一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法，其包括以下步骤：（1）建立轴承动力学模型，基于赫兹理论计算轴承支撑力；（2）建立斜齿轮副动力学模型，计算斜齿轮副啮合力；（3）建立新能源汽车传动系统非线性振动微分方程，无量纲振动微分方程，代入系统基本参数求解微分方程组，探究新能源汽车传动系统非线性特性；有益效果是本发明专利技术建立了新能源汽车传动系统非线性动力学模型，填补当前新能源汽车传动系统动力学建模相关技术空白。源汽车传动系统动力学建模相关技术空白。源汽车传动系统动力学建模相关技术空白。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法


[0001]本专利技术涉及齿轮非线性动力学
，特别是涉及一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车产业是战略性新兴产业，发展新能源汽车是推动节能减排的有效举措。目前能源和环境问题日益严重，大力发展新能源汽车是解决环境问题的有效途径，同时也是实现国家生态文明建设的有力举措。传动系统作为汽车传递动力的重要部分，其产生的振动与冲击不利于整车系统工作，由于啮合刚度、齿侧间隙、传递误差、轴承游隙等非线性因素影响，新能源汽车传动系统具有复杂的非线性振动特性，规避传动系统共振点，提高系统运行稳定性，是目前新能源汽车非线性动力学研究重点。因此，新能源汽车传动系统非线性动力学的相关研究，对丰富与拓展新能源汽车传动系统非线性动力学理论体系具有很高学术价值，对新能源汽车振动与噪声控制具有重要工程应用价值。现有技术缺少对新能源汽车传动系统非线性动力学的研究。
[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法，该方法建立轴承非线性动力学模型，基于赫兹接触理论计算轴承支撑力，然后建立斜齿轮副动力学模型，考虑时变啮合刚度、传递误差等非线性因素，计算斜齿轮副啮合力，随后建立新能源汽车传动系统非线性动力学模型并无量纲化，采用龙格库塔法对微分方程组进行数值求解。该方法既可推动工程技术发展，又可产生较大社会经济效益。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术不足，填补相关技术空白，本专利技术提出了一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法，该方法建立轴承非线性动力学模型，基于赫兹接触理论计算轴承支撑力；然后建立斜齿轮副动力学模型，考虑时变啮合刚度、传递误差等非线性因素，计算斜齿轮副啮合力，随后建立新能源汽车传动系统非线性动力学模型并无量纲化，采用龙格库塔法对微分方程组进行数值求解。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：建立轴承动力学模型，采用赫兹理论计算轴承支撑力，轴承滚动体方向合作用力分别为：，；其中，为轴承滚动体个数，为滚动体变形刚度，分别为轴承内圈中心
点在垂直和水平方向的位移，为第个滚动体转动角度；为轴承游隙，为非线性影响函数，为轴承接触角；步骤(2)：建立斜齿轮副动力学模型，斜齿轮副方向啮合力分别为；，；其中，为时变啮合刚度，为非线性间隙函数，为啮合阻尼，为啮合线等效位移，为法向压力角，为斜齿轮螺旋角；步骤(3)：建立新能源汽车传动系统非线性振动微分方程，考虑24个自由度，分别为：；其中，分别表示六个轴承在径向方向的自由度,分别表示六个轴承在径向方向的自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在轴向方向的转动自由度，建立新能源汽车传动系统振动微分方程：，，，，
，，，，，，；其中，为一、二阶微分，为积分时间，分别为轴承的质量,分别为齿轮的质量，分别为六个轴承在方向的自由度，分别为四个齿轮在方向的自由度，分别为六个轴承在方向的自由度，分别为四个齿轮在方向的自由度，分别为四个齿轮的扭转自由度，
分别为第一、第二级齿轮副啮合线等效位移，分别为六个轴承的支撑阻尼，分别为四个齿轮的支撑阻尼，分别为第一、第二级齿轮副啮合阻尼，分别为轴承与齿轮、齿轮与轴承、轴承与齿轮、齿轮与齿轮、齿轮与轴承、轴承与齿轮、齿轮与轴承之间的剪切刚度，分别为第一、第二级齿轮副啮合刚度，为第一级从动轮与第二级主动轮之间的扭转刚度，分别为六个轴承方向的轴承力，分别为六个轴承方向的轴承力，分别为第一、第二级齿轮副间隙函数，为重力加速度，分别为输入、输出扭矩；求解所述振动微分方程组，可解得新能源汽车传动系统动力学响应特性。
