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BSG带传动系统动态响应特性研究
| 论文题名： | BSG带传动系统动态响应特性研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;BSG带传动系统;双张紧臂自动张紧器;动态响应特性 |
| 摘要： | 随着汽车保有量逐年增加，城市交通拥堵现象普遍存在，导致发动机怠速空转时间增加。为了解决这一问题，微混合动力技术开始涌现，其中 BSG（Belt Driven Starter Generator）启停系统是一种常用的技术，相较于传统的发动机改动较小，成本增加较少，且可以降低油耗，BSG 系统不仅能实现怠速启停功能，还能实现能量回收功能。然而，该系统的动力学特性改变较大，导致前端轮系布置以及张紧器设计参数匹配设计存在一定的难度。本文的研究对象是一款带有双张紧臂自动张紧器的 BSG带传动系统，分析了该系统在多种工况下的动态响应特性，并寻求更合理的设计方案。 利用Simdrive 3D Belt模块和Crank Drive模块建立BSG带传动系统多体动力学模型，模型考虑多楔带的纵向、径向和弯曲刚度，以及曲柄连杆机构运动的往复惯性力。同时，考虑随时间变化的激励曲线和负载曲线，以更真实地模拟启动过程。采用刚性有限元法离散多楔带，并用 Galerkin 法对系统进行空间离散，以获得带传动系统带段横向振动特性。 采用 Adams-Bashforth-Monlton预测-校正法求解 BSG带传动系统的动态响应特性。在启动工况下，研究系统附件轮转速、带段张力、带-轮间接触应力和滑移率等响应特性。结果表明，张紧器 2 轮压轴力达到 3420N，电机轮和曲轴轮的最大滑移率分别为 20.7%和 17.2%，张紧臂 1和张紧臂 2的最大摆动角度分别为 18.7deg 和17.0deg，带传动系统存在较大的风险。在加速工况下，由于没有BSG电机初始加载扭矩大和动力源切换的过程，系统响应特性没有出现风险项。 基于启动工况下的 BSG带传动系统动力学仿真模型，利用控制变量法研究自动张紧器设计参数和多楔带初始张力对系统动态响应特性的影响规律，通过极差分析可知张紧器阻尼影响最为显著，张紧器1结构参数影响程度大于张紧器2；综合分析多楔带初始张力对系统动态响应特性的影响，适当增加初始张力对系统有利。 针对系统存在的风险，利用梯度投影法对自动张紧器设计参数进行寻优，优化方案仿真结果与原方案对比，启动工况下张紧器2轮最大压轴力下降550N，张紧臂1和张紧臂2最大摆动角度下降9.8deg和8.6deg，电机轮和曲轴轮滑移率下降10.4%和 12.5%，加速工况下系统动态响应特性基本不变，均符合设计要求，提高了 BSG带传动系统的稳定性和传动效率。 |
| 作者： | 晏蓬渊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑光泽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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