Dynamik von Getriebe und CVT beim Hybridfahrzeug:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2006
|
| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 626 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | VIII, 177 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3183626128 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Literaturübersicht 2
1.2.1 Mehrkörperdynamik 2
1.2.2 Getriebe und Verzahnungen 2
1.2.3 CVT Stufe 3
1.2.4 Autarker Hybrid 4
1.2.5 Objektorientierte Programmierung 4
1.2.6 Technische Akustik 5
2 Gesamtsystem 6
2.1 Fahrzeug 6
2.1.1 Methoden der Energieeinsparung und Betriebsstrategie 6
2.2 Kraftstoffeinsparung und Bewertung 9
2.3 Getriebe 9
2.3.1 Auslegung 9
2.3.2 Getriebelayout und Bezeichnungen 10
2.3.3 Getriebestellungen 11
2.3.4 CVT Stufe 13
2.4 Mehrkörpersystem Modell des Getriebes 14
2.4.1 Bewegungsgleichungen 16
2.4.2 Systemgrenze und Randbedingungen 17
2.4.3 Koordinatensysteme 18
2.4.4 Kinematische Kopplungen und Modellstruktur 19
2.4.5 Modellierungstiefe und modularer Aufbau 20
2.4.6 Objektorientierte Programmierung 20
2.4.7 Auswertung und Weiterverarbeitung mit Dyngraph 21
2.5 Parameterbestimmung und Prüfstände 21
VI Inhaltsverzeichnis
3 Zahnradstufen und Verzahnungen 23
3.1 Eigenschaften des neuen Verzahnungsmodells . . . • 25
3.2 Grundlagen . . . • 26
3.2.1 Obersetzung 26
3.2.2 Koordinatensysteme, Ortsvektoren und Freiheitsgrade 28
3.2.3 Drehlage von Zahnrad und Zähnen .... 30
3.2.4 Drehlage kämmender Zahnräder 31
3.2.5 Verzahnungsspiel 33
3.2.6 Drehlage der Zahnräder bei Eingriffsbeginn 33
3.2.7 Schrägverzahnung 36
3.3 Kraft, Verformung und Steifigkeit . . . . 37
3.3.1 Verzahnungskraft und Zahnpaarkräfte 37
3.3.2 Verformung und Steifigkeit 37
3.3.3 Richtung der Verzahnungskraft 40
3.4 Verzahnungsmodelle 42
3.4.1 Verzahnungsmodell Starrkörperkontakt 42
3.4.2 Lineares Feder Dämpfer Modell ohne Spiel 43
3.5 Verzahnungsspiel und Auswirkungen auf das Kraftgesetz 44
3.6 Zahnpaarkraft im Haupteingriff 47
3.6.1 Kontaktkinematik der Zahnpaarkraft 47
3.6.2 Elementare Verformungen eines Zahnpaars unter Last . ¦ . ¦ 50
3.6.3 Kraftgesetz der Zahnpaarkraft im Haupteingriff 52
3.6.4 Interpretation der Zahnpaarsteifigkeit 56
3.6.5 Kontaktkinematik des Zahnpaars im Haupteingriff . ¦ . 57
3.7 Zahnpaarkraft im Außeneingriff 59
3.7.1 Kontaktkinematik des Zahnpaars im Außeneingriff . ¦ . • 60
3.7.2 Kraftgesetz der Zahnpaarkraft im Außeneingriff ( 4
3.8 Zahnpaarkraft im Gesamteingriff . ¦ . . 65
3.9 Kinetik der Verzahnung . • . ¦ 66
3.9.1 Verzahnungskraft aufgrund Elastizität und Verzahnungssteifigkeit .... 66
3.9.2 Dämpfung in der Verzahnung . . ¦ . ¦ 68
3.9.3 Kraftgesetz Verzahnung 71
3.9.4 Phasenlage der Verzahnungssteifigkeit bei Mehrfacheingriffen ....... 71
Inhaltsverzeichnis VII
4 Lager 73
4.1 Steifigkeit und Spiel der Lager 73
4.2 Lagermodell 76
5 CVT Stufe 79
5.1 Funktion der CVT Stufe im Getriebe 80
5.2 CVT Stufe mit Komponenten als Getriebebestandteil 80
5.3 Scheibensätze mit CVT Wellen 81
5.3.1 Freiheitsgrade 82
5.3.2 Freiheitsgrade der Scheibenverkippung 83
5.3.3 Bewegungsgleichungen der Scheibensätze 84
5.3.4 Kraftelement Scheibenverkippung 85
5.4 Kette und Kettenglieder 86
5.4.1 Modell der Kette 86
5.4.2 Kraftelement Gliedlängsdehnung 87
5.4.3 Kontaktkinematisches Gliedmoment 89
5.4.4 Kraftelement Gelenkdämpfung 89
5.5 Kettenbolzen 89
5.5.1 Bolzen Scheibe Kontakt 91
5.5.2 Kraftelement Scheibenkontaktmoment 93
