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干货 基于直柄滑块机构的轮边驱动体系方案钻研

  本文提出了三种基于曲柄滑块机构的新型轮边驱动系统方案,并阐发了其簧下质量负效应的无效性。成果表白,取凡是的轮毂驱动系统比拟,本文所述方案都能无效改善汽车平顺性。此中,电机吊挂于悬架转向节的方案,其弹簧刚度和减振器阻尼对车身加快度和车轮动载荷有较大影响;而电机吊挂于车身的方案,其弹簧和减振器对车身加快度和车轮动载荷的影响很是小;分析而言,两级悬架方案具有较好的汽车平顺性。附录

  中,电机吊挂于车身方案的加快度RMS值降低了5.3%,车轮动载荷RMS值降低了20%。对于电机吊挂于悬架转向节的景象,车身加快度RMS值和车轮动载荷的RMS值别离降低了42%和4.2%。对于最初一个方案,车身加快度和车轮动载荷别离降低了45%和7.6%。因而,这三种新方案均能提高车辆平顺性,此中两级悬架系统方案能够获得更好的分析机能。5

  5显示,附加阻尼器和弹簧对车轮动载荷的RMS值影响很小。由表2可知,阻尼系数增大时,车身加快度的RMS值减小。

  3可知,当车体加快度RMS值和车轮动载荷RMS值取最小时,弹簧刚度的最优值正在1700N·m-1附近;当阻尼系数增大时,车体加快度RMS值减小,车轮动载荷RMS值增大。

  取轮毂驱动系统比拟,车身加快度功率谱密度和车轮动载荷功率谱密度正在车轮的共振频次上显著降低,如图8和图9所示。可是,车身加快度功率谱密度取车轮动载荷功率谱密度正在低频时过于接近,几乎堆叠。为了更曲不雅地察看,车身加快度和车轮动载荷的均方根别离计较并列于表

  非簧载质量显著增大的轮毂驱动系统对汽车平顺性和车轮地面附出力有负效应。因而,本文提出了三种新的轮边驱动方案:电机吊挂于车架,电机吊挂于悬架转向节和两级悬架。导出了三种方案的动力学方程,并别离正在)振动模子。基于车身加快度和车轮动载荷参数目标,阐发这三种方案相对于轮毂驱动系统的汽车平顺性影响,并采用多方针遗传算法优化分歧方案的附加刚度和阻尼参数。

  [10]陈辛波;唐峰;陆承超;余卓平;陈更.具有动力吸振感化的减速式轮边驱动系统:CN5.5[P],2012

  MATLAB东西箱,将种群大小、交叉率和变异率别离设置为30、0.8、0.2。图5~图7为分歧方案的帕累托最优解集,表2~表4为分歧方案的弹簧刚度和阻尼系数值。

  上述系统方案中,车轮、杆(a)、杆(b)和电机壳体现实上形成了曲柄-滑块机构,此中杆(b)为曲柄,电机壳体相当于滑块。如许,电机质量为DVA的质量,同时,电灵活力通过两级减速器驱动车轮。当车轮遭到不服面的输入激励时,弹簧和阻尼器阐扬减振感化,从而非簧载质量显著增大发生的振动负效应。而杆(a)和(b)的平面连杆活动则了两对齿轮准确啮合和动力传送。

  图1~图3所示为上述三种分歧的电机安插方案。对于功率相对较低的迷你车,驱/传动系统可集成于车轮内。图1方案中,附加弹簧和阻尼器上端用螺栓固定于车架,而下端取电机壳固联;图2方案中,附加弹簧和阻尼器的上端用螺栓固定于电机外壳,而下端取悬架转向节固定。电机和带有阻尼器的附加弹簧形成了上述两种方案的动态吸振器(dynamic vibration absorber,DVA);图3方案中,附加弹簧和阻尼器顶端取电机外壳固联,下端取悬架转向节固联。即电机壳体取悬架弹簧上端和阻尼器一路固定于车架,另一端取电机壳体毗连。

  按照电机吊挂于车架的轮边驱动系统方案,图4中成立了四分之一车的三度振动模子,此中m1为非簧载质量,m2为簧载质量,m3为电机质量,这现实上也相当于前两个方案中动态减振器的质量; k1为轮胎刚度,k2为悬架刚度,k3为附加弹簧刚度; c2为悬架阻尼系数,c3为附加阻尼系数,轮胎阻尼忽略不计; q,z1,z2,z3别离为道、轮胎、车身和电机的垂向位移。

  本文按照分歧的电机吊挂体例,提出三种轮边驱动方案。它们别离是1)电机吊挂于车架;2)电机吊挂于悬架转向节;3)采用两级悬架。进而,导出响应的动力学方程,成立四分之一车身的三度振动模子(degree-of-freedom,DOF)振动模子,阐发对比分歧分布式电机驱动系统对汽车平顺性的影响,以期为分布式驱动系统的构型选择供给参考根据。

  陈辛波,陆承超,唐峰,余卓平,陆蕴蕴.电机做为动力吸振器质量的减速式轮边驱动系统:CN2.1[P],2012

  同样的阐发方式也合用于电机吊挂于悬架转向节的方案和两级悬架方案。动能、势能和耗散能函数列于附录A和B中。

  为了轮毂/轮边驱动系统的簧下质量负效应,国表里学者进行了普遍的研究。文献[4]提出一种自动轮方案,它正在轮边单位和车架之间安拆了一个附加电机,用于非簧载质量负面影响。文献[5]提出一种轴向磁全盘式电机,它将电机定子间接转换为簧载质量。文献[6]开辟了一种新鲜的轮边系统,其将电机和齿轮箱取悬架集成为一体,以车辆振动。文献[7]提出一种系统构型,其电机位于轮边或集成于保守的差速器和传动轴中。文献[8]提出利用惯量元件将保守的动态吸振器添加到车身。文献[9-11]研究指出,将电机质量通过弹簧和阻尼器吊挂,可为动态减振器质量,有益于提高汽车平顺性。文献[12]提出一种新鲜的轮毂电机(IWM)拓扑方案,旨正在通过正在IWM安拆中安拆橡胶衬套来非簧载质量负效应。

  此中n0是参考空间频次,n0 = 0.1m-1; Gq(n0)是不服系数;u是车速。车身加快度和车轮动载荷的功率谱密度别离为

  按照电机驱动模式,电动汽车可分为两种分歧的驱动体例:集中式和分布式电机驱动。分布式电机驱动类型包罗间接轮毂驱动和带减速器的轮边驱动[1]。分布式电机具有动力传动链短、传动效率高和布局紧凑的长处。同时,每个电机均可快速调理驱动力和制动力,使车辆动力机能获得改善,易于实现ABS、TCS、ESP和转矩矢量节制等功能。然而,轮毂驱动电机凡是使汽车非簧载质量显著添加,导致其簧载质量取非簧载质量之比力着偏离合理的参数范畴,进而给车辆行驶机能特别是垂向动力学机能带来负面影响(以下简称为簧下质量负效应)[2-3]。

  [11]陈辛波, 王弦弦, 张擎宇,等.一种新型动力吸振式轮边驱动系统仿实阐发[J].同济大学学报(天然科学版),2014,42(7):1101-1104.

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