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#汽车#混动车辆传动系统扭振设计及验证( 二 )


艺设计该限扭减振器的最大转角θ为±25° ， 因此刚度值计算如下公式（1）：
#汽车#混动车辆传动系统扭振设计及验证
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表1 相关设计输入参数
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发动机的飞轮端输出扭矩波动曲线如图5 ， 其中横轴为转速 ， 纵轴为角加速度 。 当变速箱输入轴接受到的扭转角加速度较大时 ， 内部的空转齿轮对由于存在一定间隙 ， 会造成齿轮敲击声 ， 因此限扭减振器的主要功能是降低传递给变速箱输入轴的扭转波动 ， 要求车辆在各个行驶工况下输入给变速箱的扭转角加速度值不得大于500 rad/s2（0-Peak值） 。
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图5 发动机输出扭矩波动曲线
4 变速箱扭振仿真分析
基于图1的混合动力乘用车传动系统结构 ， 利用Amesim软件建立车辆传动系统扭振仿真模型， 在限扭减振器的从动盘总成中 ， 由弧形弹簧驱动的盘毂盘等部分转动惯量占从动盘总成转动惯量的1/4 ， 在建立模型时需分开处理 ， 搭建好的仿真分析模型如图6 。 图中I为对应部分的转动惯量 ， K为对应部分的刚度 ， 零件的数字标记方式与图1相同 。 I_发电机表示发电机内旋转部件的转动惯量 ， I_驱动电机表示驱动电机内旋转部件的转动惯量 。
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图6 传动系统Amesim仿真模型建立
在参数设置环节 ， 各个零件的转动惯量和刚度参数按照实际车辆参数设置 ， 在计算转动惯量时 ， 仅考虑零件内部旋转部分的转动惯量 。 在计算整车转动惯量时 ， 按参考文献[ 4]中所述方法 ， 利用如下经验公式（2）来计算整车对y轴的转动惯量Jy：
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式中 ， m1和m2分别是汽车前后轴上的轴荷质量 ， 单位为kg；a和b是汽车质心到前后轴的距离 ， 单位为m ， 经计算得出整车转动惯量Jy=3873.7Kgm2 。 仿真分析时的车辆实际参数设置如下表2 。
部分参数在仿真开展时较难获取 ， 需要根据经验数据预估 ， 主要如下表3 。
根据图5的发动机扭矩波动输入曲线 ， 分析在全油门工况下的系统扭振表现 ， 即变速箱输入轴处的扭转角加速度波动 。 在设置不同的限扭减振器阻力矩下 ， 对模型进行仿真之后的变速箱输入轴处角加速度曲线如图7 。 图中横轴为发动机转速 ， 纵轴为变速箱输入轴处角加速度0-Peak峰值 ， 当发动机转速小于4500rpm时 ， 变速箱输入轴处的角加速度最大峰值不超过250 rad/s2 ， 当转速为5060rpm时 ， 变速箱输入轴处角加速度产生共振峰值 。 设置限扭减振器迟滞阻力矩大小分别为4.9Nm ， 9.8Nm和19.6Nm ， 从曲线中看出阻力矩对扭振过滤效果有反向作用 ， 增大阻力矩将影响过滤效果 ， 若减小阻力矩则可以增强扭振过滤效果 ， 当迟滞阻力矩为最小值4.9Nm时 ， 变速箱输入轴处的共振扭矩波动最小 ， 但此时角加速度峰值已超过600rad/s2 ， 为避开此时的共振峰值区间 ， 根据发动机额定的最高转速为5500rpm ， 因此需要通过标定策略控制发动机在全油门工况下的极限转速不超过5000rpm 。
表2 车辆实际参数设置
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表3 部分仿真参数预估
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