行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法及系统

本发明属于行星变速机构，涉及一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法及系统。

背景技术：

1、行星变速机构是，由多级行星齿轮机构组成的行星轮系和若干湿式离合器组成的通过操纵离合器摩擦片与钢片结合分离实现不同挡位下功率输出的高能流变速机构。

2、行星变速机构存在性能和结构的优势，被广泛应用于重载车辆与特种车辆传动系统之中。行星变速机构工作过程中会不可避免地产生大量功率损失，这些功率损失大多以振动和热能的形式产生并传递，对整个行星变速机构传动效率、零部件寿命和设备功耗产生严重影响。因此，对行星变速机构的功率损失进行精确计算是非常有必要的。

3、目前，行星齿轮传动系统功率损失计算，主要针对固定传动比的传动系统，一般采用建模方法或实验分析方法，未考虑多挡位变传动比情况的功率损失计算。计算过程中均未考虑操纵件摩擦副与内外毂齿部随机碰撞造成的能量损失，忽略由于随机碰撞和非平稳振动引发的摩擦副转速波动对功率损失的影响。

4、此外，在带排功率损失计算时，一般经验性假设摩擦副相对转速和带排扭矩，并未结合行星变速机构实际运行过程中操纵件摩擦副动态特性进行分析和计算。

5、最后，针对行星变速机构，目前缺少综合考虑操纵件随机碰撞功率损失，操纵件带排功率损失，行星轮系齿轮啮合以及搅油功率损失的瞬时功率损失计算方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法及系统，计算行星变速机构综合瞬时功率损失，提高了行星变速机构瞬时功率损失计算的准确性。

2、为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，包括如下步骤：

3、s1，获取待计算的行星变速机构的结构设计参数；

4、s2，基于势能法、润滑理论以及hertz接触理论，计算操纵件冲击碰撞动力学建模所需激励，以及行星齿轮-转子系统动力学建模所需的激励；

5、s3，考虑步骤s2获得的激励，构建多挡多级行星变速机构齿轮-转子-操纵件弯扭耦合动力学模型；利用四阶龙格库塔法，求解多挡多级行星变速机构齿轮-转子-操纵件弯扭耦合动力学模型，获得操纵件摩擦副与内外毂碰撞力以及碰撞前后瞬时速度、行星排各旋转部件瞬时转速、行星轮-内齿圈和太阳轮-行星轮等啮合副之间的动态啮合力；

6、s4，根据步骤s3获得的操纵件主动件与从动件第nj个参与碰撞轮齿对碰撞前后瞬时速度，计算碰撞过程中的碰撞动能损失，获得单个操纵件冲击碰撞瞬时功率损失，并分析计算不同挡位操纵件冲击碰撞瞬时功率损失；

7、根据步骤s1中的结构设计参数以及步骤s3获得的摩擦片与钢片的瞬时速度，基于牛顿内摩擦定律计算摩擦副带排功率损失；

8、通过摩擦副个数获得单个操纵件带排瞬时功率损失，并计算不同挡位下行星变速机构带排瞬时功率损失；

9、根据步骤s3获得的齿轮副动态啮合力和啮合区滑移速度，计算行星轮系齿轮啮合滑动摩擦和滚动摩擦的瞬时功率损失，以及不同挡位下行星变速机构齿轮啮合瞬时功率损失；

10、根据步骤s3获得的行星变速机构各旋转部件瞬时转速，基于流体力学方法计算旋转部件在圆周方向和齿侧面的搅油功率损失，并分析不同挡位行星变速机构搅油功率损失；

11、s5，结合步骤s4获得的多挡多级行星变速机构在不同挡位时操纵件冲击碰撞瞬时功率损失、带排瞬时功率损失、行星齿轮啮合瞬时功率损失以及旋转部件搅油瞬时功率损失，计算不同挡位下行星变速机构综合瞬时功率损失ptotal。

12、本基础方案的工作原理和有益效果在于：本技术方案通过考虑操纵件随机冲击碰撞影响，建立多挡多级行星变速机构齿轮组-转子-操纵件弯扭耦合动力学模型，仿真获取行星变速机构的碰撞力、啮合力、速度等瞬时动态特性。并据此计算其不同挡位操纵件结合状态下碰撞瞬时功率损失、带排瞬时功率损失、行星轮系齿轮啮合瞬时功率损失以及搅油瞬时功率损失，最终获得行星变速机构综合瞬时功率损失，提高了行星变速机构瞬时功率损失计算的准确性。

