行星混联式混合动力客车传动系扭振特性分析与仿真研究

• 作 者: 黄海瑞
• 出 处: 吉林大学
• 发表日期: 2019年11期
• 关键词: 行星混联 混合动力客车 扭振 固有特性 受迫振动

混合动力客车是我国新能源商用车的重要组成部分,在当前各类新能源商用车中,行星混联式混合动力客车的市场份额逐渐提升,由于行星混联式混合动力客车具有优异的燃油经济性,近年来取得了良好的发展。然而,随着行星混动客车推广范围的不断扩大,全新的系统构型逐渐暴露出新型扭振问题,影响到乘客的舒适性和乘车体验。此外,行星混联式混合动力系统是一种多动力源耦合系统,行星齿轮机构的非线性动力学问题与电机快速响应特性均可能恶化传动系统的扭振状况,这种状况会进一步影响到车辆的安全性与整车驾驶性。可见,行星混动客车传动系的扭振问题已成为制约其发展与推广的重要因素,深入研究传动系的扭振特性,探究降低传动系扭振的优化方法与规律,将为行星混动客车的发展提供重要保证。基于对当前传动系动力学建模与扭振响应特性的深入调研分析,本文进行了行星混联式混合动力客车传动系扭振动力学建模,通过固有特性与受迫振动仿真来分析传动系扭振特性,并以避振与减振为目标提出传动系扭振优化方案。主要的研究包括:首先,基于行星混联式构型特征,结合零部件尺寸与结构的设计标准完成齿轮等关键部件的结构设计;利用集中质量法建立传动系扭振动力学模型,为固有特性分析与受迫振动仿真提供准确的模型基础。第二,基于达朗贝尔原理与拉格朗日方程,建立各分总成的动力学模型,求解传动系无阻尼自由振动方程;通过固有频率与模态振型分析扭振的固有特性,以及在固有频率下各部件扭转振动的相对程度;通过对发动机临界转速的求解,确定发动机转矩的主谐量阶数与共振频率的关系。第三,基于交互式建模方法,建立传动系三维模型与虚拟样机模型;通过受迫振动仿真,分析不同激励下各部件的振动程度和振动规律,确定各部件自由度的共振频率;分析传动系各部件的模态参与因子,探究各阶模态频率对传动系受迫振动的影响程度。最后,以避振与减振为目标,研究基于响应的参数灵敏度;利用避振法探究结构参数对系统固有频率的影响规律,通过减振法分析传动系受迫振动下各部件的扭振幅值变化,并得出被动减振的参数优化方向。