第一章.混合动力汽车动力耦合行星齿轮系动力学模态.PDF

网络出版时间：2015-02-03 09:00 网络出版地址：/kcms/detail/41.1362.N0900.004.html 第 ３６卷 第２期 河 南 科 技 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．２ ２０１５年　 ４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ Ａｐｒ． ２０１５ 文章编号：１６７２－６８７１（２０１５）０２－００１４－０４ 混合动力汽车动力耦合行星齿轮系动力学模态 １ １，２ １ １ 杨忠凯 ，廖连莹 ，左言言 ，倪明明 （１．江苏大学 振动噪声研究所，江苏 镇江 ２１２０１３；２．常州工学院 机电工程学院，江苏 常州 ２１３００２） 摘要：以混合动力汽车双排行星齿轮动力耦合机构为例，运用 ＵＧ建立其三维实体模型，并在 ＡＮＳＹＳ中对 动力耦合机构的两排斜齿行星齿轮系分别进行模态分析。通过对比分析两排行星齿轮系的固有属性，得 出两行星齿轮系的振动都以行星轮的扭转或扭摆振动为主，且由于存在重根现象，固有频率相近的模态， 其固有振型也相似。两斜齿行星齿轮系的固有频率都远大于混合动力汽车发动机、发电机和电动机对外输 出的激振频率。可见，斜齿行星齿轮系作为混合动力汽车动力耦合机构，能够有效地避免与动力输入构件 的共振。 关键词：混合动力汽车；动力耦合机构；斜齿行星齿轮；模态分析 中图分类号：ＴＨ１６４ 文献标志码：Ａ ０　引言 ［１］ 混合动力电动汽车至少拥有两种动力源，可以实现既不降低车辆动力性能，又可以降低油耗 。 在实际应用中，混合动力汽车大都采用传统的内燃机、发电机／电动机作为动力源，而如何将各动力源输 出的动力平稳地耦合在一起是混合动力汽车的最为关键技术之一［２－４］。目前，市场上主流的混合动力 汽车主要采用行星齿轮动力耦合机构，但混合动力电动汽车在运行过程中要根据不同工况匹配策略进 ［５］ 行各动力源之间的动力切换 ，从而使动力耦合机构的工作环境也相当复杂。所以，对动力耦合机构 中行星齿轮进行动力学分析显得尤为重要。 前人对行星齿轮动力学特性进行了大量的研究。文献［６－７］建立了直齿行星齿轮的纯扭转模型， 并分析了行星齿轮系的固有特性。文献［８］通过考虑构件在径向平面内的平移振动，建立了直齿行星 齿轮的平移—扭转耦合模型，研究其固有特性及行星齿轮参数变化对固有特性的影响。文献［９］建立 了混合动力两级行星齿轮耦合系统的纯扭转动力学模型，并进行固有特性分析，按照振型特点把系统的 振动形式划分为３种模式。文献［１０］建立了行星齿轮的有限元模型，并与集中参数模型进行对比，发 现两者的计算结果基本一致。 在前人研究的理论基础之上，本文采用有限元的方法，对某混合动力汽车动力耦合机构的行星齿轮 系进行模态分析，重点分析行星齿轮系中各齿轮的振动特点，并对比分析了两排行星轮系的固有属性， 探究行星齿轮系作为动力耦合机构关键部件的优越性。 １　动力耦合机构三维实体建模 １．１　混联式混合动力系统 混联式混合动力系统综合了串联和并联的特点，其动力源包括内燃机系统和电机系统，通过行星齿 轮动力耦合机构的耦合作用，既可以实现各动力源的单独驱动，也可以实现两动力源的共同驱动。本文 以某混联式混合动力汽车为例，建立了其整个混合动力系统的传动示意图，