13、进一步，所述待计算的行星变速机构的结构设计参数包括各操纵件摩擦副参数，各级行星轮系齿轮参数及润滑油参数；

14、所述摩擦副包括摩擦片、钢片、内毂和外毂；

15、所述行星轮系包括行星轮、太阳轮、行星架和齿圈；

16、所述各操纵件摩擦副参数，各级行星轮系齿轮参数及润滑油参数包括：

17、润滑油动力粘度、摩擦片与钢片间距、油膜半径；

18、摩擦片与内毂轮齿刚度、等效质量；

19、行星齿轮摩擦系数、齿数、模数、齿宽、弹性模量和泊松比。

20、获取所需的待计算的行星变速机构的结构设计参数，便于后续数据分析。

21、进一步，步骤s2中，基于势能法、润滑理论以及hertz接触理论，计算操纵件冲击碰撞动力学建模所需激励，以及行星齿轮-转子系统动力学建模所需的激励，具体步骤如下：

22、s201，基于铁木辛柯梁理论以及摩擦副部件基本参数，通过势能法，计算摩擦片、内毂齿部的弯曲刚度kb、剪切刚度ks和轴向压缩刚度ka以及等效油膜刚度kfs，并求出摩擦副内毂与摩擦片单齿接触综合刚度kce，其中若有n对齿啮合，假设每对齿啮合刚度一致，总啮合刚度为n倍的kce；

23、

24、

25、其中，ub，ua，us分别为轮齿弯曲、剪切与轴向压缩变形所存储的等效弹性势能；f为轮齿载荷；m为轮齿弯矩；e为轮齿的弹性模量；ix为距离轮齿固定端x处截面惯性矩；fb为竖直方向轮齿啮合力分力；g为剪切模量；ax为截面面积；fa为水平方向轮齿啮合力分力；δfn为油膜接触力，δhn为δfn引起的膜厚变形；a为接触面积；δpx,y为接触区的油膜压力；x和y分别表示接触油膜在x和y方向上的离散增量；δhx,y为接触油膜厚度在x和y方向不同位置的变形；刚度k的下角标l＝in和l＝f分别代表内毂和摩擦片，同理可求出外毂与钢片之间的刚度；下角标b，s，a，fs分别代表弯曲、剪切、轴向压缩以及油膜；

26、s202，考虑摩擦片与内毂或钢片与外毂之间存在齿侧间隙cnf，在重力和转矩作用下产生的偏心距anf、偏心相位φnf以及相对位移，计算任意时刻接触碰撞副的第i个齿的工作齿面与非工作齿面的间隙cinf，并计算工作齿面与非工作齿面的变形量：

27、

28、

29、

30、其中，nf表示不同接触碰撞副的序号，n为齿数；分别为第nf对接触碰撞副工作齿面与非工作齿面的齿侧间隙，af为接触副偏心距，分别为第nf对接触碰撞副工作齿面与非工作齿面的变形量，αf为接触碰撞副轮齿压力角；θ1nf和θ2nf为接触碰撞副主动件与从动件的角位移；x1nf、x2nf和y1nf、y2nf分别为操纵件同一接触碰撞副主动件与从动件在水平和竖直方向上的振动位移；分别为驱动侧、背面的齿形，与x轴之间的角度；r为基圆半径；

31、s203，基于赫兹接触理论、能量守恒原理和阻尼力做功，联立求解第nf对接触碰撞副接触副i的第nj个齿之间的碰撞力fnjinf，(i＝1时接触副为内毂和摩擦片，i＝2时接触副为钢片和外毂)，然后据此求解第nf对接触碰撞副轮齿的碰撞力第nf对接触碰撞副接触副i第nj个轮齿正碰和反碰的法向冲击碰撞力在x方向和y方向上碰撞力分量分别表示为：

