[发明专利]一种车用增程器轴系扭转振动的分析方法

说明书

本发明涉及一种车用增程器轴系扭转振动的分析方法，包括：1：搭建增程器轴系扭转振动模型；2：确定振动模型各节点结构参数；3：根据机械振动理论得到振动模型的轴系各阶固有频率；4：计算对应的激励频率，判断激励频率与固有频率是否干涉；5：若判断结果为不存在干涉，则判断得出车用增程器轴系安全，若判断结果为存在干涉，则进行强迫振动分析，获取振动模型的共振节点最大振幅以及最大相对扭转角；6：基于最大相对扭转角获取振动模型的最大应力以与材料许用应力比较，若比较结果满足设定安全系数，则判断得出车用增程器轴系安全，若不满足则需返回步骤2修改各节点结构参数。与现有技术相比，本发明具有校核准确，计算结果精准等优点。

技术领域

本发明涉及增程器技术领域，尤其是涉及一种车用增程器轴系扭转振动的分析方法。

背景技术

增程器由发动机与发电机构成，二者协同工作。发动机产生的扭矩通过动力传动装置传递至电机，拖动发电机发电，发电机产生的电能输送至动力电池储存，电池再向驱动电机供电，驱动车辆行驶。动力传动装置，即增程器轴系，由发动机的皮带轮附件及曲轴、扭转减振器、发电机轴等构成。该传动装置一旦失效，轻则影响向动力电池的充电，重则破坏增程器乃至车身承载结构，因此有必要保障其正常工作。轴系失效的一个主要原因是模态设计不合理引发的扭转共振，需要一种分析方法校核设计的轴系是否安全。

目前对轴系扭转振动分析的有以下几种：

(1)如CN107220487A，一种柴油机轴系扭振的计算方法。主要根据获取的轴系参数，包括曲轴、配气凸轮轴以及喷油凸轮轴的几何结构参数，建立多节点的轴系扭振模型，列出对应自由度的强迫振动方程，并按集中简化的原则计算各节点的惯量、刚度及阻尼。随后计算轴系扭振激励力矩，包括气缸内因压力变化产生的气体激励力矩与活塞连杆等运动部件往复运动产生的惯性激励力矩。最后，使用Newmark-β算法求解强迫振动方程，得到角位移响应。

(2)如CN110031215A，变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法。主要是对行星齿轮机组结构进行简化，忽略润滑油传递的振动，建立包含多个节点的扭振模型。获取齿轮机组的扭振数据，包括各齿轮、轴的结构参数及传动比，配置模型中各节点对应的运转状态参数，各节点输入转动惯量，各节点间输入扭转刚度。最后使用转子动力学相关软件对该扭振模型进行求解，分析其特征值，获取各模态阶数下的轴系固有频率，并作轴系扭振的坎贝尔图，结合主振型判断发生共振的节点是否在关键节点，结合激励谐次判断该频率下是否为危险模态，从而判断轴系是否安全。

(3)如CN106446465A，核电汽轮发电机组轴系扭振考核评估系统及方法。主要是收集发电机组相关的机电模型参数，包括轴系结构参数、发电机电气参数及发电机组的性能指标，将发电机组轴系分为多个部分，分别计算转动惯量、扭转刚度及扭矩分配系数。用电磁暂态仿真软件建立模型，仿真计算各考核工况下考核截面的扭矩响应。最后，根据扭矩响应曲线及材料特性决定的疲劳寿命曲线，计算各工况下考核截面的扭振疲劳寿命损耗，由此评估轴系是否安全。

现有的技术较少有分析增程器轴系扭转振动的方案，上述的现有方案分别是分析柴油机、行星齿轮机组以及核电汽轮发电机组轴系的扭振，增程器轴系与之均有不同，需要另外建立模型。此外，现有的技术手段主要是对轴系进行模态分析，判断激励频率与轴系扭转固有频率是否干涉，从而判断轴系是否安全，或者计算考核工况下关键节点的扭矩响应，结合疲劳寿命曲线判断结构是否安全。但事实上部分发生共振的节点由于激励谐次振幅较小或节点位置非关键，节点振幅可能在可接受的范围内，不会引起轴系失效，因此还需计算节点振幅，并结合具体结构进行分析。如果仅计算轴系某些位置在特定工况下的扭矩，则显然不够全面，但如果计算各位置在所有工况下的扭矩，计算量又过大，应该设法筛除较安全的工况，分析较危险的情况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用增程器轴系扭转振动的分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：