电动汽车两档自动变速器高转速工况下振动特性分析

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变速器作为电动汽车传动系统中的关键部件,其运行过程中所产生振动噪声问题一直以来都是行业内的研究热点。对于电动汽车变速器而言,由于系统的高集成化和高转速化,某些工况下容易产生较为明显的振动噪声(NVH)问题,严重影响了驾驶员的驾乘舒适性。在行业发展初期,由于技术需求的不同,传统燃油汽车的运行服役工况一般是中低速工况,这就导致了当前对变速器振动噪声问题的研究大多都是在中低速工况下开展的,而高转速工况下的研究较少。因此,本课题就某品牌电动汽车两档自动变速器在高转速工况下的振动特性问题进行深入研究。本文的主要研究工作如下:(1)根据该变速器的工作原理绘制了传动简图,并利用PREO软件完成了该变速器三维模型的构建,继而通过ADAMS软件对该变速器传动系统进行动力学仿真分析,同时为了保证仿真数据的准确性,将传动系统内部轴系结构柔性化处理,从而构建出该变速器传动系统的刚柔耦合动力学模型,仿真结果得到了该传动系统内各轮齿啮合点的动态啮合力以及各轴承点的动态支反力,为后续变速器箱体的动态响应分析与振动测试试验提供数据支持。(2)分析了啮入冲击作用下斜齿轮啮合的动态特性,根据啮入冲击产生机理,推导了其冲击过程中所产生的冲击速度以及冲击力,绘制出其随时间、转速以及负载变化关系曲线,并构建了单级斜齿传动弯-扭-轴耦合动力学模型,得到了不同转速激励下系统的振动响应情况。(3)通过模态仿真技术对该变速器进行模态分析,求解得到了该变速器在各阶段模态下的固有频率及振型,同时对该变速器箱体进行瞬态动力学分析,将各轴承点的动态支反力作为激励力,施加到箱体轴承座上,从而得到了该变速器箱体内各测试点的振动加速度、振动速度以及振动位移动态响应情况。(4)通过对该变速器进行振动测试试验,得到了该变速器箱体表面各测试点的振动加速度响应情况,通过对试验数据与仿真数据进行对比发现误差均在10%以内,试验结果与仿真结果具有较好的一致性,从而验证了有限元模型的准确性以及仿真结果的可靠性。同时分别对该变速器箱体在不同转速工况下的振动情况进行试验,结果表明转速超过7000rmp后,其振动加速度增加幅度明显变大,这将对系统的稳定性造成极大影响。同时这一结论也对变速器的振动分析、结构设计及轻量化研究具有重要的工程应用价值。
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