5.5.3 Ersatzkräftepaar 93
5.6 Kontaktkinematik Bolzen Scheibe Kontakt 94
5.7 Kontaktkinematik der Wiegegelenke 96
5.8 Regelung 97
5.8.1 Scheibensatzkinematik 98
5.8.2 Kinematik der Kettenumschlingung 99
5.8.3 Neue Methodik zur Ermittlung des Anfangszustands der Kettenglieder. . . 100
5.9 Anpresskräfte der CVT Stufe als Randbedingung 104
5.9.1 Anpresskraftermittlung 104
6 Dynamik des Verbrennungsmotors 112
6.1 Motorprüfstand und Prüfstandsmodell 113
6.2 Messung statischer und dynamischer Momente 114
6.3 Ordnungsanalyse des Motormoments 116
VIII Inhaltsverzeichnis
7 Technische Akustik 119
7.1 Schallübertragungskette 121
7.2 Summenpegel für Frequenzbereiche 124
7.3 Gehäuse des t2 Getriebes 125
7.4 Experimentelle Modalanalyse des Getriebegehäuses 126
7.4.1 Messobjekt, Versuchsaufbau und durchführung 126
7.4.2 Messergebnisse mit Bewertung 128
7.5 Schallübertragungskette für das Hybridgetriebe 132
8 Simulationsergebnisse 133
8.1 Stationäre Betriebszustände 134
8.1.1 Lagerkräfte 134
8.1.2 Schwingungsanalyse im Frequenzbereich 135
8.1.3 Terzpegelspektren 138
8.1.4 Wirkung der Geräuschübertragungskette 141
8.1.5 Geräuschkarten des Getriebes 142
8.1.6 Vergleich der Anregungsquellen und der Lager 144
8.1.7 Identifikation geräuschkritischer Betriebszustände 145
8.2 Verzahnungskräfte der lastfreien Getriebestufen und Rasseln 147
8.3 Instationäre Betriebszustände 150
8.3.1 Beschleunigen von 7 auf 30km/h in VI durch CVT Verstellung 150
8.3.2 Beschleunigen von 30 auf 150km/h in V2 durch CVT Verstellung 151
8.3.3 Beschleunigen von 30 auf 150km/h in V2 mit fiktiver Geradverzahnung . . 155
8.3.4 Hochlauf entlang der betriebsoptimalen Linie mit Generator in Volllast . . 158
9 Zusammenfassung 160
A Methode der kleinsten Fehlerquadrate 163
B Simulationsergebnisse Ergänzungen 164
Literatur 169
|
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Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Literaturübersicht 2
1.2.1 Mehrkörperdynamik 2
1.2.2 Getriebe und Verzahnungen 2
1.2.3 CVT Stufe 3
1.2.4 Autarker Hybrid 4
1.2.5 Objektorientierte Programmierung 4
1.2.6 Technische Akustik 5
2 Gesamtsystem 6
2.1 Fahrzeug 6
2.1.1 Methoden der Energieeinsparung und Betriebsstrategie 6
2.2 Kraftstoffeinsparung und Bewertung 9
2.3 Getriebe 9
2.3.1 Auslegung 9
2.3.2 Getriebelayout und Bezeichnungen 10
2.3.3 Getriebestellungen 11
2.3.4 CVT Stufe 13
2.4 Mehrkörpersystem Modell des Getriebes 14
2.4.1 Bewegungsgleichungen 16
2.4.2 Systemgrenze und Randbedingungen 17
2.4.3 Koordinatensysteme 18
2.4.4 Kinematische Kopplungen und Modellstruktur 19
2.4.5 Modellierungstiefe und modularer Aufbau 20
2.4.6 Objektorientierte Programmierung 20
2.4.7 Auswertung und Weiterverarbeitung mit Dyngraph 21
2.5 Parameterbestimmung und Prüfstände 21
VI Inhaltsverzeichnis
3 Zahnradstufen und Verzahnungen 23
3.1 Eigenschaften des neuen Verzahnungsmodells . . . • 25
3.2 Grundlagen . . . • 26
3.2.1 Obersetzung 26
3.2.2 Koordinatensysteme, Ortsvektoren und Freiheitsgrade 28
3.2.3 Drehlage von Zahnrad und Zähnen . 30
3.2.4 Drehlage kämmender Zahnräder 31
3.2.5 Verzahnungsspiel 33
3.2.6 Drehlage der Zahnräder bei Eingriffsbeginn 33
3.2.7 Schrägverzahnung 36
3.3 Kraft, Verformung und Steifigkeit . . . . 37
3.3.1 Verzahnungskraft und Zahnpaarkräfte 37
3.3.2 Verformung und Steifigkeit 37
3.3.3 Richtung der Verzahnungskraft 40
3.4 Verzahnungsmodelle 42
3.4.1 Verzahnungsmodell Starrkörperkontakt 42
