动力耦合器锥齿行星齿轮传动动态特性分析

发布时间：2017-04-14 03:17

  本文关键词：动力耦合器锥齿行星齿轮传动动态特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：面对日益加剧的能源和环境问题，混合动力汽车以其较高的燃油利用率和良好的传动性能，受到政府和企业的大力推广。动力耦合器（PSD）是混联式混合动力汽车的关键部件，能够实现多种动力源的耦合与能量分配，其传动性能直接影响整车动力性、平顺性等性能。差速耦合式PSD中锥齿行星齿轮系统由于其特殊的结构布置形式和复杂多变的使用工况，导致了其中的直齿锥齿轮易产生轴线退让误差，进而对PSD的传动性能产生重要影响。本文以PSD锥齿行星齿轮传动系统为研究对象，分析了轴线退让误差对PSD锥齿行星齿轮传动动态特性的影响。研究结果对于认识复杂的直齿锥齿行星齿轮传动系统动态特性，检测轴线退让误差故障，以及研发高传动性能的PSD系统,具有重要的理论和工程应用价值。 本文依托国家自然科学基金项目“多场耦合条件下混合动力汽车动力耦合器的设计理论与方法”（51075179），对含轴线退让误差的锥齿行星齿轮传动动态特性进行相关研究，主要内容与结论分述如下： （1）基于含侧隙的直齿圆柱轮动力学分析模型的基础上，拓展建立了含轴线退让误差的直齿圆锥齿轮传动理论分析模型。理论推导了轴线退让误差与非正常侧隙及有效工作齿宽之间的关系，并基于轴线退让误差影响下的锥齿啮合刚度得到该理论分析模型的部分动力学响应，为后续验证含轴线退让误差的单对锥齿轮副多体动力学模型奠定基础。 （2）针对影响锥齿传动轴线退让理论分析模型的关键因素——直齿锥齿轮啮合刚度，本文以锥齿当量齿轮啮合刚度代替直齿锥齿轮啮合刚度。利用数值计算方法得到了综合考虑齿轮五种变形时的锥齿当量齿轮啮合刚度，并与有限元方法计算的锥齿啮合刚度进行对比，验证了本文提出方法的正确性，进而得到了基于理论计算方法的含轴线退让误差的锥齿啮合刚度。 （3）基于多体动力学仿真软件ADAMS，建立了考虑轴线退让误差的单对锥齿轮副的多体动力学模型，仿真并研究了两种工况下角速度和相对位移。结果表明，仿真结果在曲线形状、变化趋势和数值大小等方面与锥齿传动轴线退让理论分析模型的计算结果表现出较好的一致性，证明了采用多体动力学方法研究直齿锥齿轮传动动态特性的可行性，为锥齿行星齿轮传动的多体动力学仿真奠定基础。 （4）建立了含轴线退让误差的锥齿行星齿轮传动多体动力学模型，研究了不同轴线退让误差值及不同行星轮退让个数对动态传动性能的影响规律。研究表明：轴线退让导致了轮齿的啮合连续性降低，产生啮合力冲击，且退让量越大，现象越明显；行星轮退让造成严重的偏载和冲击现象；不同退让量还会引起啮合力的频谱模式的差异，可为锥齿传动系统轴线退让故障的检测提供参考。
【关键词】：动力耦合器(PSD) 锥齿行星齿轮传动 轴线退让误差 啮合刚度 动态特性
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-21
• 1.2.1 动力耦合器研究现状11-14
• 1.2.2 齿轮非线性故障动力学研究现状14-19
• 1.2.3 齿轮啮合刚度研究现状19-21
• 1.3 本文的主要内容21-24
• 第二章 直齿锥齿传动理论分析模型24-40
• 2.1 锥齿轮轴线退让误差24-28
• 2.1.1 误差机理分析24-27
• 2.1.2 与侧隙及齿宽间的数值关系27-28
• 2.2 锥齿传动轴线退让理论分析模型28-36
• 2.2.1 运动分析29-30
• 2.2.2 弹性变形30-31
• 2.2.3 啮合刚度31-34
• 2.2.4 阻尼函数34-35
• 2.2.5 分析模型35-36
• 2.3 啮合刚度对理论分析模型的影响36-37
• 2.4 本章小结37-40
• 第三章 锥齿啮合刚度模拟40-58
• 3.1 锥齿啮合刚度的理论计算40-48
• 3.1.1 单齿综合啮合刚度41
• 3.1.2 齿面赫兹接触刚度41-42
• 3.1.3 轴向压缩、弯曲及剪切刚度42-45
• 3.1.4 齿轮基体的弹性刚度45-47
• 3.1.5 双齿综合啮合刚度47-48
• 3.2 锥齿啮合刚度的有限元模拟48-53
• 3.2.1 有限元模型的建立49-51
• 3.2.2 锥齿啮合刚度计算结果分析51-52
• 3.2.3 刚度对比52-53
• 3.3 锥齿传动轴线退让理论分析模型的计算53-56
• 3.3.1 自由振动工况54-55
• 3.3.2 恒定转矩工况55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 单对锥齿轮副多体动力学模型验证58-74
• 4.1 渐开线齿轮实体建模方法对比58-62
• 4.1.1 常用齿轮建模方法59-60
• 4.1.2 精度对比60-62
• 4.2 含退让误差的锥齿轮副多体动力学模型62-66
• 4.2.1 锥齿传动的三维实体建模62-63
• 4.2.2 约束及运动关系设置63-64
• 4.2.3 关键仿真参数的选取64-66
• 4.2.4 多体动力学模型的建立66
• 4.3 多体动力学模型验证66-71
• 4.3.1 自由振动工况对比67-69
• 4.3.2 恒定转矩工况对比69-71
• 4.4 本章小结71-74
• 第五章 锥齿行星齿轮传动动态特性分析74-94
• 5.1 多体动力学模型74-78
• 5.1.1 多体动力学模型的建立74-76
• 5.1.2 联合驱动工况下的仿真分析76-78
• 5.2 不同轴线退让误差下的动态响应78-83
• 5.2.1 运动状态分析78-80
• 5.2.2 啮合冲击分析80-83
• 5.3 对太阳轮载荷的影响83-89
• 5.3.1 太阳轮均载性分析83-86
• 5.3.2 太阳轮的输出冲击分析86-89
• 5.4 频域分析89-91
• 5.5 本章小结91-94
• 第六章 总结与展望94-96
• 6.1 结论94-95
• 6.2 展望95-96
• 参考文献96-104
• 科研成果104-106
• 致谢106

【参考文献】

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本文编号：305095