电动汽车齿轮变速箱振动原因分析及齿轮传动系统优化设计.pdf
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1、 年第 期电动汽车齿轮变速箱振动原因分析及齿轮传动系统优化设计李洪涛(长春职业技术学院,吉林 长春 )摘要:齿轮变速箱作为电动汽车传动系统中的重要组成部分,一旦其出现振动,会对整台汽车的安全性以及操作感带来严重影响.因此,研究人员尝试对变速箱传动系统模态进行深入分析,基于齿轮传递误差,分析齿轮变速箱振动原因.在此基础上,针对齿轮传动系统进行宏观参数优化,通过这种方式提高电动汽车齿轮变速箱传动效率.关键词:齿轮变速箱;齿轮传动系统;齿轮传递误差中图分类号:TH 文献标识码:A文章编号:X()A n a l y s i so fV i b r a t i o nC a u s e so fG e
2、a rB o xo fE l e c t r i cV e h i c l ea n dO p t i m i z a t i o no fG e a rT r a n s m i s s i o nS y s t e mD e s i g nL iH o n g t a o(C h a n g c h u nV o c a t i o n a l a n dT e c h n i c a lC o l l e g e,J i l i nC h a n g c h u n )A b s t r a c t:A sa n i m p o r t a n tp a r to f t h e t r
3、 a n s m i s s i o ns y s t e mo fe l e c t r i cv e h i c l e s,t h ev i b r a t i o no f t h eg e a rb o xw i l l h a v e a s e r i o u s i m p a c t o n t h e s a f e t ya n do p e r a t i o no f t h e e n t i r ev e h i c l e T h e r e f o r e,r e s e a r c h e r s t r y t oc o n d u c ti n d e
4、p t ha n a l y s i so nt h e t r a n s m i s s i o ns y s t e m m o d eo f t h eg e a r b o x,a n da n a l y z e t h ev i b r a t i o nr e a s o no f t h eg e a r b o xb a s e do nt h eg e a r t r a n s m i s s i o ne r r o r O nt h i sb a s i s,t h em a c r op a r a m e t e r so f t h eg e a r t r
5、a n s m i s s i o ns y s t e ma r eo p t i m i z e dt o i m p r o v e t h e t r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c yo f t h ee l e c t r i cv e h i c l eg e a rb o x K e yw o r d s:G e a rb o x;G e a r t r a n s m i s s i o ns y s t e m;G e a r t r a n s m i s s i o ne r r o r作者简介:李洪涛()男,汉族,吉林省长春人
6、,本科学历,助理工程师,研究方向:机械设计制造.随着汽车制造行业的不断发展,对于电动汽车齿轮性能的要求不断提高,相关研究人员积极尝试降低齿轮振动,以及齿轮运行过程中出现的噪音.为达到这一目标,研究人员尝试建立三挡变速箱模型,基于该模型对齿轮变速箱传动系统进行静态分析与模态分析,为优化变速箱传动系统提供数据资料.三挡变速箱模型建立及仿真模态分析本次研究围绕电动汽车三挡变速箱开展,该类型变速箱主要由传动机构与操作系统两个部分构成(如图所示).图三挡齿轮变速箱结构图分析图可以发现,该齿轮变速箱拥有四对齿轮动力传递系统,根据每一套齿轮传动系统具体参数,研究人员利用MA S T A软件建立动力学仿真模型
7、.传统的变速箱模型中,将变速箱内部的轴承以及齿轮视为刚体,并将刚体的刚度设定为无限大.未考虑齿轮轮毂以及轴承等零件在运行过程中可能发生的弹性形变,导致仿真数据与变速箱真实工作状态不符.为解决这一问题,本次研究中将轴承轮毂、壳体等零件的刚度矩阵、质量矩阵等信息代入模型,令其聚节点与相应的轴承连接为完整的机械结构,通过这种方式引入齿轮变速箱整体刚度影响,令仿真实验数据与齿轮变速箱真实状态更为贴近.静态分析想要深入分析齿轮变速箱振动问题,分析其内部相关零件安全系数以及零件损伤率是一个重要的入手点.研究人员通过静态分析,判断齿轮传动系统的可靠性.本次研究中,由于齿轮变速箱中的轴承以及齿轮承受的荷载较大
8、,更容易发生形变.因此研究人员着重对轴承与齿轮进行静态分析.安全性分析变速箱中的齿轮零件,其主要作用是传递动力,一旦其稳定性以及安全性出现问题,会对变速箱整体稳定性造成直接影响.研究人员基于安全系数、损伤率以及错误量三项指标,对齿轮零件的安全性进行科学分析.齿轮的安全系数,即允许使用应力与实际应力的比例,该系数包含弯曲安全系数与接触安全系数两项指标.理想状态下,齿轮安全系数应,而在实际制备齿轮零件以及装配零件过程中,难免会出现误差.因此,需要将误内燃机与配件w w w n r j p j c n差计算在内,将齿轮安全系数调高至 才能保障齿轮零件的安全性.当变速箱处于档状态时,其内部所用齿轮零件
9、参与啮合,这种状态下齿轮所受到的冲击荷载最大.因此,研究人员基于变速箱档状态对齿轮零件进行静态分析.经过静态分析,研究人员发现四组齿轮中,弯曲安全系数最低值为 ,最高值为 ;接触安全系数最低值为 ,最高值为 ,均高于,证明变速箱在档状态下,所有齿轮零件安全系数均符合要求,无需更换零件或者对齿轮进行修形.损伤率研究人员假定齿轮在应力的作用下并未发生破损的使用循环周期为N,设齿轮破损之前的使用周期为N,则变速箱工作过程中,齿轮使用N次之后的破损程度为N/N.研究人员设齿轮损伤率为U,则U的计算公式为:UUiNlNfNlNf()公式()中,Ui表示齿轮在i工况下的损伤率,Nl则为工况i下齿轮实际循环
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