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传动系统分析
2021-01-29 23:38:34· 来源：AVL李斯特
随着传动系统开发中电气化技术的使用日益增多，新产品的动态响应、能效和强度目标也随之发生了变化。由于在滑行负载下进行能量回收的重要性日益提高，因此开发的
随着传动系统开发中电气化技术的使用日益增多，新产品的动态响应、能效和强度目标也随之发生了变化。由于在滑行负载下进行能量回收的重要性日益提高，因此开发的重点已经转移。工程师不仅要专注于耐久性目标，而且要着眼于能效的提高，同时还要增强齿轮组的动态响应。
AVL针对电气化传动系统开发了一种基于实验设计的新的仿真方法，该方法考虑了作用在齿轮副上与负载有关的变形以及产品的生产和装配公差。通过这种方法，不仅可以在某些负载点对单个目标进行评估，还可以对该目标功能在整个热谱和载荷谱内的鲁棒性进行评估。
首先，用整个传动系统基于有限元的模型来对齿轮组的变形性能进行评估，无论该模型是否包括变速箱、车桥或电气传动系统。该系统级模型是针对所有装配负载和公差、整车或台架的安装情况（包括轴承和轴衬的所有非线性刚度公式）以及所定义的扭矩应用（与任何指定的热约束条件相结合）搭建的，以确保对整车或台架应用进行真实的描述。
接下来，针对齿轮设计参数搭建实验设计（DoE）模型，也就是说DoE模型的参数空间将考虑齿轮的几何参数和机加工公差。DoE软件能够定义齿轮几何参数的组合，为此需要计算轮齿接触分析（TCA）结果、能效结果和疲劳寿命预测值。随后将结果与多维多项式函数拟合，从而对齿轮的其他几何形状进行评估。
准双曲面小齿轮根部弯曲应力的轮齿接触分析
使用目标功能的仿真模型进行权衡优化
工作流程：鲁棒性优化过程中先进的DoE
TCA仿真
这可以通过对所定义的轮齿设计空间进行TCA仿真来实现，这一仿真涵盖了整个负载和变形范围，并提供有关接触几何的信息，如运动学传输误差、轮齿副的啮合点、作用线和接触刚度。然后，使用该数据对系统的动态响应以及滑动和滚动速度进行评估，从而可以评估相接触轮齿与速度相关的能效，并评估齿轮副的润滑状态。
根据这些结果——对于涵盖一般质量以及载荷、变形和公差鲁棒性的所有必要目标功能，我们开发了一种统计模型，以优化各个变化参数，并根据必要目标找到所需的齿轮副的最佳设计。
最后，可以在AVL的专用齿轮台架上对新开发的齿轮副进行验证。该台架能够在速度、负载和温度的特定边界条件下，隔离齿轮副的故障模式，例如疲劳、齿轮磨损和亚表面损伤，其变形精确控制在10μm以下。通过设置三个轴向变形以及齿轮和小齿轮轴之间倾斜角度的组合，可以设置代表某一负载点的所需变形状态，并将其用于监测强度、能效和结构传递噪声参数。
AVL针对电气化传动系统开发了一种基于实验设计的新的仿真方法，该方法考虑了作用在齿轮副上与负载有关的变形以及产品的生产和装配公差。通过这种方法，不仅可以在某些负载点对单个目标进行评估，还可以对该目标功能在整个热谱和载荷谱内的鲁棒性进行评估。
首先，用整个传动系统基于有限元的模型来对齿轮组的变形性能进行评估，无论该模型是否包括变速箱、车桥或电气传动系统。该系统级模型是针对所有装配负载和公差、整车或台架的安装情况（包括轴承和轴衬的所有非线性刚度公式）以及所定义的扭矩应用（与任何指定的热约束条件相结合）搭建的，以确保对整车或台架应用进行真实的描述。
接下来，针对齿轮设计参数搭建实验设计（DoE）模型，也就是说DoE模型的参数空间将考虑齿轮的几何参数和机加工公差。DoE软件能够定义齿轮几何参数的组合，为此需要计算轮齿接触分析（TCA）结果、能效结果和疲劳寿命预测值。随后将结果与多维多项式函数拟合，从而对齿轮的其他几何形状进行评估。
准双曲面小齿轮根部弯曲应力的轮齿接触分析
使用目标功能的仿真模型进行权衡优化
工作流程：鲁棒性优化过程中先进的DoE
TCA仿真
这可以通过对所定义的轮齿设计空间进行TCA仿真来实现，这一仿真涵盖了整个负载和变形范围，并提供有关接触几何的信息，如运动学传输误差、轮齿副的啮合点、作用线和接触刚度。然后，使用该数据对系统的动态响应以及滑动和滚动速度进行评估，从而可以评估相接触轮齿与速度相关的能效，并评估齿轮副的润滑状态。
根据这些结果——对于涵盖一般质量以及载荷、变形和公差鲁棒性的所有必要目标功能，我们开发了一种统计模型，以优化各个变化参数，并根据必要目标找到所需的齿轮副的最佳设计。
最后，可以在AVL的专用齿轮台架上对新开发的齿轮副进行验证。该台架能够在速度、负载和温度的特定边界条件下，隔离齿轮副的故障模式，例如疲劳、齿轮磨损和亚表面损伤，其变形精确控制在10μm以下。通过设置三个轴向变形以及齿轮和小齿轮轴之间倾斜角度的组合，可以设置代表某一负载点的所需变形状态，并将其用于监测强度、能效和结构传递噪声参数。
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