GT-SUITE中的二维多体动力学简介

GT-SUITE 作为一个著名的多物理平台软件，能够模拟1D、2D以及3D的多体动力学。其中1D动力学涉及各类液压/气动系统的各种阀系建模。2D 多体动力学只考虑X/Y方向的平动以及绕Z轴的转动，常涉及配气机构、曲柄连杆机构、平面传动机构以及液压/气动系统的执行件。3D动力学常涉及车身动力学、以及各类柔性体有限元计算。

GT-SUITE的2D多体动力学常分为两大类：通用库和专业库。

如下图所示，该库是所有平面运动建模的基础，也是各专业库的底层部件。用户利用该库可以搭建各类平面运动机构。

专业库是对通用库的封装。按照应用场景又分为曲柄连杆机构、配气凸轮机构、传动机构等专业库。该库多基于通用库进行建模，但对于专业工程师更为友好，更符合专业需求。

传统车发动机动力系统中存在典型的平面运动，如下图所示，包含曲柄连杆、配气凸轮、正时链条、皮带传动。该类模型基于GT-SUITE的专业库（CrankTrain、ValveTrain、Drives and Machinery）进行建模，可用于发动机曲轴和配气凸轮机构的动力学/运动学分析和设计、摩擦预测等场景。

曲柄连杆和配气凸轮机构

正时链条和皮带传动机构

下图分别为发动机各子系统的摩擦占比、曲轴连杆机构的摩擦分解。

对于以变速器/减速器为代表的齿轮传动机构，分析其换挡性能、预测其低温下的传动效率对于工程师来说很有价值。用户可基于GT-SUITE的传动专业库（Drives and Machinery），针对每一对齿轮副进行建模。该类模型能够考虑啮合损失、轴承损失、搅油损失、密封摩擦损失等，故可用来预测传动效率（不同温度、不同浸没深度等）。

电动汽车的二级减速器

不同温度下的减速器各类损耗的对比

鼓式制动器是商用车制动系统的重要执行部件，其结构原理如下图所示。

用户可基于GT-SUITE的通用库（2-D Mechanics）、气压库（1-D Mechanics）、流体库（Flow）进行建模。1D 机械部件主要用于建立气压传动系统中的各种阀系，而2D 机械部件用于建立鼓式制动器，模型如下图所示。液压/气压推动轮缸活塞向两侧运动，通过制动蹄将摩擦片压紧在制动鼓上，从而实现制动。

鼓式制动器

制动鼓初始转速300rpm，当制动时，下图展示了制动轮毂的转速下降和制动轮缸中流体压力的变化。

另外，结合GT-SUITE的1D机械库，用户也可以耦合液压/气压系统。下图为一个气压制动系统示例。