慣量等效計算方法（精編版）

1、4.1 飛輪慣量匹配方法的研究4.1.1 方法一1. 混合動力車輛道路行駛模型： 車輛行駛阻力公式為：ftf ffwfif j（4-1 ）j其中 fm dv 是車輛行駛慣性力，v (m / s) 是車輛行駛速度。dt臺架測試時主要利用電力測功機(jī)模擬電動車輛行駛受到的空氣阻力、滾動阻力和爬坡阻力，而慣性力和轉(zhuǎn)動慣量主要由機(jī)械飛輪實現(xiàn)加載。首先建立兩種模型，一種是道路上行駛的車輛驅(qū)動系統(tǒng)牽引模型，一種是臺架測試的牽引系統(tǒng)轉(zhuǎn)動模型，通過兩種模型分析，研究車輛動力驅(qū)動系統(tǒng)在臺架測試時的慣量匹配方法。車輛道路行駛模型可以簡化為圖4-1的形式，發(fā)動機(jī)/ 電機(jī)通過變速傳動（變速器和主減速器以及差速機(jī)構(gòu)）牽引

2、車輪克服道路阻力行駛。圖 4-1車輛道路行駛模型圖 4-1 中，mt 為輸出轉(zhuǎn)速（rad/s）， j1 為發(fā)動機(jī) / 電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量，j a為折算到發(fā)動機(jī)/ 電機(jī)軸上的車輛慣量；v 為車輛行駛速度（m/s ）， i 為車輛傳動比。車輛在道路上行駛時，動能可以表示為：e1 mv21 j21j2（4-2 ）r221mt2ii其中 ji和i 是車輛上其它旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量和旋轉(zhuǎn)角速度。為了便于分析和計算，將車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力偶矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性可以看出，擋位越高，對應(yīng)值越小，一般在直接擋時=1-1.5，具體數(shù)值可以根據(jù)公式（4-4 ）計算得到。3車輛動力驅(qū)動系統(tǒng)的臺架測試模型圖 4-2 為車輛發(fā)

3、動機(jī)/ 電機(jī)臺架測試時的配置，其中jl1 、jl 2 、jl 3 和jl 4是四個聯(lián)軸器的慣量；jst 為轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器的慣量；j k 為齒輪箱旋轉(zhuǎn)部件的慣量；j z 和 jb分別是增 / 減速箱中主動齒輪和被動齒輪的慣量；jd 為測功機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量；i 定義為增 / 減速箱的減速比；jin是機(jī)械飛輪的慣量，與力，引入質(zhì)量換算系數(shù)，由此，上式可以簡化為：er12mv2（ 4-3 ）2的選擇計算車輛慣量的簡單方法是利用車輛質(zhì)量換算系數(shù)將旋轉(zhuǎn)慣量轉(zhuǎn)變?yōu)槠揭茟T量。多種因素與量等，一般情況可以使用公式（的大小有關(guān)，如車輪旋轉(zhuǎn)慣量、齒輪旋轉(zhuǎn)慣4-4 ）計算。j11m(j i i2 21 g 0r2r2)（

4、 4-4 ）jwjw1jw 2 是車輛上所有主動旋轉(zhuǎn)部件和被動旋轉(zhuǎn)部件的慣量之和。不同的車輛具有不同的傳動比，因此具有不同的，表 4-1是不同內(nèi)燃機(jī)車輛不同擋位對應(yīng)的值。表 4-1質(zhì)量換算系數(shù)的數(shù)值圖 4-1的車輛道路行駛模型對比，臺架測試要保證發(fā)動機(jī)/ 電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速以及加載到發(fā)動機(jī)/ 電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩和慣量應(yīng)該與車輛在實際道路上行駛時的值一致。圖 4-2車輛動力驅(qū)動系統(tǒng)的臺架測試模型采用機(jī)械慣量模擬車輛在實際行駛過程中的慣性阻力fj，同時也注意到，在從事臺架測試時，臺架上的其他傳動部件也將其慣量加載到了主動軸上，根據(jù)圖4-2 ，建立臺架測試過程中的動能公式：etemtestedeeinedel