[0006]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：提出的动力学建模方法能够更精确反映出新能源汽车传动系统齿轮副动力学特性，完善新能源汽车非线性动力学理论体系，为新能源汽车传动系统减振、降噪及故障诊断等方面提供强力支撑。
附图说明
[0007]图1是新能源汽车传动系统动力学模型建模方法流程图；图2是轴承动力学模型；图3是斜齿轮副动力学模型；图4是新能源汽车传动系统三维模型；图5是新能源汽车传动系统动力学模型；图6是新能源汽车传动系统齿轮副振动响应特性图。
实施方式
[0008]参考附图描述本专利技术的实施方式，下面结合图1—图5对本专利技术具体实施方式进行详细说明。
[0009]如图1所示为新能源汽车传动系统动力学模型建模方法流程图，包括以下步骤：步骤(1)：建立轴承动力学模型如图2所示，采用赫兹理论计算轴承支撑力，时刻第个滚动体转动角度，弹性接触变形、轴承滚动体方向合作用力与非线性影响函数：，，，
；其中，滚动体公转角速度，滚动体公转速度，轴承外圈速度，轴承内圈速度，分别代表轴承内外圈半径、内外圈角速度、转轴角速度，为轴承滚动体个数，为滚动体初始位置角，为轴承游隙，分别表示轴承内圈中心点在垂直和水平方向的位移，为滚动体变形刚度，为轴承接触角；步骤(2)：建立斜齿轮副动力学模型如图3所示，啮合线上的相对位移、斜齿轮副方向啮合力可分别表示为：，，；其中，分别为主、从动轮在方向上的径向振动位移，为分度圆压力角，分别为主、从动轮轴向转动位移，分别为主动轮、从动轮半径，为时变传递误差，基圆螺旋角，为斜齿轮螺旋角，为端面压力角，为法向压力角，时变啮合刚度，为刚度波动幅值，为平均啮合刚度，啮合频率，固有频率，啮合齿轮等效质量，为主动轮、从动轮质量，为齿数，啮合阻尼与非线性间隙函数表示为：，；其中为阻尼比，为齿侧间隙的一半，分别为主动轮、从动轮转动惯量；步骤(3)：新能源汽车传动系统三维模型与动力学如图4、图5所示，建立新能源汽车传动系统非线性振动微分方程，考虑24个自由度，分别为：；其中，分别表示六个轴承在径向方向的自由度,
分别表示六个轴承在径向方向的自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在轴向方向的转动自由度，建立新能源汽车传动系统振动微分方程：，，，，，，，，
，，；其中，为一、二阶微分，为积分时间，分别为轴承的质量,分别为齿轮的质量，分别为六个轴承在方向的自由度，分别为四个齿轮在方向的自由度，分别为六个轴承在方向的自由度，分别为四个齿轮在方向的自由度，分别为四个齿轮的扭转自由度，分别为第一、第二级齿轮副啮合线等效位移，分别为六个轴承的支撑阻尼，分别为四个齿轮的支撑阻尼，分别为第一、第二级齿轮副啮合阻尼，分别为轴承与齿轮、齿轮与轴承、轴承与齿轮、齿轮与齿轮、齿轮与轴承、轴承与齿轮、齿轮与轴承之间的剪切刚度，分别为第一、第二级齿轮副啮合刚度，为第一级从动轮与第二级主动轮之间的扭转刚度，分别为六个轴承方向的轴承力，分别为六个轴承方向的轴承力，分别为第一、第二级齿轮副间隙函数，为重力加速度，分别为输入、输出扭矩；求解所述振动微分方程组，可解得新能源汽车传动系统动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车传动系统非线性动力学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：建立轴承动力学模型，采用赫兹理论计算轴承支撑力，轴承滚动体方向合作用力分别为：，；其中，为轴承滚动体个数，为滚动体变形刚度，分别为轴承内圈中心点在垂直和水平方向的位移，为第个滚动体转动角度；为轴承游隙，为非线性影响函数，为轴承接触角；步骤(2)：建立斜齿轮副动力学模型，斜齿轮副方向啮合力分别为；，；其中，为时变啮合刚度，为非线性间隙函数，为啮合阻尼，为啮合线等效位移，为法向压力角，为斜齿轮螺旋角；步骤(3)：建立新能源汽车传动系统非线性振动微分方程，考虑24个自由度，分别为：；其中，分别表示六个轴承在径向方向的自由度,分别表示六个轴承在径向方向的自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在径向方向的振动自由度，分别表示四个齿轮在轴向方向的转动自由度，建立新能源汽车传动系统振...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫帅，刘文斌，唐旭，张伟，魏红，杨旭娟，吴忠伟，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：