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基于Amesim传统汽车整车能量流的仿真分析[摘要]为了减少传统燃油汽车的燃油消耗量，本文对传统汽车各系统及部件的能量消耗进行了研究。
研究整车在行驶过程中能量流的变化，可进一步完善整车的综合能量流管理。
以提高整车经济性为目标，提出了基于Amesim软件整车能量流的仿真分析方法，分别建立了发动机、冷却系统、润滑系统、传动系统以及驾驶系统模型，并对各子系统进行了耦合，建立了整车能量流分析模型，从能量流角度 ，分析了在NEDC工况下整车的总能量和各系统的能量需求。
提出了降低系统能量消耗、验证系统优化方案的分析与验证方法。
[关键词] 传统汽车能量流 经济性 仿真 优化Energy Flow Simulation and Analysis of Traditional Vehiclebase on Amesim SoftwareABSTRACT – In order to reduce the fuel consumption of the traditional fuel vehicles, the energy consumption of the system and the components of the traditional vehicle is studied in this paper. The research on the energy flow of the whole vehicle during the driving process can further improve the integrated energy flow management of the vehicle. Regard the improvement of the fuel economy as the goal, the method of simulation and analysis of vehicle energy flow is proposed based on the Amesim software. The engine, cooling system, lubricating system, transmission system and driving system model are established respectively, and the subsystems are coupled, and then, the vehicle energy flow analysis model is established. From the perspective of energy flow, the energy demand of whole vehicle and the subsystems is analyzed base on NEDC. The analysis and verification methods for reducing energy consumption and verifying system optimization are proposed.KEYWORDS – Traditional Vehicle, Energy Flow, Economy, Simulation, Analysis1前言近年来，我国经济持续快速发展汽车销量快速增长，同时也带来了燃油消耗和环境污染等问题，汽车节能化发展成为汽车行业的迫切需求。
AMESim为新能源汽车加速在当今全球能源紧张、油价高涨的时代，寻找新能源作为化石燃料的替代品已成为当务之急。
本文介绍的燃料电池正是利用新型能源产生的化学反应，将化学能直接转换为电能和热能。
一、燃料电池背景介绍在寻找到的新型替代能源中，氢以其清洁、高效等明显优势，得到了各国政府的大力支持。
而燃料电池发电正是在一定条件下使氢气、天然气/煤气（主要是氢气）与氧化剂（空气中的氧气）发生化学反应，从而提供电能和热能。
燃料电池发电不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率为40~ 60%，如果实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。
而以纯氢为燃料时，燃料电池的化学反应物仅为水。
以富氢气体为燃料时，其二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。
而且，燃料电池运动部件很少，工作时噪声低。
除此之外，碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。
正是基于以上几大特点，越来越多的汽车生产厂商将目光投向了燃料电池，并不断增加对燃料电池车辆研发的投入，而质子交换膜燃料电池（PEMFC）更是凭借自身特点深受汽车厂商厚爱。
但燃料电池是非常复杂的多领域动态系统，反应过程涉及电、电化学、流体和热之间的相互耦合。
同时，控制这样的系统对于保证效率和可靠性而言，都是非常具有挑战的工作。
也就是说，在对燃料电池进行建模与仿真时，不仅要考虑整个系统的交互性，还要考虑整个仿真过程中的多学科领域和动态仿真环境。
二、AMESim高级建模仿真平台AMESim多学科领域复杂系统高级建模仿真平台，在世界范围内早已成为汽车整车以及零部件研发部门的首选平台级仿真工具之一。
AMESim提供了一个系统工程设计的完整环境，用户可以在其提供的软件环境下建立复杂的多学科领域系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。
而AMESim的重要特点之一就是多学科领域的建模仿真能力，在统一的平台上实现机械、液压、气动、热、电和磁等多物理领域系统工程的建模和仿真，并且不同领域的模块之间直接采用物理连接，这种不同领域模块之间直接物理连接的方式使得AMESim成为多学科领域系统工程建模和仿真的标准环境。
