纯电动车两挡变速器动力学仿真及振动特性分析
发布时间：2021-03-04 11:10
目前,汽车工业经过长期的发展正在进行大转型,国内外汽车产商纷纷加入研制新能源汽车的行列,以望缓解能源危机。在新能源汽车发展过程中,纯电动车是一个重要的研究方向。为了更好地发挥纯电动车的性能,在纯电动车上配备两挡变速器变得尤为必要。因此,本文基于企业提供的参数数据,对纯电动车两挡变速器进行了分析和研究。本文首先对纯电动车的主要结构和国内外对两挡变速器的研究进行了介绍,在阐述了变速器工作原理后,基于企业提供的参数数据对两挡变速器的主要结构进行了三维建模。紧接着在RecurDyn中建立传动系统的动力学模型,依据驱动电机额定功率下的转速（2800rpm）,对两挡变速器在不同工况下进行了动力学仿真,从速度、齿轮动态啮合力两方面验证了模型的正确性;分析了在一挡稳定工况下各个轴的应力,为两挡变速器轴的设计和优化提供了参考依据。在驱动转速为2800rpm和6000rpm时,对模型进行动力学分析得到了一挡工况各个轴承不同方向的轴承力,发现一挡齿轮对的啮合力使轴承3承受了较大的径向力,轴承力在6000rpm时会出现更大的波动。建立了一挡主动齿轮的刚柔耦合模型并进行了动力学仿真分析,在齿轮的最大应力云图中发...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮毂电机和轮边电机对比图
第1章绪论31.2电动汽车结构在电动汽车中使用电机进行驱动，其能量供应通过使用化学蓄电池组、燃料电池、超级电容器组或飞轮组提供动力源[6]。经过多年的发展现代电动车已确立其应有的地位，图1.2所示是现代电驱动系统概念图。该电驱动系统由三个主要的子系统组成：电机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。电机驱动子系统由车辆控制器、电力电子变换器、电机、机械传动装置和驱动车轮组成；能源子系统包含能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元；辅组子系统是由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源组成。车辆控制信号通过加速和制动踏板进行输入，车辆控制器控制电力电子变换器给出控制信号，变换器控制电机与能源之间的功率流。能量管理单元与车辆控制器相配合控制能量回收，同时与能量的燃料供给单元一起控制燃料供给单元并监控能源的使用，辅助电源主要为车内气候控制单元和功率控制单元提供不同电压等级所需的功率[7]。图1.2通用电动汽车概念性图由于电驱动特性和能源方面的多样性，可有多种可能的电动汽车结构形式，如图1.3所示。其中a为配备多挡传动装置和离合器的传动驱动系统，b为无离合器单挡传动装置，c为固定挡传动装置和差速器的集成，d为两个独立电机和带有驱动轴的固定挡转动装置，e为配有两个独立电机和固定挡传动装置的直接驱动，f为两个分离的轮式驱动形式，C为离合器，D为差速器，FG为固定挡的齿轮传动装置，GB为变速器，M为驱动电机。
吉林大学硕士学位论文4图1.3可能的电动汽车结构形式图1.3a是本文用的电动车结构，用电驱动装置代替了传统驱动系统的内燃机，它由电机、离合器、变速器和差速器组成。离合器用以将电机动力传递到驱动轮，变速器提供传动比，以变换转速—功率（转矩）匹配负载的需求。差速器用以车辆在弯曲路径行驶时，提供给两侧车轮不同的驱动转速。图1.3b借助电机在一定的转速区间内具有恒功率特点，采用不变挡位的齿轮传动装置替代多级变速器，并且省略离合器。该结构减少了机械传动的尺寸和重量，由于不需要换挡，简化了控制。图1.3c为进一步集成电机、固定挡的齿轮传动装置和差速器，其两侧的轴直接连接驱动轮进一步对驱动系统简化和小型化。图1.3d用两驱动电机替代差速器，两电机分别驱动相应侧的驱动轮，即采用轮边电机技术，当汽车在弯曲路径行驶时，可控制驱动电机转速完成转弯。图1.3e为进一步简化驱动系统将电机装与轮毂内，即轮毂电机技术。使用一个薄型行星齿轮组降低电机转速，增大电机转矩。图1.3f直接省略掉驱动装置和车轮之间的机械传统系统，使用外转子型电机驱动车轮，当控制电机转速就相当于控制车速，这样的装置要求电机在车辆器动和加速运行时具有高转矩性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车技术状况及发展趋势研究[J]. 邱先文. 小型内燃机与车辆技术. 2019(06)
[2]变速器齿轮传动刚柔耦合建模与疲劳寿命预测[J]. 赵方洲,卢剑伟,栾振,程建羊. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]电动汽车轮毂电机技术的发展现状与发展趋势[J]. 孔垂毅,代颖,罗建. 电机与控制应用. 2019(02)
[4]纯电动汽车高速齿轮传动NVH性能优化研究[J]. 潘晓东,刘祥环,黎超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(11)
[5]电动汽车动力保持型机械式自动两挡变速器仿真与试验[J]. NGUYEN Truong Sinh,宋健,方圣楠,宋海军,台玉琢,李飞. 清华大学学报(自然科学版). 2017(10)
[6]传递路径分析在提升变速箱NVH性能中的应用[J]. 周广,刘亚男,李萌,邢明星,刘伟,靳少辉,赵东华,龚正伟. 价值工程. 2015(15)
[7]变速器换挡拨叉疲劳寿命分析[J]. 贾院,罗大国,陈勇,王瑞平. 汽车工程师. 2014(08)