32、

33、

34、

35、

36、其中，k为轮齿刚度；δ为齿部法向相对变形量；为齿碰撞过程中相对速度；为轮齿碰撞前的相对速度；分别为接触碰撞副主动件与从动件的角速度；e为碰撞前后相对接近速度与相对分离速度的比值；δnf为齿部法向相对变形量；为碰撞过程中相对速度；m为非线性指数；δlinf,为接触碰撞副主动件与从动件轮齿的工作齿面与非工作齿面的变形量；i为齿序号；nz为操纵件接触副的齿总数；αf为压力角；ω为摩擦副的角速度；θ0为基圆齿厚的半齿角；t为时间；

37、s204，考虑行星齿轮传动系统各齿轮副弹流润滑条件下的油膜变形和接触力，计算齿轮副接触刚度kfs，并计算得到轮齿时变啮合刚度：

38、

39、

40、其中，kb、ks、ka、kf分别为弯曲刚度、剪切刚度、轴向压缩刚度、基体变形刚度，下角标pinon和gear分别为主动轮和被动轮；

41、s205，考虑行星轮系啮合副之间的啮合相位差，得到第n个太阳轮-行星轮啮合副和行星轮-齿圈啮合副的时变啮合刚度kspn，krpn为：

42、

43、其中，ksp和krp分别为太阳轮-行星轮啮合副和行星轮-齿圈啮合副的时变啮合刚度，通过步骤s204中的计算方法求出；γspn为第n个太阳轮-行星轮相对于第一个太阳轮-行星轮的相位差；γrpn为第n个齿圈-行星轮相对于第一个齿圈-行星轮的相位差；tm为齿轮的啮合周期；

44、s206，根据步骤s205得到的时变啮合刚度，计算第n个太阳轮-行星轮啮合副和行星轮-齿圈啮合副的时变啮合阻尼cspn和crpn：

45、

46、其中，ζ为阻尼比；mr、ms以及mp为内齿圈、太阳轮以及行星轮的质量；

47、s207，考虑行星齿轮各构件实际制造加工和装配过程的时变性误差和非时变性误差，计算行星齿轮传动啮合误差激励，将其投影到太阳轮-行星轮啮合线上：

48、

49、其中，esn为太阳轮与行星轮的偏心误差，en为行星轮偏心量；ωnc为行星轮与行星架的相对转频；εn为行星轮偏心角；αn为啮合角；ψn为行星轮的分布角；susn为为太阳轮与行星轮的安装误差，sun为行星轮装配误差；为行星轮装配误差相位角；

50、将太阳轮-行星轮的误差进行叠加，得到综合啮合误差激励esn(t)：

51、esn(t)＝esn+susn，

52、同理，求出内齿圈与行星轮间的综合啮合误差激励ern(t)。

53、计算相关激励数据，以便建模。

54、进一步，在步骤s3中，考虑步骤s2获得的激励，构建多挡多级行星变速机构齿轮-转子-操纵件弯扭耦合动力学模型，具体步骤如下：

55、s301，对第一排行星架进行动力学分析，构建其弯扭耦合动力学模型：

56、

57、其中，mq、iq、kqm以及cqm分别表示对应结构q的质量、转动惯量、刚度和阻尼，其下标q＝s、r、c、n分别代表太阳轮、内齿圈、行星架和行星轮，两两组合则表示对应两个构件间的对应参数，krn为内齿圈与行星轮间的刚度；下角标m＝x，y，θ分别表示x，y方向和扭转方向，上角标(1)(2)表示行星排，分别为第一排行星架的对行星轮的支撑刚度与支撑阻尼；分别为第一排行星架在x，y方向以及旋转方向上的位移、速度、加速度，tq为对应结构q的力矩；np为行星轮个数；ωq为对应结构q的名义角速度；rq为对应结构q的分布半径；φn为行星轮n与x轴之间的角度；为操纵件ξ的齿在m方向上的冲击力，ξ＝ch,cr,cl分别为三个操纵件；上角标ρ表示摩擦片和钢片，ρ＝f，d；表示轴承bi在m方向的支撑力，通过传统轴承动力学模型求解获得；fcnm为m方向上行星架与行星齿轮n之间的轴承支撑力；fbcm和tbcm为cl接合时固定在壳体上的操纵件ξ上的支撑力和力矩；fcdm和tcdm表示ch接合时的操纵件支撑力和力矩，如果ch或cl分离，则力为零；

