AMESim_Solution_for_车辆底盘

1、LMS Imagine.Lab AMESim车辆底盘系统建模分析LMS国际公司2012.9.6LMS China8LMSENGINEERING INNOVATION1概述# copyright LMS International - 20111概述内容车辆行驶动力学分析概述动力总成建模分析制动系统建模分析转向系统建模分析悬架减振器与防侧倾系统建模分析Q&A汽zimENGINEERING INNOVATION3 copyright LMS International - 20111概述LMSENGINEERING INNOVATION车辆行驶动力学仿真：Imagine.Lab AMESi

2、m定位5 copyright LMS International - 20111概述# copyright LMS International - 20111概述LMS Virtual Lab车辆动力学动力传动系统Integration/转向系统剁y x-LMS Virtual Lab减振器/横向稳定杆制动，ABS, ESP9 丁LMS Imagi ne.Lab汽zimENGINEERING INNOVATION控制7 copyright LMS International - 2011车辆/工程机械动力总成系统# copyright LMS International - 2011# cop

3、yright LMS International - 2011EnvironmentChassisPowertrainGearbox &DrivelineECU.moreThermalManagementCombustionHybrid, ElectricalEngine & ExhaustFuel Cells.more(Integrated) Powertrain ManagementLMSENGINEERING INNOVATION7 copyright LMS International - 2011AMESim动力总成与传动系统建模# copyright LMS Int

4、ernational - 2011ENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011ENGINEERING INNOVATIONCiuches thermal DcneraDon 4nd exctwno* with oil and MnbWnl发动机凸轮轴振动 扭矩振荡作动器换档阀调压阀 液压/电气网络离合器干式/湿式，多片式，减振器，热分析，打滑控制换档控初同步器，3D动画 行星排换档控制9 copyright LMS International - 2011ENGINEERING INNOVATION# copyright

5、LMSarAMESim动力总成建模相关专业库-IFP Drive/AII/ A IILibraryaa易ulibrary Items - Powertrain/AllIHsplw or - B i 蛊 =墨a蹙# 冉基咗齟H盂lit -s wO議 T1M昌#W>蕎ELibrary ItemsdtV COOil8d Reversdu5卿iftenr_MW¥Er®凰二=匕11 copyright LMSarAMESim机械与机构应用库机械库用于模拟机械负载专门用于：1D/2D机构系统模型CAD模型成型之前方案设计关注动态特性的耦合09Sig0x30x30 孙 鱼&

6、§sscrh）（1 0 a（7 u u © u 彳 #00車）年）皐>0E?©聲物和踱窗團人目凰I u傍谄书Mg嗎曲 Planar Mechanical/AUlb机械库Load Crane System丽<）&待褂曙<X2><S>KX2D机构库汽zimENGINEERING INNOVATION13 copyright LMS International - 2011Imagine.Lab AMESim动力总成与传动系统建模：机械与传动库动力传动库中的元件发动机模型 离合器模型JHIL|Tirl摩擦元件变矩器模型无级变速

7、器模型（CVT） 曲轴气缸模型 定轴传动齿轮行星传动齿轮：行星轮，太阳轮以及齿圈 惰轮 同步器主要元件机械变速器换档基本元件（同步锥环，预压紧钢球）完整的行星抖濮型 Ravigneaux行星排模型 各种类型的差速器（经典的，内轴式 连接元件：抽，机械T型连接器 轴承、万向节以及自由轮多片式离合器和制动器连接元件带式制动器地面/轮胎接触模型 车辆模型LMSENGINEERING INNOVATION15 copyright LMS International - 2011AMESim变速器与动力总成建模：多层次多级复杂程度模型# copyright LMS International 2010#

8、 copyright LMS International 2010onrwr>-»dto gear除了系统级整体模型，可以对车辆的每个atpevprotary wtoccy corfotor600 ipm二：二：莖“ n iWI iOdQ4>Inp.Mpueq Auuanbalu.secondary sMrtpnmorymlU5X-E 一 S山 IAI<qeT uoeltl 一 SIAH papaOJN(saul-4 suar6z个)>US3UU<hIghi17 copyright LMS International 2010ENGINEERING IN

