汽车NVH:混合动力车型28工况计算时扭矩施加(附视频教程)
导读:现在混动车型越来越多了,在悬置系统设计过程中,通常都是采用的GMW14116标准中的28工况(图1)来计算各悬置承载及动力总成质心位移,由于混动车型运行工况与传统燃油车差异较大,原来的用于确定质心处施加扭矩的公式已经无法完全满足实际的情况,应该有一个变通。原来的公式(图2)是考虑燃油车以及变速器是手动还是自动的情况下设定的,比如计算手动挡扭矩时要乘个1.4倍的系数,而计算自动挡时系数变成了0.8,但是由于液力变矩器传动比的计入,在同样的发动机扭矩的情况下,自动挡的用于28工况校核的扭矩其实是比手动挡更大的。图2 GM28工况扭矩定义而在混合动力车型悬置系统设计中,我们在设计初期,能从相关区域得到的发动机及扭矩信息往往如表1所示,遇到这种情况,怎么来确定28工况载荷计算时的质心施加的扭矩呢?大家常规的办法是不是用(170*4.6 310*10.459)*1.4来确定典型工况2-9的扭矩,然后用(170*4.6 310*10.459)*2.2来确定极限工况24、25的扭矩。如果真是这样的话,可能会使得计算出来的各个悬置承载过大,导致支架应力校核失真,出现过设计,增加了重量和成本。现在的混合动力车型,比如比亚迪DMI,一般会存在四种运行模式:电机单独驱动、串联驱动和并联驱动,以及能量回收模式(见图3)。
我们可以实测这几种不同的运行工况下,扭矩最大发生在什么时候来确定该如何施加计算扭矩。经过实际测试,我们可以发现,最大扭矩其实是出现在串联工况中,此时主要是靠TM电机的扭矩驱动车辆前进,而此时ICE的扭矩为零(图2)。所以在28工况计算时考虑电机最大扭矩就可以了,不用叠加发动机扭矩一起去计算28工况载荷。图3 HEV扭矩测试
另一个混动车型的扭矩测试一样可以看到这种情况,这个车型的发动机扭矩也是170N.M左右,发动机到驱动轴的速比为3.126,电机到驱动轴的速比为10.1276,在发动机和电机共同驱动的加速工况下,起主要作用的扭矩也是电机扭矩,峰值频率达到293N.m,接近最大额定扭矩310N.M,因此用电机最大扭矩来计算28工况载荷就可以了。
图4 HEV扭矩测试
图5和图6是某车型两种扭矩取值下28工况载荷计算的差异,此处只列出有扭矩的工况的比较,可以看出这两种情况影响最大的是24和25工况,后悬置受力差距达到了5000N,这个力对支架应力校核以及螺栓滑移计算影响巨大,会导致误判。
以上28工况计算时用ABAQUS建模的,比传统的ADMAS28工况更加方便快捷,该方法已录制视频放在仿真秀平台《基于ABAQUS悬置系统28工况载荷计算》供大家学习,感兴趣的朋友可以扫码试看:
28工况载荷计算是进行悬置耐久载荷提取以及动力总成运动空间校核必须进行的分析项目,是悬置系统工程师必须掌握的技能之一。您将学到以下内容:28工况载荷介绍、数据收集、ABAQUS建模过程、求解和结果读取及处理(一次性导出28工况动力总成位移和转角悬置的受力、悬置的位移)
三、基于ABAQUS动力总成悬置系统设计
做悬置系统设计的工程师,在进行仿真时,首选的软件可能都是ADAMS,它几乎是全能的存在,可以计算模态 ,还能进行优化设计,也是计算28工况载荷载荷绕不开的,但是是不是能找到一个替代软件,能比ADAMS做的更好呢?尤其是在28工况载荷计算,位移校核以及关键点位移标注等仿真方面,有的,那就是ABAQUS。
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吕老师 仿真秀专栏作者 教授级高级工程师 汽车行业从业25年
负责过发动机悬置系统、发动机前端附件驱动系统、动力总成操纵系统设计开发、离合器开发、汽车燃油系统开发,在汽车动力学模拟及仿真技术和汽车噪声振动控制方面有较为深入的研究。发表论文30篇,获得发明专利授权15项,计算机软件著作权2项。
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