58、s302，对第二排齿圈进行动力学分析，建立其弯扭耦合动力学模型，形式为：

59、

60、其中，fbrm，tbrm为操纵件cr接合时固定在壳体上的内毂的支撑力和力矩；fcrm，tcrm为为操纵件cr在m方向上的冲击力和力矩；fq为对应结构q之间的摩擦系数；λq为对应结构q之间的摩擦力方向系数；为对应结构q之间的变形量和相对速度；ψrn＝ψn+ar，其中ar为齿圈压力角，ψn为太阳轮的理论中心和第n个行星轮的理论中心连线与x轴方向的夹角；hrn表示齿圈和行星轮啮合接触的摩擦力距离；

61、s303，对行星变速机构第一二排太阳轮和输入轴构成的多点支撑转子系统进行动力学分析，构建其弯扭耦合动力学模型：

62、

63、其中，fx和fy分别是xr和yr方向的输入载荷；为轴承i在m方向上的支持力；fchrm为操纵件ch与输入轴之间的m方向的啮合力；fmrm为行星齿轮与太阳轮在m方向的啮合力；mr为输入轴和太阳轮质量；ixr、iyr和izr为输入轴质心or沿xr、yr和zr方向的转动惯量；和为输入轴质心or沿xr、yr和zr方向的转动速度和加速度；tin为输入扭矩；a0、abi、apn、ad1分别为载荷点与输入轴质心or之间的距离；ψsn＝ψn-as，as为太阳轮压力角；hsn表示太阳轮和行星轮啮合接触的摩擦力距离；

64、s304，建立操纵件ξ的摩擦片和钢片的弯曲-扭转动力学方程：

65、

66、其中，g为重力加速度，为操纵件ξ对应部件ρ的基圆半径，上角标ρ表示摩擦片和钢片，ρ＝f，d；fvθ为操纵件分离状态下摩擦片钢片之间的油膜剪切力；tv为操纵件分离状态下的带排扭矩，结合状态时为零；将操纵件摩擦片钢片的支撑刚度设置为0，一个操纵件通常由多个摩擦片钢片组成，仿真时需根据实际结构对每一个摩擦片钢片建模；

67、s305，建立操纵件ch外轮毂的弯曲-扭转动力学方程：

68、

69、其中，moch和ioch为操纵件ch外毂质量和转动惯量，和分别为操纵件ch外毂在x、y和θ方向的加速度，fchr为操纵件ch与输入轴之间的花键啮合力，rbchr是输入轴基圆半径；

70、s306，对行星轮进行动力学分析，并建立其弯扭动力学模型，由于两行星排行星轮受力相同因此动力学模型不做区分，其通用形式为：

71、

72、s307，对第一排内齿圈和第二排行星架耦合的结构进行动力学分析，并据此建立动力学模型：

73、

74、s308，利用4阶龙格库塔法对构建的动力学模型进行求解，得到行星变速机构动态响应，得出操纵件摩擦副与内外毂碰撞力以及碰撞前后瞬时速度、行星排各旋转部件转速、行星轮-内齿圈和太阳轮-行星轮等啮合副之间的动态啮合力参数。