9、NOVATIONLMS*部件进行详细的建模，并将之放置于整车 环境中进行性能的考核和验证# copyright LMS International 2010# copyright LMS International - 2011ENGINEERING INNOVATIONAMESim发动机建模：多层次多级复杂程度模型s=elp jo£s/pelsDQAe-J3DMap Engine 一 时间尺度：0.1 车辆驾驶循环工况分析HIL, SIL,排放分析发动机点火周期平均值发动机模型-时间尺度：车辆驾驶循环工况分析、驾驶性能与动力性分析、 发动机与传动系统控制开发、HIL, SIL动力性

10、与燃油经济性分析适用模型高频模型-时间尺度：曲轴转角发动机详细设计、起停分析、发动机与传动系统控制 开发3D CFD模型-时间尺度：燃烧室湍流 燃烧室详细设计、1D模型中燃烧数据的产生21 copyright LMS International - 2011ENGINEERING INNOVATIONLMS Imagine.Lab AMESim制动系统解决方案# copyright LMS International - 2011# copyright LMS International - 2011LMS Imagine.Lab制动系统解决方案 0Q dIM >33口精确建立制动系统组

11、成元件模型，对元 件设计方案进行评价和优化 a i< 口1102)口乜“rJ*PvwimMc yrpN«r设计并优化液压/气动制动系统回路方 案，在虚拟整车模型中对制动系统性能 进行验证与整车模型集成分析制动系统不同方案 变化对整车制动稳定性和制动性能的影 响Atnwpevx PTC19JVE i厂I X矽乜1 4 : 14<MM与制动系统控制器集成，对控制器和整 个控制系统（制动系统元件和控制器） 进行仿真验证 ABS, ESP, TCS同时可以与动力转向和悬架等系统模型集成，进行整个底盘控制的开发oipoeww！旦J15 copyright LMS Internati

12、onal - 2011# copyright LMS International - 2011AMESim制动系统建模相关专业库控制、液压、液压元件设计库、气动、气动元件设计库、机械库等冈Library It - Fn»«aat ar fynQ B»«i c*/AllQEHHHffi严 bapprybapgprybap3pnjwli 牡盘 C ;一®shs痘仝 材禽二±回 i-ffi-ss戈金 衾您«±01遭座X® 0?毎>目»#超邑£ 0 亘S±>1辿®

13、;够 £ 型亠悬X 0亘ssa£ ®_ 空a±®S皂S旦± 靈金±X玛坦S詈® 0一 鹽盘二旦s®>e亘 r:IZ.二L1二盘 Alglgi一总虫tm Q亘止Q £鱼宜註0旦±z 亠-o-s,©.±j«玄 二±±凳<>旦=Q一 ©zbjA令a.創兄 S±圉益 i £t>x空 ®丄 CDES.QX总 ®AA*M QiJSQ 一 H±息削>»

14、j 咼 距 Q 环±1,二 osi 壬1It*! Hydr anlir C«epon«atAllQ EHHS如 b«c>2b«>32VwMod? AUo v）:21bMl遥3屢1 卿 is ssiS1S5亶 3SSS2KSS_bo05bpcybxpn_Z9pn_ W3pn_bx4£n.ZSSSSE3JTL吧 cr>_t»p3 cn_t4!1 jn.trcl prt（巧 po t<o6sssasECf» b<o3 on tro3 m tr3>VU»U 枝 C*L 沁&am

15、p;pn_b 屈 pnjxijelJR.br。?cn.cZpn.oMITselssw1 6舊击Avz®B越 HTm =©亘京 Q二二A 1.2审 mJLgTmA® s *h 一 o 2l.sffi一X 6 0DT3B<©*s竇Mi T-oo ¥sl±.l.卄sn £ 丄.00 豊Xsa.»ja.v 色 丄 p¥-eHil©< saB>©堇¥u- 豐±2辜41丄® © ®i ©i 卑 JU 亠（九 R.BLMi