基于AMEsim的传动系多领域仿真分析王栋陈明张小虎张旭徐政（上汽集团股份有限公司技术中心，上海邮编200804）摘要：汽车传动系是一个包含机械、控制、液压模块的复杂多领域系统。
各个领域相互耦合作用，共同决定着整车的部分驾驶性能和NVH性能。
所以建立传动系的多领域耦合模型对掌握整车的驾驶性能和NVH性能至关重要，本文基于AMEsim软件，建立某款国产轿车（直列四缸发动机配6速DCT变速箱）传动系多领域模型，模拟50%油门开度起步加速工况得到了和试验相一致的结论。
关键词：传动系、多领域建模、加速响应、起步响应0前言随着汽车工业的发展和消费者对汽车的日益了解，NVH性能和整车驾驶性能正在越来越重要，成为影响消费者购买意愿的重要因素。
在产品开发过程中要获得比较好的ＮＶＨ性能和整车驾驶性能，良好的传动系匹配设计必不可少。
传动系负责将发动机输出的动力传递至车轮从而驱动汽车前进，是一个涉及控制、液压、机械等多学科领域的复杂系统。
采用多领域建模的思想，建立多学科领域的传动系模型，对优化传动的匹配设计，得到较好的NVH性能和整车驾驶性能至关重要。
本文基于西门子公司的AMEsim软件，建立力某国产轿车的传动系多领域CAE模型，并且取得了和试验比较一致的结果。
1传动系及其工作原理汽车发动机和驱动轮之间用于实现扭矩传递的所有装置成为汽车的传动系。
它的存在帮助汽车完成了加速、换挡、转弯、刹车、动力中断等基本功能，是汽车的重要组成部分。
传动系一般包含离合器、变速箱、主减速器、差速器、驱动半轴及轮胎等零部件。
其中离合器用于衔接发动机和变速箱之间的动力，并同时保证变速箱换挡时的动力的平稳输出；变速箱由多组不同比率的齿轮组组成，用于将发动机输出的动力转化成高扭矩或者高转速形式，用于满足不同的驾驶需求。
这两个关键零件结合差速器、半轴将发动机动力传递给轮胎。
本文所涉及到的传动系是一款包含DCT变速箱的传动系，其中的液压控制系统直接作用在离合器和同步器上，直接影响发动机的扭矩传输，从而影响整车平顺性和起步响应性能。
基于Amesim的顶驱刹车系统的仿真分析
郭建;刘鹏骋
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2024(27)1
【摘要】为了能够更好地指导现场顶驱刹车液压控制系统的维护调整,以顶驱刹车系统为研究对象,通过分析刹车体及其液压控制系统结构,建立了刹车和液压缸活塞运动方程的数学模型。
通过查阅在用顶驱液压手册,将顶驱刹车液压控制系统分为三类,然后利用SimcenterAmesim软件构建顶驱刹车及其液压控制系统的Amesim仿真模型,得到三种不同液压控制系统的顶驱刹车液缸的位移-时间曲线和压力-时间曲线,直观清晰地表现了顶驱刹车工作过程的动力学特性。
同时,通过软件批处理功能分析了蓄能器不同的初始充装压力和阻尼孔大小对顶驱刹车动作的迟滞和缓冲作用,进而明确了蓄能器安装位置和初始参数对系统的影响规律。
【总页数】5页(P8-12)
【作者】郭建;刘鹏骋
【作者单位】大庆钻探钻井工程技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
1.基于AMESim的顶驱用轴向柱塞泵仿真
2.基于AMESim的顶驱液压系统设计及数字化仿真
3.基于AMESim和Simulink的飞机液压刹车系统的联合仿真
4.基于
AMEsim的装载机刹车能量回收系统仿真5.基于AMESim的某汽车电驱冷却系统回路仿真分析
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基于Amesim传统汽车整车能量流的仿真分析[摘要]为了减少传统燃油汽车的燃油消耗量，本文对传统汽车各系统及部件的能量消耗进行了研究。
研究整车在行驶过程中能量流的变化，可进一步完善整车的综合能量流管理。
以提高整车经济性为目标，提出了基于Amesim软件整车能量流的仿真分析方法，分别建立了发动机、冷却系统、润滑系统、传动系统以及驾驶系统模型，并对各子系统进行了耦合，建立了整车能量流分析模型，从能量流角度 ，分析了在NEDC工况下整车的总能量和各系统的能量需求。
提出了降低系统能量消耗、验证系统优化方案的分析与验证方法。
[关键词] 传统汽车能量流 经济性 仿真 优化Energy Flow Simulation and Analysis of Traditional Vehiclebase on Amesim SoftwareABSTRACT – In order to reduce the fuel consumption of the traditional fuel vehicles, the energy consumption of the system and the components of the traditional vehicle is studied in this paper. The research on the energy flow of the whole vehicle during the driving process can further improve the integrated energy flow management of the vehicle. Regard the improvement of the fuel economy as the goal, the method of simulation and analysis of vehicle energy flow is proposed based on the Amesim software. The engine, cooling system, lubricating system, transmission