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混合动力变速器齿轮敲击分析与优化
| 论文题名： | 混合动力变速器齿轮敲击分析与优化 |
| 关键词： | 汽车混合动力变速器;齿轮敲击;动力学模型;结构优化 |
| 摘要： | 本文以某 P1+P3 构型混合动力变速器为研究对象，该混合动力变速器可理解为在两挡平行轴式变速器的基础上集成 P1 发电机和 P3 驱动电机，在发电机或驱动电机不工作时，与电机轴连接的齿轮处于空转状态，混合动力变速器中空套齿轮的数量增加，齿轮发生敲击的概率增加。齿轮敲击产生的“哒哒哒”声具有宽频带特性，将引起驾乘人员的不适。并且电机转子与齿轮通过电机轴连接，总的惯量很大使敲击问题更加突出。本文以存在齿轮敲击问题的某型混合动力变速器为研究对象，通过对该类构型的混合动力变速器的齿轮敲击进行研究，并提出齿轮敲击优化方案。 对混合动力汽车各工作模式下动力流进行分析，结合齿轮敲击门槛值理论预测可能发生的敲击的空套齿轮副。根据建模简化原则对搭载混合动力变速器的整车传动系进行简化，得到集中质量模型，再利用 AMESim 软件搭建混合动力变速器动力学分析模型，详细说明仿真模型中的主要零部件的建立方法和参数设置方法。模型考虑发动机气体压力和曲柄连杆机构往复惯性力，扭转减振器多级刚度特性，湿式离合器拖拽力矩以及空套齿轮齿侧间隙和拖拽力矩等因素。 开展整车齿轮敲击试验，通过麦克风传感器采集混合动力变速器近场噪声和车内噪声信号，通过振动加速度传感器采集变速器壳体振动信号，试验结果表明发动机工作模式下存在齿轮敲击现象，然后通过发动机模式稳速工况进一步确定了齿轮敲击强度较大时转速为 2000r/min。基于混合动力变速器动力学模型，在相同工作模式下进行齿轮敲击分析，仿真结果与试验结果基本一致，证明仿真模型有效。 基于已验证的混合动力变速器动力学分析模型，在发动机模式1挡转速2000r/min工况下，分析混合动力变速器主要参数对齿轮敲击影响，利用敲击评价指标评价各齿轮副敲击强度。研究结果表明，随着齿侧间隙和转动惯量的增加，敲击强度增加；拖拽力矩增加时，对齿轮敲击的抑制作用有限；当P1电机的发电扭矩增加时，齿轮敲击强度迅速减小。通过向前有限差分法进行灵敏度分析，得出P1电机的发电扭矩、转动惯量和齿侧间隙对齿轮敲击强影响较大，因此选取以上三个参数作为优化变量，以齿轮啮合功率为优化目标，采用遗传算法对齿轮敲击强度进行优化，最终齿轮敲击强度降低44%。 |
| 作者： | 张昕旺 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 郑光泽;杨金才 |
| 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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