J + J + J + J—in d 13 14 b)3 2i 2 mt2 1 st 11 12 z mt 2 in d 13 14 b i=-(J + J + J + J + J +2 1 st 11 12 z=-(J + J )322 1 a mt=—J 3 22 mt5)E 为转速转矩传感器动能； stE 为机械飞轮惯量动能； inE 为台架上 deE 为测功机所 d其中 E 为发动机 /电机动能； mt增减速箱动能； 3 为旋转角速度k 具有的动能。

E 、 E 、E 、 E 为四个联轴器的动能，其中：11 1 2 13 1 4J + J + J + J + JJ = J + J = J + J + J + J + J + ―in d 13 14 b ( 4-6 )1 a 1 st 1 1 1 2 z i 2以上惯量都可以在计算得出在实际测试过程中，考虑到J J J J J J J 的数值很小，公式( 4-6 )可以简化为：11 1 2 13 14 st b zJ 沁 J + —in d ( 4-7 )1 i 2=E ，得到： tJ =6 m(—)2mt4-8)将上式角速度o用转速n(r/min)替代，并将v (m/s )改变为 mtu (km/ h)则公式(4-8 )表示为：aJ = 7.04336 m(仝)2n4-9)根据汽车理论可知：r - n u = 0.377 —a i - ig04-10)即：ura = 0.377 —— n i - ig04-11)则可得：rrJ = 7.04336m(0.377——)2 =6m(——)2 (4-12 )i - i i - ig 0 g 0结合公式4-7)，可以计算测试平台应该配置的飞轮惯量大小。

4.1.2建立飞轮惯量匹配图(根据方法一)基于公式( 4-9 )，可以建立惯量三维匹配图(图 4-3) ，其中两个横坐 标分别为为车辆等效质量 6 m 、车辆道路行驶速度和发动机 /电机轴旋转速度 的比值 u / n ，纵坐标为惯量 J a采用对数表示公式( 4-9)In J = 1.9521 + ln(6 m) + 2ln( u / n)a4-13)基于公式( 4-13 )可以得到对数坐标的惯量匹配图(图 4-4)以上匹配惯量只认为测试平台上的飞轮具有惯量，其他部件，如轴、联 轴器和齿轮等的惯量完全忽略，这是考虑到机械飞轮惯量在测试平台上是主 要惯量，远大于转轴和其他小型转子部件惯量的缘故令公式( 4-3 )与公式( 4-5 )相等，即 E图 4-3 三维惯量匹配图基于对数坐标的惯量匹配图100 L _」 」 」 L一…L…I■一亠一L 30101:5m=800kg2:Sm=1000kg3:5m=2000kg4:5m=3000kg5:Sm=4000kg6:5m=5000kg7:5m=6000kg8:5m=7000kg0.02 0.03 0.04 0.050.002 0.003 0.004 0.006 0.008 0.01Ua/n图 4-4 基于对数坐标的惯量匹配图4.1.3方法二整车惯量包括整车平移质量的惯量、车轮的转动惯量和主减速器的转动 惯量，驱动系统的转动惯量等。

表 4-2 列出了试验台设计时，进行惯量模拟 需要考虑的汽车元件表 4-2 需要惯量模拟的汽车元件1发动机2电机3变速诽4万同传动轴56车轮、芜速器.车轴其他试验台上没出现的车辆元件参照图 4-5，整车惯量等效计算的任务是将整车平移质量 m 、前后车轮 的转动惯量 J 和 J ，以及差速器的转动惯量 J 转换成主减速器输入轴的 wf wr d 当量转动惯量，即主减速器输入轴处的当量转动惯量是整车平移质量 m 、前 后车轮图 4-5 整车惯量转化示意图的转动惯量 J 和 J 以及差速器的转动惯量 J 各自当量转动惯量的和最 wf wr d后，等效到主减速器输入轴处的整车等效惯量按下式计算：4-14)m x r 2 + J + J w di 20式中：m ——整车质量，单位 kg ；r ——车轮滚动半径，单位 m从动轮和驱动轮转动惯量之和，单位kg - m2 ；J 主减速器器的转动惯量，单位kg -m2 ；di ——主减速器速比0目前，一般台架试验平台惯量模拟模块拟采用由锻钢制造的飞轮考虑到系统的通用性，飞轮采用多片设计。