混合动力汽车齿轮传动系统动力学建模与分析

发布时间：2020-08-28 06:08

【摘要】：混合动力汽车产业是战略性新兴产业,已成为解决当前能源和环境问题的有效途径之一。齿轮传动系统是混合动力汽车重要组成部分,它主要由复合行星轮机构和平行轴齿轮机构组合而成的,由于其传动系统的结构复杂性,使其动力学特性研究更为困难,尤其是振动和噪声的研究也是一个棘手的问题。目前,国内外针对平行轴齿轮动力学特性的研究取得了一些成就,而对复合行星齿轮系动力学特性的研究还处于初级阶段。因此,本文借助于多学科建模和仿真软件对该混合动力传动系统进行建模,以此对系统中的齿轮传动系统的非线性动力学特性进行了深入研究。首先对混合动力汽车动力传动系统的结构以及工作原理进行描述,剖析了系统中齿轮系统振动噪声产生机理,分析了其振动给动力传动系统带来的影响。在研究中充分考虑齿轮传动系统中时变啮合刚度、齿侧间隙、综合啮合误差等非线性因素,运用第二类拉格朗日方程,建立了复合行星齿轮系横向-扭转非线性动力学方程和平行轴齿轮传动部分弯-扭-轴非线性动力学方程,通过对复合行星轮系和平行轴齿轮连接部分进行适当的简化处理,最终建立了整个齿轮系统的非线性动力学方程。其次选择多学科建模和仿真软件ITI SimulationX作为研究平台,利用软件中丰富的物理模型库建立相应的物理模块。针对软件中没有的平行轴齿轮传动模块,采用Modelica语言对其进行二次开发,生成了所需的平行轴齿轮传动物理模块,最终构建了混合动力汽车动力传动系统仿真模型。最后借助于SimulationX软件对齿轮传动系统的动态特性进行分析研究,求解出混合动力汽车动力传动系统的固有频率,得出时变啮合刚度、啮合相位、齿侧间隙、啮合阻尼等主要参数以及轴承支撑刚度对系统动态特性的影响。利用SimulationX软件中自带的固有频率和固有振型分析模块,通过改变相关参数可以改善齿轮传动系统的动态特性,使系统的固有频率能够有效的避开混合动力汽车工作转速范围内的啮合频率,以达到避免共振的目的。此外,该齿轮传动系统虚拟样机的建立也为研究齿轮传动系统动力学特性提供了一个直观有效的可视化平台。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7

【参考文献】

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本文编号：2807216