system and driving system model are established respectively, and the subsystems are coupled, and then, the vehicle energy flow analysis model is established. From the perspective of energy flow, the energy demand of whole vehicle and the subsystems is analyzed base on NEDC. The analysis and verification methods for reducing energy consumption and verifying system optimization are proposed.KEYWORDS – Traditional Vehicle, Energy Flow, Economy, Simulation, Analysis1前言近年来，我国经济持续快速发展汽车销量快速增长，同时也带来了燃油消耗和环境污染等问题，汽车节能化发展成为汽车行业的迫切需求。
基于AMESim轿车差速器的运动学分析
摘要：本文首先对差速器的差速原理的运动学方程进行了推导，为了验证推导差速器差速原理的运动学方程的正确性，本文基于AMESim建立了差速器的运动学仿真模型，并且在连续变化和阶跃负载激励的作用下分别验证了差速器差速原理的正确性，取得了较为理想的效果，为差速器的运动学仿真提供了一种较为新颖的仿真方法。
关键词：差速器原理；运动学方程；AMESim；仿真
前言
将差速器作为一个独立的整体作为研究对象，从差速器的基本运动规律出发，借用前人的研究成果，得出差速器的运动学方程，以此为理论分析的依据，在系统级建模与仿真软件AMESim为差速器运动学分析的建模仿真平台，建立了差速器的运动学仿真模型，并且以改变输入负载激励的方式来查看差速器对于不同负载激励的运动学响应，在本文中主要用阶跃信号和正弦（余弦）为负载激励，通过差速器左右半轴齿轮的运动学响应，在系统级误差允许的范围内满足差速器运动学方程，证明搭建模型的正确性。
1.对称式圆锥行星齿轮差速器的运动学数学模型
对称式圆锥行星齿轮差速器的工作原理如图1所示，图中。
为主减速器从动齿轮的转速亦即差速器壳的转速；、分别为左、右半轴齿轮的转速。
图1对称式圆锥行星齿轮差速器的工作原理简图
当汽车转弯行驶时，由于转弯，汽车左右两驱动轮的旋转速度并不相同，通过差速器的基本结构我们可以知道，差速器半轴齿轮与左右驱动轮是通过渐开线花键刚性连接的，左右半轴齿轮的转速应该和左右轮的转速相同，因此在差速器齿轮系统中两个太阳轮的速度并没有一样，这样就会导致差速器的行星齿轮发生公转的时候同时发生自转。
我们可以得出如下的结论：
式（1）
其中为差速器左半轴齿轮的转动角速度，为差速器右半轴齿轮的角速度，为差速器壳的旋转速度。
即两半轴齿轮的转速和（若无轮边减速时也是左、右驱动车轮的转速和）为差速器壳转速的2倍。
2.差速器的AMESim运动学分析
差速器是一个多齿轮系统，鉴于当前机械动力学软件的三维建模能力较差，尤其像齿轮这样几何形状难以创建的构建在像ADAMS这样的机械动力学软件
中很难实现几何模型构建并且在机械动力学软件中要精确添加齿轮副也是一个难题。
2.1差速器仿真模型仿真平台的搭建
在本文中直接选用AMESim软件中Power train库中的差速器模型。
保证齿轮系统中每一对齿轮副正确添加，为了精确的描述差速器在汽车行驶过程中实时载荷，同样在Power train库中选择了整车模型和轮胎模型。
整车实时载荷的添加，采用signal库中的型号单元作为信号源，在调用Mechanical库中的转矩产生单元完成整个系统模型的搭建，最终的模型如下图：
图2 AMESim仿真环境中建立的差速器仿真模型
2.2差速器动力的输入
2.3差速器负载激励的输入
为了给差速器加上负载，并且为了更好地反映出差速器的差速原理及差速效果。
在本文中选择了两种负载信号输入：方波信号和正弦（余弦）波。
选择这两种负载激励是基于为了全面考虑差速器针对不同类型信号激励的反应。
对于方波信号而言，我们可以当成是一种发生突的负载激励，而对于正弦（余弦）波信号而言，我们可以把它当成一种未发生突变的负载激励。
左右两轮的输入信号步调相反，之所以将输入信号的步调设计成完全相反，主要是为了观察差速器在负载激励完全相反的作用下，差速器左右两半轴齿轮的输出速度响应。
这样更加明显的反映出差速器是否满足差速器的差速原理。
为了更加清楚的表现左右两轮在步调相反的负载激励的作用下，左右两轮的速度响应图，为此，我们将两轮的速度响应曲线放在同一个绘图界面里。
左右两轮的速度响应图：
图3左右轮的速度响应图
在图3中，红色的图像为左轮的速度响应线图，浅绿色为右轮的速度响应线图。
我们忽略在差速器初始运行及停车阶段的左右两轮的速度响应图，因为在开始运行和停车阶段，整个实验系统的输入能量和输出能量并未达到平衡，这样系统难免发生振动。
我们可以清楚地看出当差速器模型在仿真中达到动态平衡后，左右两轮的速度响应图像也呈现出于负载激励相类似的方波周期性响应，并且也是交替出现；说明在AMESim建立的模型在方波型号的负载激励下满足差速器的差速原理。
3.结论
在本文中，在系统级建模与仿真软件AMESim建立了差速器运动学仿真模型，在两种具有代表性负载激励的作用下，通过观察仿真模型中左右半轴的速度响应，差速器对于非连续的方波信号还是连续的正弦波信号，都满足差速器的差速原理。
参考文献：
[1]陈家瑞.汽车构造[M]北京：机械工业出版社，2005：122—140.
[2]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京：清华大学出版社，2007：202—250.。