16、O 右 & S）伞）年3 S3 一_ " j 叭_ $ $金二乂息pt.cMdM prcMOM 3K> «K> »iK> 吐叫acwMwrv.X*!Fvr/.Xw、J»4Mk 3«X3- <cf «cE.W f E k.E k.* E.X<4 <43* «£& «£&><£& <£& «£©*«.3 »w*JM mw/Jm “w.Am

17、i r.Aoi «»*1LMSENGINEERING INNOVATION17 copyright LMS International - 2011液压式制动系统建模# copyright LMS International - 2011制动系统（部件级详细分析）Atmospheric pressureEngine depression:offset 9.5 NPlungeroffset 1.5 N1:i gap 0.8 mm x-k，aloffset 200 Nr-<4_Zelastic discoutput真空助力器建模气嵐牘片*板左外壳WM2反作用金羽动主II血

18、杆9*片回位弹铮I 動力科笊杆'JI空阀右外売 ，气童膜片 严河” rwsX越力位洋賛真空助力器电磁库等三"ENGINEERING INNOVATION分析制动回路中的典型元部件的尺寸参数、性能和工作状态 需要采用AMESim液压元件设计库、气动元件设计库、17 copyright LMS International - 2011真空助力器建模Modeling Views Thanks to the Mechanical, Pneumatic and Hydraulic libraries, any kind of booster tech no logy can be mo

19、deled.# copyright LMS International - 2011AMESim Mechanical ElementsAMESim Hydraulic ElementsAMESim Pneumatic ElementsKey for modelling the boundAir var/einput forceVacuum valve°lDiaphragm surfacesAjr Valve*Input RodThreshold SpringDiaphragmAir ValveValve BodyInput RodMain Spnn鋼;Engi ne depress

20、io nMain SpringPoppetRear Shell Vacuum ValveReaction discReaction of the braking discsOutput RodreDiaphragm+Valve body Poppet Spring19 copyright LMS International - 2011真空助力器建模Possible Analyses Having access to the internal dynamics of the booster, brake pedal feel, potentially some vibrations or in

21、stabilities, active booster.汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011Atmospheric pressurejI珅IKh:offset 9.5 NEngine depressionoffset 200 N'HLi gap 0 . 8 mm r 罕尸"汩elastic discoffset 1.5 NCable passaoo汽zimENGINE

22、ERING INNOVATION21 copyright LMS International - 2011制动系统（部件级详细分析）真空助力器结构参数设计与验证质量、刚度、间隙、作用面积等参数敏感度分析与参数调节真空助力器外特性分析与验证助力特性曲线仿真与试验验证真空助力器试验汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 20110 1000Input force N2000601-o o o2 8 41 一 w-nssw-d汽zimENGINEERING INNOVATION23 copyright LMS Interna

23、tional - 2011制动系统建模分析（部件级详细分析）真空助力器建模整机厂商难以建立详细的真空助力器模型，缺少模 型参数可以通过供应商提供的外特性曲线建立真 空助力器模型或者基于供应商提供的外特性曲线，对关 键参数进行Correlation或反推保证真空助力器的外特性准确可靠，包括 跳跃点等关键特征点零部件供应商基于AMESim建立详细的真空助力器模型对设计参数和方案进行评价与优化进行DOE、参数敏感性分析、优化分析及 鲁棒性分析通过真空助力器试验进行验证汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011汽zimE

24、NGINEERING INNOVATION制动主缸建模Modeling ViewsLibrary Items Hydraubc Component De«ign/AJ1X Mode: Auto v Whatever the technology is, the Hydraulic Comp on ent Desig n library allows taking care of design variability.Connections to reservoirDowel pins (stops)Conn ections to reservoirQ E E H H H 2*1*2