75、考虑操纵件齿部随机碰撞等多源激励影响，进行多档多级行星变速机构齿轮-转子-操纵件弯扭耦合的动力学建模。

76、进一步，步骤s4中，计算碰撞过程中的动能损失，获得单个操纵件冲击碰撞瞬时功率损失，并分析计算不同挡位操纵件冲击碰撞瞬时功率损失的方法如下：

77、s401，根据步骤s3求得的操纵件碰撞前驱动件瞬时转速被动件瞬时转速碰撞后驱动件瞬时转速被动件瞬时转速计算比值e1：

78、

79、其中，上角标“+”、“-”分别代表碰撞前和碰撞后；驱动件在摩擦副中主要为内毂和钢片，被动件为摩擦片和外毂，内毂驱动摩擦片转动，钢片驱动外毂转动；

80、s402，根据能量守恒定理以及步骤s401获得的参与碰撞轮齿碰撞前后瞬时速度相对差比值e1以及碰撞前轮齿的相对速度计算碰撞过程的能量损耗δti：

81、

82、其中，jdriver、jdriven分别为操纵件中驱动件和被动件的转动惯量；e为碰撞前后相对接近速度与相对分离速度的比值；

83、s403，根据步骤s3获得操纵件摩擦副碰撞轮齿的个数n，计算操纵件第nf个接触副碰撞造成的瞬时功率损失δtnf：

84、δtnf＝n×δti

85、其中，nf表示不同接触碰撞副的序号；

86、s404，操纵件碰撞总瞬时功率损失δttξ为操纵件ξ所有接触副碰撞造成的瞬时功率损失δtnf之和，为：

87、

88、其中，numf为操纵件中接触副的总数；

89、s405，根据行星变速机构结构，计算不同挡位下碰撞瞬时功率损失δtt：

90、

91、当操纵件ch结合时，操纵件内部存在碰撞功率损失，另外两个操纵件无碰撞功率损失；当操纵件cl结合时，cl内部无相对运动，因此不发生碰撞，其他两个操纵件处于分离状态，也无碰撞功率损失；同理操纵件cr结合时也无碰撞功率损失。

92、基于行星变速机构耦合动力学模型，计算操纵件摩擦副与内外毂齿部随机碰撞瞬时功率损失。

93、进一步，步骤s4中，计算摩擦副带排功率损失，以及不同挡位下行星变速机构带排瞬时功率损失的方法为：

94、s501，根据步骤s3动力学模型求解所得的摩擦片、钢片碰撞后瞬时转速并基于牛顿内摩擦定律，计算操纵件ξ单个摩擦片与钢片之间瞬时油膜粘性扭矩

95、

96、其中，μ为润滑油动力粘度；h为摩擦副内油膜厚度；r1为摩擦副实际摩擦区域内径；r2为摩擦副实际摩擦区域外径；

97、s502，计算摩擦副在运行trt时间内的带排功率损失

98、

99、其中，trt为摩擦副带排运行时间；

100、s503，根据实际操纵件ξ的摩擦副个数计算整个操纵件ξ带排功率损失

101、

102、s504，根据行星变速机构结构，计算不同操纵件结合状态下带排瞬时功率损失pdl：

103、

104、当操纵件ch结合时，cl和cr处于带排状态，存在带排功率损失；同理cl或cr结合时，另外两个操纵件处于带排工况，存在带排瞬时功率损失。

105、考虑操纵件齿部随机碰撞，计算带排瞬时功率损失。

106、进一步，步骤s4中，根据步骤s3获得的齿轮副动态啮合力和啮合区滑移速度，计算行星轮系齿轮啮合滑动摩擦和滚动摩擦的瞬时功率损失，以及不同挡位下行星变速机构齿轮啮合瞬时功率损失，具体方法如下：

107、s601，根据步骤s3动力学模型求解得到的太阳轮与行星轮扭振角速度和求解太阳轮-行星轮间的相对滑动速度vsn：

108、

109、其中，ρs’和ρn’为太阳轮和行星轮的曲率半径，ws’＝ws-wc和wn’＝wn-wc分别表示太阳轮和行星轮的等效转速，ws、wp、wc分别表示太阳轮、行星轮、行星架的转速；

110、s602，综合考虑行星轮系啮合过程中油膜变化和瞬时力变化，基于齿轮啮合原理以及雷诺方程，并根据步骤s3动力学模型求解得到的太阳轮与行星轮之间的瞬时动态啮合力fsn、太阳轮-行星轮间的相对滑动速度vsn，计算太阳轮-行星轮外啮合任一点i处的滑动摩擦瞬时功率损失psn：

111、psn＝μsnfsnvsn cosas

112、其中，μsn为摩擦系数；as为太阳轮压力角；

113、s603，根据步骤s3动力学模型求解得到的行星轮与内齿圈扭振角速度和求解行星轮-内齿圈间的相对滑动速度vnr：

114、

115、其中，ρr’和ρn’为内齿圈和行星轮的曲率半径，wn’＝wn-wc和wr’＝wr-wc分别表示行星轮和内齿圈的等效转速，wn、wr、wc分别表示行星轮、内齿圈、行星架的转速；

