纯电动汽车动力传动系统Tip-in/out动力学理论及试验研究

作     者：周裕发 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭栋

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：纯电动汽车 动力传动系统 Tip-in/out 瞬态动力学 动力学优化 

摘      要：为应对日益严重的环境污染问题,全球各个国家不断推进低碳环保新政策,纯电动汽车成为研究的热点。驱动电机的输出扭矩变化大并迅速,且在纯电动汽车动力传动系统中分布多个间隙,如差速器半轴齿轮间隙、输入轴花键间隙、半轴齿轮花键间隙等,使纯电动汽车在Tip-in/out工况下产生显著的振动噪声,严重影响整车舒适性。为探究纯电动汽车动力传动系统中多间隙参数对系统动力学响应的响应规律,首先,建立了适用于瞬态工况的动力传动系统模型,并通过台架试验验证了其准确性。然后,利用DOE试验设计对差速器半轴齿轮间隙、输入轴花键间隙、半轴齿轮花键间隙等参数进行了灵敏度分析,确定了关键影响参数。最后,通过优化方法对这些关键参数进行了动力学优化,获得了最佳参数组合。本文的主要研究内容如下: (1)以纯电动汽车动力传动系统的参数为基础,综合考虑系统内外激励,建立定轴斜齿轮副动力学模型、差速器动力学模型、花键模型、轴承刚度模型和纯电动汽车动力传动系统壳体缩聚模型,然后通过各部件间的连接关系,整合各部件模型,最后建立纯电动汽车动力传动系统多间隙瞬态动力学模型。利用4/5阶龙格库塔算法对所建立的纯电动汽车动力传动系统多间隙瞬态动力学模型进行数值求解,得到在Tip-in/out工况下的电机转子转速和输出轴轴承座振动加速度等动力学响应。 (2)通过纯电动汽车动力传动系统台架试验,获取到Tip-in/out工况下的电机转子转速与输出轴轴承座振动加速度试验结果,将相同工况代入到纯电动汽车动力传动系统动力学模型中进行仿真,分别得到电机转子转速与输出轴轴承座振动加速度,结果表明仿真结果与试验结果整体趋势一致,验证了系统动力学模型的准确性。 (3)根据验证后的纯电动汽车动力传动系统多间隙瞬态动力学模型,在Tip-in/out工况下分别对不同差速器半轴齿轮间隙、不同输入轴花键间隙、不同半轴齿轮花键间隙、不同输入轴轴承间隙和圆锥滚子轴承变形进行动力学仿真计算,得到在Tip-in/out工况下的输出轴轴承座振动加速度动力学响应规律。 (4)根据验证后的纯电动汽车动力传动系统多间隙瞬态动力学模型,建立考虑多参数的DOE试验设计,利用拉丁超立方算法辨识出关键影响参数,为进行多参数寻优做好研究基础。然后,建立动力学优化模型,对关键影响参数进行振动特性优化,通过优化算法建立优化方案,得到最佳影响参数组合,使得在此参数组合下电驱动系统在Tip-in/out工况时输出轴轴承座振动加速度最小。