25、bap3 bap4 basl bafl baolsssssSssbao5bao9 bao3 bdo2 brake baolO too4bao7 bao8 sealngjr. hydjiydhydjjn.d. pnjiydjd. brpl brp4hhSeesssbrp2 btp3 brfl bcol bro5 bro6 txo9 bro3bro2 bcakerd bro4 bro7 broS hydyd.hydjn*. pn_hydj.bhcl bbc3VfT FfTbcd2$»gndl hcd2signal2Compensation bores汽zimENGINEERING INN

26、OVATION23 copyright LMS International - 2011制动系统建模分析（部件级详细分析）Chamber pressure vs. Pushrod forceE>pP1 E>pP2AMS PISec on dary pisto nRear leftFront righttRear rightCh6 4 2111制动主缸建模与试验验证主缸建压特性主缸空行程所需液量特性调节Primary pistonFront leftAMS P28CO.CO oooooosoooooommw& & 4 2 ci 2 UQeQns$d JQqEPU。Pu

27、shrod Force (N)LMSENGINEERING INNOVATION制动器模型鼓式制动器与盘式制动器建模基于AMESim可以方便地建立鼓式制动器或盘式制动器模型 鼓式制动器基于气动库（液压库）、机械库和热库和二次开发制动蹄上压力的不均匀分布制动蹄与制动鼓的动态接触过程领蹄与从蹄的制动力矩区别-制动蹄与制动鼓的温度变化和摩擦系数变化考虑制动器的散热 盘式制动器基于气动库（液压库）、机械库和热库制动盘温度变化及热衰为考虑制动器散热-制动盘与制动钳的接触刚度与摩擦系数25 copyright LMS International - 2011LMSENGINEERING INNOVATIO

28、N制动系统建模分析（部件级详细分析）-制动钳建模与分析 AMESim接触与摩擦模型需液量特性制动温度变化与摩擦系数变化制动钳变形分析拖滞力矩分析卡钳车轮连接 此处样件123Mpa1.341.285Mpa1.641.627Mpa1.921.919Mpa2.182.1510Mpa2.322.2811 Mpa2.422.3914Mpa2.802.74需液量试验结果压力123.0Mpa2.702.167.0Mpa3.352.98拖滞力矩试验结果汽zimENGINEERING INNOVATION制动钳试验验证# copyright LMS International - 2011制动回路建模27 co

29、pyright LMS International 2011ENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International 2011ENGINEERING INNOVATIONModeling Features1 I I 12IbContigufaiionX.Configuratkxi分析不同制动回路结构的影响和特点.分析制动便管和制动软管的影响.对完整冋路进行制动性能和踏板感觉分析.LL-Comguralk)nJ以分析气动制动系统.RHCocftQuraiion1 Brake circuit 12 Brake circuil 2Front right

30、cahperRear nght caliperL = 4.75 mL = 225mPneumatic force amplifierMaster cylinderForce on the booster push rodFront left caliperL = 1.5 mRear left caliper# copyright LMS International 2011ENGINEERING INNOVATIONAMESim制动系统建模与分析（制动回路分析）29 copyright LMS International - 2011# copyright LMS International

31、- 2011-制动回路分析在各组成部件模型分析和验 证的基础上，集成形成完整 制动回路模型基于AMESim液压管道模型, 可以考虑部件之间（制动主 缸到制动钳）的制动硬管和 制动软管对制动回路整体性能进行分 析，重点是制动系统响应、 制动踏板感（车辆减速度与 踏板位移之间的关系）等幣乍制 动踏板 tm要 求40N踏板力对应的减速度,1?0.150.2860N踏板力对应的减速度念0.30-0.4580N踏板力对应的减速度念0.45 0.62I00N踏板丿丿对应的賊述度£0.62-0.8020inm踏板行程对应的减速度凄0.05-0.1530mm踏板行程对应的减速度£0.12-

32、0.2440mm踏板行程对应的减速度左0.30 0.4555mm踏板行秤对应的减速度总0.60-0.80汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011制动踏板感分析1. Pedal Dead Stroke (non reaction travel)T Due to clearances before closing of Valves in the Master Cylinder.2. Pedal Pumping Stroke (low reaction travel) Air gas content dissolu