[8]纯电动汽车两档变速器的研究与设计[J]. 刘振军,崔荣宾,赵江灵,史波. 重庆理工大学学报(自然科学). 2014(02)
[9]基于ADAMS的变速箱传动系统动力学分析研究[J]. 牛冠男,鲁聪达,吴建华. 制造业自动化. 2013(22)
[10]电动汽车为什么需要多速变速器[J]. 章晓峰. 汽车零部件. 2012(10)
硕士论文
[1]传动误差激励下变速器壳体振动噪声预测及优化研究[D]. 赖天华.重庆大学 2017
[2]电动汽车减速器壳体辐射噪声研究[D]. 张在强.燕山大学 2016
[3]某型商用车变速器动力学分析研究[D]. 王嘉富.上海工程技术大学 2011
本文编号：3063109
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮毂电机和轮边电机对比图
第1章绪论31.2电动汽车结构在电动汽车中使用电机进行驱动，其能量供应通过使用化学蓄电池组、燃料电池、超级电容器组或飞轮组提供动力源[6]。经过多年的发展现代电动车已确立其应有的地位，图1.2所示是现代电驱动系统概念图。该电驱动系统由三个主要的子系统组成：电机驱动子系统、能源子系统和辅助子系统。电机驱动子系统由车辆控制器、电力电子变换器、电机、机械传动装置和驱动车轮组成；能源子系统包含能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元；辅组子系统是由功率控制单元、车内气候控制单元和辅助电源组成。车辆控制信号通过加速和制动踏板进行输入，车辆控制器控制电力电子变换器给出控制信号，变换器控制电机与能源之间的功率流。能量管理单元与车辆控制器相配合控制能量回收，同时与能量的燃料供给单元一起控制燃料供给单元并监控能源的使用，辅助电源主要为车内气候控制单元和功率控制单元提供不同电压等级所需的功率[7]。图1.2通用电动汽车概念性图由于电驱动特性和能源方面的多样性，可有多种可能的电动汽车结构形式，如图1.3所示。其中a为配备多挡传动装置和离合器的传动驱动系统，b为无离合器单挡传动装置，c为固定挡传动装置和差速器的集成，d为两个独立电机和带有驱动轴的固定挡转动装置，e为配有两个独立电机和固定挡传动装置的直接驱动，f为两个分离的轮式驱动形式，C为离合器，D为差速器，FG为固定挡的齿轮传动装置，GB为变速器，M为驱动电机。
吉林大学硕士学位论文4图1.3可能的电动汽车结构形式图1.3a是本文用的电动车结构，用电驱动装置代替了传统驱动系统的内燃机，它由电机、离合器、变速器和差速器组成。离合器用以将电机动力传递到驱动轮，变速器提供传动比，以变换转速—功率（转矩）匹配负载的需求。差速器用以车辆在弯曲路径行驶时，提供给两侧车轮不同的驱动转速。图1.3b借助电机在一定的转速区间内具有恒功率特点，采用不变挡位的齿轮传动装置替代多级变速器，并且省略离合器。该结构减少了机械传动的尺寸和重量，由于不需要换挡，简化了控制。图1.3c为进一步集成电机、固定挡的齿轮传动装置和差速器，其两侧的轴直接连接驱动轮进一步对驱动系统简化和小型化。图1.3d用两驱动电机替代差速器，两电机分别驱动相应侧的驱动轮，即采用轮边电机技术，当汽车在弯曲路径行驶时，可控制驱动电机转速完成转弯。图1.3e为进一步简化驱动系统将电机装与轮毂内，即轮毂电机技术。使用一个薄型行星齿轮组降低电机转速，增大电机转矩。图1.3f直接省略掉驱动装置和车轮之间的机械传统系统，使用外转子型电机驱动车轮，当控制电机转速就相当于控制车速，这样的装置要求电机在车辆器动和加速运行时具有高转矩性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动汽车技术状况及发展趋势研究[J]. 邱先文. 小型内燃机与车辆技术. 2019(06)
[2]变速器齿轮传动刚柔耦合建模与疲劳寿命预测[J]. 赵方洲,卢剑伟,栾振,程建羊. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]电动汽车轮毂电机技术的发展现状与发展趋势[J]. 孔垂毅,代颖,罗建. 电机与控制应用. 2019(02)
[4]纯电动汽车高速齿轮传动NVH性能优化研究[J]. 潘晓东,刘祥环,黎超. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(11)
[5]电动汽车动力保持型机械式自动两挡变速器仿真与试验[J]. NGUYEN Truong Sinh,宋健,方圣楠,宋海军,台玉琢,李飞. 清华大学学报(自然科学版). 2017(10)
[6]传递路径分析在提升变速箱NVH性能中的应用[J]. 周广,刘亚男,李萌,邢明星,刘伟,靳少辉,赵东华,龚正伟. 价值工程. 2015(15)
[7]变速器换挡拨叉疲劳寿命分析[J]. 贾院,罗大国,陈勇,王瑞平. 汽车工程师. 2014(08)
[8]纯电动汽车两档变速器的研究与设计[J]. 刘振军,崔荣宾,赵江灵,史波. 重庆理工大学学报(自然科学). 2014(02)
[9]基于ADAMS的变速箱传动系统动力学分析研究[J]. 牛冠男,鲁聪达,吴建华. 制造业自动化. 2013(22)
[10]电动汽车为什么需要多速变速器[J]. 章晓峰. 汽车零部件. 2012(10)
硕士论文
[1]传动误差激励下变速器壳体振动噪声预测及优化研究[D]. 赖天华.重庆大学 2017
[2]电动汽车减速器壳体辐射噪声研究[D]. 张在强.燕山大学 2016
[3]某型商用车变速器动力学分析研究[D]. 王嘉富.上海工程技术大学 2011
本文编号：3063109
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