考虑封装限制的xEV轴传动的变速箱多目标设计优化

考虑封装限制的xEV轴传动的变速箱多目标设计优化(中文6700字,英文PDF)
Hofstetter1 • D. Lechleitner1 • M. Hirz1 • M. Gintzel2 • A. Schmidhofer2
摘要
在设计由电机、变速箱和电力电子组成的电动动力系统的过程中，对性能、布置和成本的要求通常都是在系统层面上提出的，这就导致在推导各组件的需求时得到结论并不是唯一的，组件属性相互干扰。作为动力系统的一个组成部分，变速箱充当电机和驱动车轮的驱动轴之间的连接元件。通过这种方式，变速箱的可用安装空间由于多种可能的电机和电力电子变体以及多种系统安装位置和角度而显示出多种特性。该空间可以安装不同的变速箱型号使用，而不同变速箱各自的特征在于其内部设计参数是不相同的。不同的设计参数会影响齿轮比、齿轮的配置和变速箱的外形，从而影响变速箱布置以及效率和生产成本。由于变速箱的设计参数和布置相关具有很高的可变性，导致在设计过程中会出现复杂的问题。在这种情况下，本文提出了引入变速箱优化设计流程，来支持前期开发阶段的决策制定。对于给定的载荷，工作寿命和布置要求，引入基于差异进化的工序，为轴、齿轮、轴承及其布置提供设计参数，以多目标方式来处理效率，布置和成本。结果以变速箱变体设计的Pareto 前沿算法为代表，从中决策者可以选择最佳和最合适的权衡。 这种新方法在带有集成差速器的单速双级螺旋齿轮箱中得到了证明，该齿轮箱代表了xEV轴驱动中的常见齿轮箱拓扑结构。