33、tion contained into thebrake fluidand valve contacts deflection in the booster.3. Pedal Assisted Stroke (max reaction travel)-> The Booster Vacuum Assistance is acting on the brakepedal amplifying the brake torque (or caliper pressure)Pedal Hard Stroke (regular reaction travel) T Saturated assist

34、ance in the booster31 copyright LMS International 2011气压式制动系统建模29 copyright LMS International 2011ENGINEERING INNOVATION气动制动系统解决方案方案概览 AMESim应用库包含建立气压式制动系统所有 必要元件：气动库、气动元件设计库、机械库、 信号库等。控制设计的多种方案mulink接口，AMESet.) 可以详细建立气动制动元件，例如调压阀、压 力保护阀、气制动阀以及继动快放阀等动态模型受益设计新型的气压式制动系统系统优化应晁制动系统的结构，进行部件选型制动系统控制策略研究气压

35、制动系统分析-气压制动系统分析制动系统与整车模型、轮胎模型的集成制动距离分析AMESim模型可以考虑道路附着系数、轮胎滑移率、轴荷转移、风载等考虑制动鼓的热衰退和摩擦系数变化以及制动效能因子变化制动踏板感分析为保证行车制动的渐进性，制动阀应具有随动作用，保证制动气室压力与踏板行 程成一定的递增函数关系 在采用气压制动系统时，驾驶员所施加的踏板力只用来操纵控制装置，而不像液 压制动系统那样直接推动真空助力器产生工作压力。因此制动阀还应当能使制动 气室压力与踏板力也成一定的递增函数关系,以保证驾驶员有足够的踏板感。通过AMESim将气压制动系统回路与车辆、轮胎模型集成，可以有效分析踏板感。汽zim

36、ENGINEERING INNOVATION31 copyright LMS International - 201133 copyright LMS International 2005TION气压制动元件建模：压缩机©(cube capatyreftoency15050VIM up/010-0080C60.M-002 100 Fguexy (Hjsimple equivalent modelIT0T-To*(WR>H(k-iyk) -在AMESim中可以建立多种复杂程度的压缩机模型简单的等效模型基于气动元件库进行详细建模考虑/不考虑热交换进气阀门和排气阀门釆用详细建模200

37、# copyright LMS International 2005TION汽zimENGINEERING INNOVATION35 copyright LMS International -432 415气压制动元件建模：调压阀调压阀模型-4*00ADryer调压阀基于AMESim气动元件设计库建立ill 8MW7CM2 jj；d«U fl«S QfmanSaroaM调压阀等制动元件的详细模型，用 于制动系统动态分析.在进行实时仿真时，可以在 AMESim中对详细动态模型进行数 值简化以提高计算效率，从而满足 实时计算要求.XLgHm045tM2»441HU9U

38、1UL®tnHydro pneumaticcon verter汽zimENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International -432 415制动系统建模分析 参数确定与试验验证整机厂商缺少模型参数，难以建立详细的元件模型 可以通过供应商提供的外特性曲线建立模或者基于供应商提供的外特性曲线，对关键参数进行Correlation或反推零部件供应商< /基于AMESim建立详细的元件模型对设计参数和方案进行评价与优化进行DOE、参数敏感性分析、优化分析及鲁棒性分析通过元件台架试验进行验证7 4G汽zimENGINEERING INNO

39、VATION37 copyright LMS International - 2011HLMSENGINEERING INNOVATION39 copyright LMS International - 2011气动管道模型在AMESim屮提供了各种不同复杂程度、不同频率特征的气动管道模型集屮参数模型离散模型 CFD-1D模型：1D NS方程考虑气动管道的容性、阻性、惯性和波动效应可以考虑管道气体与管壁和外界的换热PNUMHCompressixlity + Friction effectsCofnpre$y>Aty + Inertia + Fnction effects Sirnple

