电动车动力总成在机械-电磁激励下的振动分析

以典型集中驱动式电动车的动力总成为研究对象,首先建立综合考虑驱动电机、传动系统、悬置支架以及冷却水套等影响的刚柔耦合模型,进行模态仿真分析与试验验证;然后分析作用于动力总成的电磁激励和机械激励,提出考虑电机控制策略影响的电磁激励仿真方法;最后进行电磁-机械综合激励作用下的电动车动力总成振动特性仿真与试验验证。结果表明,所提出的机-电-磁-控多物理场仿真方法可以有效的揭示多源动态激励对动力总成振动的影响,为电动车动力总成优化设计奠定理论基础。     

电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响

旨在深入探讨电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响。给出两类常用电机控制方法,即最大转矩电流比控制方法和直接转矩控制方法,搭建其电机控制模型;建立电机定转子二维电磁分析模型,对两类控制策略下的气隙磁密和电磁力进行仿真分析;并利用电动车动力总成机械结构模型,进一步分析动力总成关键点在两类控制方法下的振动响应。结果表明,所提供的综合考虑电机控制策略、电机本体电磁模型以及动力总成机械模型的联合仿真方法,可以有效预测电机控制策略对振动性能的影响,为从优化控制策略的角度,改善电动车的振动舒适性奠定理论基础。     

某车辆动力总成异常振动分析与改进

针对某SUV车柴油机动力总成产生异常振动导致操纵手柄剧烈振动这一实际问题,将振动试验测试与有限元仿真分析结合起来研究动力总成的振动动态特性。通过整车道路试验及转鼓试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起了动力总成系统共振,通过采用有限元方法建立了一种柴油机动力总成振动分析模型,计算分析了此动力总成的振动固有频率和固有振型,找到了导致动力总成弯曲刚度变差的原因—飞轮壳结构刚度不足。在验证了有限元仿真模型计算合理性基础上,通过改进设计飞轮壳结构,提高了动力总成的固有频率,使其避开了共振频率区间,最终消除了操纵手柄的异常振动。该试验与仿真分析方法对解决同类工程问题具有参考指导和应用价值。     

考虑电机控制策略影响的电动车动力总成振动分析

针对电动车动力总成存在的结构振动问题,提出机-电-磁-控一体的仿真方法,并在此基础上进行控制策略优化。首先,搭建综合考虑电机控制策略、电机电磁作用及详细机械结构的动力总成模型,体现所研究对象机电一体化的特点;然后进行电机电流、电磁力及总成振动响应的仿真与试验,验证所提多物理场仿真方法的正确性;最后从控制策略优化角度,而非机械结构改变角度,对系统进行了优化。结果表明,基于预测模型控制的直接转矩控制策略,与原有的基于最大转矩电流比的控制策略相比,更有利于降低电动车动力总成表面的振动响应。研究结果可为电动车动力传动系统的匹配、集成以及整体性能的提升提供参考。     

新型少齿差行星齿轮装置振动特性分析与实验研究

对某少齿差行星齿轮装置进行结构改进设计,运用动力接触有限元法求得包括啮合刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的轮齿啮合内部动态激励。通过建立有限元模态动力分析模型,计算齿轮装置固有频率及振型,综合考虑内外部激励情况下,研究该齿轮装置的结构动态响应及噪声。利用振动测试设备对该齿轮装置进行振动噪声测试。结果表明：分析预测值与实验结果相符。     

集中驱动式纯电动车抖动分析及主被动控制研究

以某典型纯电动车为研究对象,对其瞬态抖动问题进行分析与控制。首先,结合驱动系统常啮合的特点,建立考虑电机转子-齿轮传动系统的整车模型,对抖动现象进行机理推导和传递路径分析。然后从动力传动系统入手,建立其简化模型并进行前馈-后馈主动控制仿真和部分试验。在此基础上,从被动控制的角度进行动力总成悬置系统的优化。最后,对主被动综合控制的效果进行了基于整车仿真平台的验证。结果表明,所建整车模型适用于电动车抖动问题的仿真与控制;所用主被动相结合的控制方法,可以改善车身抖动情况、减小悬置点动反力,提高电动车的驾乘舒适性。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

船用齿轮箱动态响应及抗冲击性能数值仿真

采用三维冲击／动力接触有限元法计算轮齿的时变啮合刚度和啮合冲击激励，用简谐函数模拟齿轮误差及外部加速度激励。综合考虑由轮齿刚度激励、误差激励和啮合冲击激励引起的内部动态激励以及由冲击加速度引起的外部激励的影响，建立了齿轮箱动力分析有限元模型。应用I—DEAS软件计算了齿轮箱的固有模态，并对齿轮箱承受内部激励和外部激励时的动态响应进行了数值仿真，得出了各种激励下齿轮箱的动态应力，为船用齿轮箱抗冲击能力的确定提供了理论依据。     