3.4.2 Lineares Feder Dämpfer Modell ohne Spiel 43
3.5 Verzahnungsspiel und Auswirkungen auf das Kraftgesetz 44
3.6 Zahnpaarkraft im Haupteingriff 47
3.6.1 Kontaktkinematik der Zahnpaarkraft 47
3.6.2 Elementare Verformungen eines Zahnpaars unter Last . ¦ . ¦ 50
3.6.3 Kraftgesetz der Zahnpaarkraft im Haupteingriff 52
3.6.4 Interpretation der Zahnpaarsteifigkeit 56
3.6.5 Kontaktkinematik des Zahnpaars im Haupteingriff . ¦ . 57
3.7 Zahnpaarkraft im Außeneingriff 59
3.7.1 Kontaktkinematik des Zahnpaars im Außeneingriff . ¦ . • 60
3.7.2 Kraftgesetz der Zahnpaarkraft im Außeneingriff ( 4
3.8 Zahnpaarkraft im Gesamteingriff . ¦ . . 65
3.9 Kinetik der Verzahnung . • . ¦ 66
3.9.1 Verzahnungskraft aufgrund Elastizität und Verzahnungssteifigkeit . 66
3.9.2 Dämpfung in der Verzahnung . . ¦ . ¦ 68
3.9.3 Kraftgesetz Verzahnung 71
3.9.4 Phasenlage der Verzahnungssteifigkeit bei Mehrfacheingriffen . 71
Inhaltsverzeichnis VII
4 Lager 73
4.1 Steifigkeit und Spiel der Lager 73
4.2 Lagermodell 76
5 CVT Stufe 79
5.1 Funktion der CVT Stufe im Getriebe 80
5.2 CVT Stufe mit Komponenten als Getriebebestandteil 80
5.3 Scheibensätze mit CVT Wellen 81
5.3.1 Freiheitsgrade 82
5.3.2 Freiheitsgrade der Scheibenverkippung 83
5.3.3 Bewegungsgleichungen der Scheibensätze 84
5.3.4 Kraftelement Scheibenverkippung 85
5.4 Kette und Kettenglieder 86
5.4.1 Modell der Kette 86
5.4.2 Kraftelement Gliedlängsdehnung 87
5.4.3 Kontaktkinematisches Gliedmoment 89
5.4.4 Kraftelement Gelenkdämpfung 89
5.5 Kettenbolzen 89
5.5.1 Bolzen Scheibe Kontakt 91
5.5.2 Kraftelement Scheibenkontaktmoment 93
5.5.3 Ersatzkräftepaar 93
5.6 Kontaktkinematik Bolzen Scheibe Kontakt 94
5.7 Kontaktkinematik der Wiegegelenke 96
5.8 Regelung 97
5.8.1 Scheibensatzkinematik 98
5.8.2 Kinematik der Kettenumschlingung 99
5.8.3 Neue Methodik zur Ermittlung des Anfangszustands der Kettenglieder. . . 100
5.9 Anpresskräfte der CVT Stufe als Randbedingung 104
5.9.1 Anpresskraftermittlung 104
6 Dynamik des Verbrennungsmotors 112
6.1 Motorprüfstand und Prüfstandsmodell 113
6.2 Messung statischer und dynamischer Momente 114
6.3 Ordnungsanalyse des Motormoments 116
VIII Inhaltsverzeichnis
7 Technische Akustik 119
7.1 Schallübertragungskette 121
7.2 Summenpegel für Frequenzbereiche 124
7.3 Gehäuse des t2 Getriebes 125
7.4 Experimentelle Modalanalyse des Getriebegehäuses 126
7.4.1 Messobjekt, Versuchsaufbau und durchführung 126
7.4.2 Messergebnisse mit Bewertung 128
7.5 Schallübertragungskette für das Hybridgetriebe 132
8 Simulationsergebnisse 133
8.1 Stationäre Betriebszustände 134
8.1.1 Lagerkräfte 134
8.1.2 Schwingungsanalyse im Frequenzbereich 135
8.1.3 Terzpegelspektren 138
8.1.4 Wirkung der Geräuschübertragungskette 141
8.1.5 Geräuschkarten des Getriebes 142
8.1.6 Vergleich der Anregungsquellen und der Lager 144
8.1.7 Identifikation geräuschkritischer Betriebszustände 145
8.2 Verzahnungskräfte der lastfreien Getriebestufen und Rasseln 147
8.3 Instationäre Betriebszustände 150
8.3.1 Beschleunigen von 7 auf 30km/h in VI durch CVT Verstellung 150
8.3.2 Beschleunigen von 30 auf 150km/h in V2 durch CVT Verstellung 151
8.3.3 Beschleunigen von 30 auf 150km/h in V2 mit fiktiver Geradverzahnung . . 155
8.3.4 Hochlauf entlang der betriebsoptimalen Linie mit Generator in Volllast . . 158
9 Zusammenfassung 160
A Methode der kleinsten Fehlerquadrate 163
B Simulationsergebnisse Ergänzungen 164
Literatur 169 |
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