路面激励对电动汽车减速器疲劳寿命的影响研究

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减速器作为电动汽车传动系统的关键部件,在运行过程中不仅承受来自电机的旋转激励,还有由于路面不平度产生的路面激励通过悬置系统传递到减速器的激励,其疲劳可靠性越来越受到制造商和消费者的关注。目前有关方面的标准尚未发行,大多数研究都将路面激励忽略不计。路面激励对电动汽车减速器疲劳寿命的影响方面的研究非常有限。本论文基于系统多体动力学为基础,以某电动汽车减速器为研究对象,结合载荷提取方法及有限元技术,建立搭载减速器的整车刚柔耦合多体动力学虚拟样机模型,对同步施加旋转激励及路面激励下的减速器齿轮啮合力及齿轮轴系转矩载荷进行提取和分析,探索路面激励对减速器关键疲劳寿命的影响,为电动汽车减速器疲劳寿命准确的分析和验证奠定理论基础。首先,总结了现有载荷提取方法,在分析减速器的工作原理、主要失效形式、影响疲劳寿命的关键载荷类型及路面激励对减速器的影响机理的基础上,提出了基于虚拟仿真法的减速器载荷提取方法及其实现思路。其次,建立了减速器壳体有限元模型并进行了自由模态分析,通过自由模态实验验证了模型的正确性,并提取了壳体柔性体模型,结合齿轮传动系建立了减速器刚柔耦合系统动力学模型。在此基础上,应用典型工况对减速器刚柔耦合系统动力学模型进行了仿真、测试及验证。随后,建立了整车各子系统模型,结合减速器刚柔耦合多体动力学系统,搭建了整车模型,并对整车及其各子系统的约束及边界条件进行了定义,从而建立了同时施加旋转激励及路面激励的整车虚拟样机模型。最后,通过Matlab/Simulink编写了基于滤波白噪声法的标准路面不平度程序,生成了120km/h、60km/h及20km/h三种工况下的路面不平度,在整车虚拟样机模型中单独施加旋转激励和同时施加旋转激励与路面激励,分别进行仿真分析,提取了减速器疲劳载荷谱。通过对有无路面激励两种情况下提取的疲劳载荷进行差异性分析,研究了路面激励对减速器疲劳寿命的影响。
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