谐波注入在电动汽车动力总成电磁振动抑制中的应用EI北大核心CSCD

动力驱动总成的电磁振动水平严重影响着电动汽车的NVH性能。由于驱动电机结构的非理想和逆变器的非线性特性,电机的输出转矩存在较大的脉动。在一定的转速下,转矩谐波的频率会和动力总成的扭转模态频率一致,导致动力总成的共振。为了研究转矩脉动引起的电磁振动问题,建立了电机电磁模型和控制电路的联合仿真来对电磁激励进行分析,同时通过振动测试试验,认为动力总成在500~1500 r/min转速范围内的48阶振动是由转矩脉动引起的。为了抑制驱动电机输出的转矩脉动,采用谐波电流注入的方法来抵消电机运行时的谐波转矩,将RBF神经网络和遗传算法结合,对电流谐波进行优化。最后通过振动试验验证分析的准确性,结果表明,采用谐波注入的控制方法能够有效抑制动力总成的电磁振动。     

变载工况下钻机动力头传动系统动态特性

基于弹性力学和接触力学的有关理论,对煤矿瓦斯抽放水平定向长钻孔千米钻机动力头的聚晶金刚石复合片钻头(PDC钻头)压入切削岩石时的接触特性进行分析,通过计算机编程仿真得到钻机在实际运行过程中的负载并作为钻机动力头齿轮传动系统的外部激励;综合考虑钻机动力头齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度,各个齿轮副综合啮合误差等引起的内部激励;并考虑各个滚动轴承的支撑刚度以及轴的扭转刚度;采用集中参数法建立钻机动力头齿轮传动系统的耦合动力学模型,并基于数值分析方法求解得到钻机动力头切削砂岩时各个齿轮构件和轴承构件的振动速度响应、振动位移响应以及动态啮合力,对动力头齿轮传动系统的动态响应进行研究,研究结果为钻机动力头传动系统的动态性能优化奠定基础。     

电磁体积力作用下的圆柱绕流实验研究

利用电介质溶液中圆柱体侧表面附近分布的电磁场产生电磁体积力,作用于流体边界层,从而控制圆柱绕流。电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层结构。在流体边界层上电磁体积力的作用下,圆柱绕流分离点可以在前驻点和后驻点之间变动,产生不同的控制效果。调整电磁场的时空分布控制参数,电磁体积力能连续控制圆柱绕流、尾流涡街的形态,具有明显的消涡与增涡控制效应;具有较好的减震、减阻控制效果;具有制动控制效应。     

电磁激活板的宽度对圆柱绕流控制的影响

电磁力可以改变流体边界层的结构,是控制流体运动的主动控制方法之一。基于电磁场和流体的基本方程,对置于弱电介质中的圆柱电磁激活板周围产生的Lorentz力及其对圆柱绕流的控制进行了数值模拟,着重讨论了电磁激活板的宽度对其周围的电磁场、产生的Lorentz力、流场的控制和涡量变化的影响。电磁场包覆范围为流体分离点至其后部,当N值较小时,分离点后移,但不能够完全抑制流体的分离,极板越宽对尾涡的抑制效果越好;随着N值的增大,由于极板窄的表面涡量大,所以可以首先达到完全抑制流体分离的控制效果;当N值较大时,无论极板宽窄,都可以达到完全抑制流体分离的效果。     

液阻型橡胶隔振器非线性特性仿真分析

液阻型橡胶隔振器是汽车动力装置等系统的先进隔振元件。该文以惯性通道-活动解耦盘式液阻悬置为研究对象，建立了非线性动力学特性仿真分析的线性与非线性集总参数模型，重点探讨了模型中一些重要物理参数的识别方法。对BUICK轿车动力总成惯性通道-解耦盘式液阻悬置的动特性进行仿真，并与实验值进行对比分析，计算了该液阻悬置在不同的激振工况下，一些特征参数变化的规律，结果与液阻悬置的工作机理或实验值吻合。该建模与仿真方法对液阻悬置产品设计与开发具有一定的指导意义。     

半主动控制电流变液压悬置隔振性能仿真研究

对半主动控制式电流变液压悬置的结构及工作原理进行了描述,考虑阻尼通道及电流变液的特性,建立了该悬置的动力学仿真模型.选择模糊控制作为控制算法,通过仿真计算研究了该悬置的隔振性能.利用ADAMS软件,建立了汽车动力总成悬置系统的六自由度动力学模型,对采用半主动控制式电流变液悬置的动力总成系统进行了仿真研究,并将其结果与采用被动悬置的动力总成系统的振动特性进行了比较分析.研究结果表明:施加控制之后,动力总成的振动将大为降低,这说明采用半主动控制式电流变液压悬置能很好地改善悬置的隔振性能.     