40、wave (1U mode)Compressbilrty Friction effects Long pipesCompresstoilcy + Inertia + Friction effects Classical wave (5 modes)08010PNLW04 - pteiure «伸dPNL30B - ptenm 視 ctoMd wd pwAPNl-0020 - ctawd end 仙叙対1'，I ，'，丨 I0 2003003050X :T.ntM常规制动系统建模分析 AMESim轮胎与悬架模型轮胎模型在AMESim Powertrain库基本轮胎基础上

41、二次开发扩展而来可以选择3种轮胎力计算模型V Tanh function/ Simplified Pacejka/ Pacejka 1989可以计算输出纵向和垂向力制动力矩TireModelVehicle ModelSu$pension_Model纵向滑移率（动态滑移率和有效滑移率）HLMSENGINEERING INNOVATION41 copyright LMS International - 2011HLMSENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011悬架模型刚度/阻尼线性/非线性-20.00 .00 . 21Lon

42、gitudinal slip SIP (%BrakingFZS46OC. X Approx VxFx-320C. N Approx FxFz=iM0. K Apfvox FxW Approx Fxoo.ce 88 OCT 00.0c- s )?ONOM afoj*3wp£-&usDrivingHLMSENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011HLMSENGINEERING INNOVATION# copyright LMS International - 2011常规制动系统建模分析 AMESim各类典

43、型的车辆模型p XKA 1 I(3o 6I4為%gw42 Axles or 2 Wheels4x4 odmrraonti loidtr (masslife3|umc&bc® veteciy(l)84 24532e-H m/»c«bo<pvt*>c<y(2)»5 04300c 14 m/ic«bcd>> dBF4®ce<Dent (1)a0.000168176 n3txxly» dbUKewn «0 0353866 r»C4tbod>> roUy vd

44、ociy (pibchl3-197308«-14iad/2cabc<»ot2honancfevWhfoai(f*cii)3-0160813 detxeeP««ncteft3 Axles 6 Wheels2D_HM4e< tVWD_MAULER-1|S«6(nan IimoIm)TMbobod vetoes nj c->Uc>doc4y(2 c«too<U6tecmrt |1J c«t>o<Swtemrt|2) 3沁< Ue veto勿伽州 rxst cfwkideZoocam

45、&GXMMcnd mdde MTtd <w 二 0co«sd radclt 7 tt>o X0O»*5 0 iw *4««< «mCO*t«rt |C»|y mm9CfAIOffl/i0i»S0m<03*a0呵z82印血MS24 Axles 8 WheelsTrailersOnly 1DoFHLMSENGINEERING INNOVATION43 copyright LMS International - 2011从制动性能分析拓展到完整的车辆动力学分析纵向/垂向/俯仰动力学模型纵向

46、/侧向耦合动力学模型C0侧向动力学模型3DOF动力总成与制动系统建模2 DOFetcICMIOt J-CN&iNC =whk£(iijZ3 g(iu 二REAR FRONT FRONT Zg门力丁LEFT RIGHT LEFT zX2o-tMWKC12:【NGQU ICC J LUU L ICJ LIU WG.(1 力二Aistopu UU UUUUUU(L.sTon23Z>3 DOF7 DOF (incl. axlekinematics)15 DOF (both in iCARand standard approach)18 DOF (inchchassis flex

47、ibility)Ztti PERRFRONT?讥=乙 j WHEELWHEELH* nmllJ g |j'ljIjUCN&I1底盘操稳性能分析的一级功能性模型3DOF(Modular)(NGiNC =TCCfiNb 2J“ “ :NeuM:zz”戶5>h«22)'；cng(22)cusvo M:Ztutnj R.ERR：zzM. right:崗 WHEEL WHEELWHEEL WHEEL"5“ (221 (21) 12J 111；Zft曲八诙铝ZrcutJl REHR REHR PROMT FRONT 2兀上0 :洛” RiCHT LEFT RIGHT LEFT 乙丫乙“二 :品 WHEEL WHEEL WHEEL WHEEL cd 龙 鬣笄芒】"】阳【"】：爲色AIST0121 UU UU UU UU ciwTon23ZhCOROW qe_|>SW1)111翅務氏搞4棘详细程度=复杂程度