116、s604，计算行星轮-内齿圈内啮合任一点i处的滑动摩擦瞬时功率损失pnr：

117、pnr＝μnrfnrvnr cosan

118、其中，μnr是摩擦系数；an为行星轮旋转角度；fnr为行星轮与内齿圈之间的动态啮合力；vnr为行星轮与内齿圈之间的相对滑动速度；

119、s605，主被动轮啮合时，齿面间会产生相对偏移，导致载荷分布不均匀，合力发生偏移进而出现滚动摩擦，基于赫兹接触理论推导行星传动啮合界面滚动摩擦功率损失：

120、

121、其中，i12为传动比；e1为主动轮杨氏模量；nl为当量接触半径系数；apc为节圆压力角；k1和k2为赫兹基础常量；k是材料属性常量；σh为接触应力；

122、s606，综合行星轮系齿轮啮合滑动摩擦和滚动摩擦的功率损失，计算行星轮系的综合啮合功率损失pmg：

123、pmg＝psn+pnr+pr；

124、s607，分析行星变速机构不同操纵件结合状态下系统内各部件工作情况，计算齿轮啮合瞬时功率损失ptmg：

125、

126、其中，上角标(1)(2)表示行星排；

127、当操纵件ch结合时，行星变速机构整体回转，行星排齿轮间不发生啮合，因此不产生啮合功率损失；当操纵件cl结合时，行星变速机构第一排内齿圈-行星轮、行星轮-太阳轮之间存在啮合功率损失当操纵件cr结合时，第一排和第二排行星排存在啮合功率损失

128、根据步骤s3获得的齿轮副动态啮合力和啮合区滑移速度，计算行星轮系齿轮啮合滑动摩擦和滚动摩擦的瞬时功率损失，以及不同挡位下行星变速机构齿轮啮合瞬时功率损失，操作简单。

129、进一步，步骤s4中，根据步骤s3获得的行星变速机构各旋转部件瞬时转速，基于流体力学方法计算旋转部件在圆周方向和齿侧面的搅油功率损失，并分析不同挡位行星变速机构搅油功率损失，具体步骤如下：

130、s701，根据步骤s3求解动力学模型得到的对应部件实时转速ωt，计算行星轮系旋转构件在圆周表面方向与油液造成的瞬时功率损失pdp：

131、pdpqw＝4πηdbqroq2ωt2，pdpqc＝4πηmixbqroq2ωt2φq

132、其中，下标q＝s、r、c、n分别代表太阳轮、内齿圈、行星架和行星轮，bq为对应齿轮的齿宽；roq为对应齿轮的直径；pdpqw为风阻情况下的瞬时功率损失；ηd是空气-油雾混合物的动力粘度；pdpqc表示在搅油情况下的瞬时功率损失；ηmix是油液的动力粘度；φq为行星齿轮浸油角；

133、s702，考虑润滑油在齿轮箱中层流和湍流两种流动状态的区别，根据re进行区分，re＝2ρωtroq2/η，计算行星轮系旋转构件在齿侧面与油液产生的功率损失pdf：

134、

135、

136、其中，ηk为空气-油雾混合物或油液的运动粘度，ρ为润滑油密度，adfq为齿轮浸入油液中的表面积；

137、s703，行星轮系每个旋转部件搅油功率损失pdq都分为圆n周方向和齿侧方向两部分，而整个行星轮系的搅油功率损失pli为太阳轮搅油功率损失pds、行星架搅油功率损失pdc、行星轮搅油功率损失pdp之和：

138、pdq＝pdpq+pdfq，

139、其中，di为行星轮序号，np为行星轮个数；

140、s704，分析多级行星变速机构操纵件不同挡位下的结合情况，行星变速机构处于任何挡位时总搅油损失plit均为两排行星排搅油损失之和：

141、plit＝pli(1)+pli(2)。

142、根据步骤s3获得的行星变速机构各旋转部件瞬时转速，基于流体力学方法计算旋转部件在圆周方向和齿侧面的搅油功率损失，并分析不同挡位行星变速机构搅油功率损失。

143、进一步，步骤s5中，结合步骤s4获得的多挡多级行星变速机构在不同挡位时操纵件冲击碰撞瞬时功率损失、带排瞬时功率损失、行星齿轮啮合瞬时功率损失以及旋转部件搅油瞬时功率损失，计算不同挡位下行星变速机构综合瞬时功率损失ptotal，为：