地震作用下空间网架结构考虑损伤累积效应的弹塑性分析

考虑钢材的损伤累积效应和应变强化效应,应用塑性应变和能量耗损理论建立了钢材的损伤力学模型;在此模型基础上,推导了网架结构考虑损伤累积效应的单元弹塑性刚度矩阵和结构动力平衡微分方程,编制了相应的有限元分析计算程序,并对一空间网架结构算例进行了数值仿真分析。结果表明,考虑损伤累积效应对空间网架结构的弹塑性地震反应有着显著的影响,其中有损伤杆件的应力减小、应变增大;无损伤杆件的应力、应变均增大;在不同方向组合地震的作用下,考虑与不考虑损伤累积效应,网架结构的内力和变形趋势相同;不同的地震作用,考虑损伤累积效应时对网架结构的内力和变形的影响也较大。     

Calibration and optimization of an electric vehicle powertrain system

ABSTRACT

The problem of insufficient driving performance in existing electric vehicle (EV) powertrain systems is solved in this paper by presenting the EV as the reference object. The system model of the EV is established based on the powertrain system layout, technical parameters, and performance requirements, and the vehicle dynamic property and pure electric drive economy are evaluated. On the basis of the component models and total outputted power, the driving range is considered as the optimization target, and the input simulation parameters are considered as the optimized variables. Therefore, the optimal variable parameters are determined by multiple simulation analysis. In view of the test bench results, the rationality of the parameters of the simulation result is verified. Generally speaking, with the flexible configuration of the designed powertrain system and the optimized parameters of dynamic programming, the automobile performance can be improved.     

重型汽车动力总成悬置NVH性能研究

以某重型汽车动力总成悬置系统为研究对象，从理论上分析动力总成悬置的隔振原理及设计的基本原则，通过仿真计算与实车试验相结合研究重型汽车常见的4点悬置与4+2点悬置布置型式对动力总成刚体模态频率分布、各阶模态解耦、悬置在各工况时的隔振效率及驾驶室内关键点振动的影响。结果表明：4点悬置布置型式在车辆行驶于良好路面时均表现出较好的性能，但当路面状况差时，为有效缓减路面冲击应该考虑采用4+2点悬置布置型式。     

大客车空调压缩机悬置机构优化仿真

改进大客车常用曲轴连杆式空调压缩机悬置机构,基于与汽车动力总成悬置系统的相似性,考虑发动机振动和带传动对压缩机振动影响,建立压缩机总成—发动机集总参数模型。以系统能量解耦率为优化目标,系统固有频率和悬置刚度约束作为约束条件,悬置的三向刚度值为设计变量进行优化设计。基于ADAMS建立压缩机总成—发动机动力学模型,仿真结果表明悬置机构改进后压缩机振动减弱,优化后悬置支反力、压缩机质心纵向位移和绕转动轴角加速度明显下降,证明改进悬置机构和优化方法对压缩机隔振的可行性和有效性。     

并联式混合动力汽车多能源动力总成控制单元的研究与开发

根据并联式混合动力系统结构，研究了其运行模式以及动力源能量分配的控制策略。研究了配置自动机械式变速器的换档要求，提出了控制系统切实可行的换档控制方案。设计开发了动力总成控制单元。并利用自主开发的硬件在环仿真系统对其进行了测试和验证。测试结果表明，开发的控制器满足设计要求，为进一步的台架试验工作奠定了基础。     

基于试验/计算混合模型的动力传动装置混合建模与仿真

为实现高效率、高精度地进行针对复杂结构的动态分析,从子结构的基本思想出发,提出了采用试验模态分析与有限元分析相结合的混合仿真的构想,并在Virtual.Lab平台上实现了该方法。以基于试验测试的柴油机模型和基于有限元分析的传动箱模型为例进行验证,结果表明,该方法与组合级的动力传动装置有限元计算精度基本一致,但规模和效率却远远优于后者。因而,该方法能用较少的计算次数和较短的时间得到较精确的动特性参数。