5、 1el 2el 3el 41 ( jjjj)21j21 ( jjjj) (mt ) 21stl1l 2mtkkindl 3l 4222i1 ( jjjjj )21 ( jjjjj ) (mt )21stl1l 2zmtindl 3l 4b22i1 ( jjjjjjinjdjl 3jl 4jb )22 1stl1l 2zi 2mt12( jj )12j12mt2（ 4-5 ）amt其中 emt 為發(fā)動機(jī) / 電機(jī)動能；est 為轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器動能；ede 為臺架上增減速箱動能；k 為旋轉(zhuǎn)角速度；ein為機(jī)械飛輪慣量動能；ed 為測功機(jī)所具有的動能。el1 、el 2 、el 3 、el 4 為

6、四個聯(lián)軸器的動能，其中：2jjjjjjjjjinjdjl 3jl 4jb （ 4-6 ）1a1stl1l 2zi以上慣量都可以在計算得出。在實際測試過程中，考慮到j(luò)l1 jl 2jl 3 jl 4 jst jb jz 的數(shù)值很小，公式（4-6 ）可以簡化為：jj1jinjd i 2（4-7 ）令公式（ 4-3 ）與公式（4-5 ）相等，即eret ，得到：jm(v)2mt（ 4-8 ）將上式角速度mt 用轉(zhuǎn)速則公式（ 4-8 ）表示為：nr / min替代，并將 v（ m/s ）改變?yōu)?uakm/ h 。根據(jù)汽車?yán)碚摽芍簀7.0433ua0.377m( ua )2nrn（ 4-9 ）（ 4-

7、10 ）即：uai gi0r0.377（ 4-11 ）nigi0則可得：j7.0433m(0.377r)2igi0m(r)2 i gi0（ 4-12 ）結(jié)合公式（4-7 ），可以計算測試平臺應(yīng)該配置的飛輪慣量大小。4.1.2 建立飛輪慣量匹配圖（根據(jù)方法一）基于公式（ 4-9 ），可以建立慣量三維匹配圖（圖4-3 ），其中兩個橫坐標(biāo)分別為為車輛等效質(zhì)量m、車輛道路行駛速度和發(fā)動機(jī)/ 電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度的比值ua /n ，縱坐標(biāo)為慣量j。采用對數(shù)表示公式（4-9 ）ln j1.9521ln(m)2ln( ua/ n)（ 4-13 ）基于公式（4-13 ）可以得到對數(shù)坐標(biāo)的慣量匹配圖（圖4-4 ） 以

8、上匹配慣量只認(rèn)為測試平臺上的飛輪具有慣量，其他部件，如軸、聯(lián)軸器和齒輪等的慣量完全忽略，這是考慮到機(jī)械飛輪慣量在測試平臺上是主要慣量，遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)軸和其他小型轉(zhuǎn)子部件慣量的緣故。圖 4-3三維慣量匹配圖圖 4-4基于對數(shù)坐標(biāo)的慣量匹配圖4.1.3 方法二整車慣量包括整車平移質(zhì)量的慣量、車輪的轉(zhuǎn)動慣量和主減速器的轉(zhuǎn)動慣量，驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量等。表模擬需要考慮的汽車元件。4-2列出了試驗臺設(shè)計時，進(jìn)行慣量表 4-2需要慣量模擬的汽車元件參照圖4-5 ，整車慣量等效計算的任務(wù)是將整車平移質(zhì)量m 、前后車輪的轉(zhuǎn)動慣量jwf和 jwr，以及差速器的轉(zhuǎn)動慣量jd 轉(zhuǎn)換成主減速器輸入軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量，即主減速器輸入軸處的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量是整車平移質(zhì)量m 、前后車輪圖 4-5整車慣量轉(zhuǎn)化示意圖的轉(zhuǎn)動慣量jwf 和 j wr 以及差速器的轉(zhuǎn)動慣量jd各自當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量的和。最后，等效到主減速器輸入軸處的整車等效慣量按下式計算：jmr 2jwjd（ 4-14 ）i20式中：m 整車質(zhì)量，單位kg ；r車輪滾動半徑，單位m ；j w 從動輪和驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動慣量之和，單位kgm2 ；j