144、

145、其中，nf表示不同接触碰撞副的序号，n为齿数；δtt为不同挡位下碰撞瞬时功率损；pdl为不同操纵件结合状态下带排瞬时功率损失；ptmg为齿轮啮合瞬时功率损失；plit为行星变速机构处于任何挡位时总搅油损失；第一排和第二排行星排存在啮合功率损失为上角标(1)(2)表示行星排的序号；δtnf为操纵件第nf个接触副碰撞造成的瞬时功率损失；为整个操纵件ξ带排功率损失；操纵件ξ，ξ＝ch,cr,cl分别为操纵件ch、cr和cl的代号。

146、综合考虑操纵件随机碰撞瞬时功率损失，操纵件带排瞬时功率损失，行星轮系齿轮啮合以及搅油瞬时功率损失，计算多挡多级行星变速机构瞬时功率损失。

147、本发明还提供一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算系统，包括数据采集模块和数据处理模块；

148、所述数据采集模块用于获取待计算的行星变速机构的结构设计参数，并传输至数据处理模块，所述数据处理模块执行本发明所述方法，计算行星变速机构综合瞬时功率损失。

149、利用该系统，考虑操纵件齿部碰撞功率损失，计算行星变速机构综合瞬时功率损失，提高了行星变速机构瞬时功率损失计算的准确性。

技术特征：

1.一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，所述待计算的行星变速机构的结构设计参数包括各操纵件摩擦副参数，各级行星轮系齿轮参数及润滑油参数；

3.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s2中，基于势能法、润滑理论以及hertz接触理论，计算操纵件冲击碰撞动力学建模所需激励，以及行星齿轮-转子系统动力学建模所需的激励，具体步骤如下：

4.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，在步骤s3中，考虑步骤s2获得的激励，构建多挡多级行星变速机构齿轮-转子-操纵件弯扭耦合动力学模型，具体步骤如下：

5.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s4中，计算碰撞过程中的动能损失，获得单个操纵件冲击碰撞瞬时功率损失，并分析计算不同挡位操纵件冲击碰撞瞬时功率损失的方法如下：

6.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s4中，计算摩擦副带排功率损失，以及不同挡位下行星变速机构带排瞬时功率损失的方法为：

7.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s4中，根据步骤s3获得的齿轮副动态啮合力和啮合区滑移速度，计算行星轮系齿轮啮合滑动摩擦和滚动摩擦的瞬时功率损失，以及不同挡位下行星变速机构齿轮啮合瞬时功率损失，具体方法如下：

8.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s4中，根据步骤s3获得的行星变速机构各旋转部件瞬时转速，基于流体力学方法计算旋转部件在圆周方向和齿侧面的搅油功率损失，并分析不同挡位行星变速机构搅油功率损失，具体步骤如下：

9.如权利要求1所述的行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法，其特征在于，步骤s5中，结合步骤s4获得的多挡多级行星变速机构在不同挡位时操纵件冲击碰撞瞬时功率损失、带排瞬时功率损失、行星齿轮啮合瞬时功率损失以及旋转部件搅油瞬时功率损失，计算不同挡位下行星变速机构综合瞬时功率损失ptotal，为：

10.一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算系统，其特征在于，包括数据采集模块和数据处理模块；

技术总结
本发明属于行星变速机构技术领域，具体公开了一种行星变速机构综合瞬时功率损失计算方法及系统，该方法包括如下步骤：S1，获取待计算的行星变速机构的结构设计参数；S2，计算所需激励；S3，构建行星变速机构动力学模型并求解操纵件摩擦副与内外毂行星排各旋转部件、行星轮‑内齿圈和太阳轮‑行星轮等啮合副之间的动态啮合力等动态响应；S4，计算碰撞动能损失，带排瞬时功率损失，齿轮啮合瞬时功率损失，旋转部件在圆周方向和齿侧面的搅油功率损失，分析不同挡位行星变速机构搅油功率损失；S5，计算不同挡位下行星变速机构综合瞬时功率损失P<subgt;total</subgt;。采用本技术方案，计算行星变速机构综合瞬时功率损失，提高了行星变速机构瞬时功率损失计算的准确性。

技术研发人员：余文念,罗权毅,许晋,张玉东,章朝栋,曾强,王利明
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23