Dynamic characteristics of planetary gear transmission system in hybrid commercial vehicle ECVT

XIANG Dongyang; CHEN Yong; CHEN Tao; WU Chaoyang; XU Zhengyun; ZHANG Rirui

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.004

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Dynamic characteristics of planetary gear transmission system in hybrid commercial vehicle ECVT

Theory·Research | 更新时间：2025-09-20

- Dynamic characteristics of planetary gear transmission system in hybrid commercial vehicle ECVT
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 49, Issue 9, Pages: 26-37(2025)
- 作者机构：
  
  1.广西大学机械工程学院，南宁 530004
  2.广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室，南宁 530004
  3.玉柴芯蓝新能源动力科技有限公司，南宁 530000
  4.常州光洋轴承股份有限公司，常州 213022
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.004
  CLC： TH132
- Received：20 May 2024，
  
  Revised：2024-07-25，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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向东洋，陈勇，陈涛，等. 混合动力商用车ECVT行星齿轮传动系统动态特性研究［J］. 机械传动，2025，49（9）：26-37.

XIANG Dongyang，CHEN Yong，CHEN Tao，et al. Dynamic characteristics of planetary gear transmission system in hybrid commercial vehicle ECVT［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：26-37.
向东洋，陈勇，陈涛，等. 混合动力商用车ECVT行星齿轮传动系统动态特性研究［J］. 机械传动，2025，49（9）：26-37. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.004.

XIANG Dongyang，CHEN Yong，CHEN Tao，et al. Dynamic characteristics of planetary gear transmission system in hybrid commercial vehicle ECVT［J］. Journal of Mechanical Transmission，2025，49（9）：26-37. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.09.004.

摘要

目的

行星齿轮传动系统动力学特性研究虽已取得丰富成果，但现有研究多聚焦直齿结构，针对混合动力商用车电子控制无级变速器（Electronic Continuously Variable Transmission

ECVT）所用的斜齿行星齿轮系统的动力学研究仍存在理论缺口。为解决ECVT行星齿轮传动系统的振动问题，开展了深入研究。

方法

以发动机直驱模式为研究工况，综合考虑啮合相位差、时变啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素，构建了24自由度集中参数解析模型；运用龙格-库塔数值求解法获取了系统各构件在

、

方向的振动位移、动态啮合力等动态参数的时域响应，结合快速傅里叶变换分析了其频域特性。

结果

研究表明，在行星齿轮传动系统中，太阳轮轴向振动位移均值最为突出，其余构件振动特性呈规律性分布；系统内、外动态啮合力数值显著，反映出较高的齿面承载负荷。通过搭建ECVT台架试验平台，模拟实际工况采集振动信号，验证了理论分析模型的有效性与可靠性。研究成果可为混合动力商用车ECVT行星齿轮传动系统的结构优化设计、振动特性改善提供参考。

Abstract

Objective

Although abundant achievements have been made in the dynamic characteristics research of planetary gear transmission systems

existing studies mostly focus on straight-tooth structures

leaving a theoretical gap in the dynamic research of helical planetary gear systems used in electronic continuously variable transmissions (ECVT) for hybrid commercial vehicles. To address the vibration issues of the planetary gear transmission system in ECVT

in-depth research was conducted.

Methods

Taking the engine direct-drive mode as the research condition

a 24-degree-of-freedom (24-DOF) lumped parameter analytical model was constructed by comprehensively considering nonlinear factors such as meshing phase difference

time-varying meshing stiffness

and tooth side clearance. The Runge-Kutta numerical solution method was used to obtain the time-domain responses of dynamic parameters such as vibration displacements in the

directions and dyn

amic meshing forces of each component in the system. The frequency-domain characteristics were analyzed combined with fast Fourier transform.

Results

The study shows that in the planetary gear transmission system

the mean value of the axial vibration displacement of the sun gear is the most prominent

and the vibration characteristics of the remaining components show regular distribution. The values of internal and external dynamic meshing forces in the system are significant

reflecting high tooth surface bearing loads. By building an ECVT test bench platform to simulate actual working conditions and collect vibration signals

the effectiveness and reliability of the theoretical analysis model are verified. The research results can provide reference for the structural optimization design and vibration characteristic improvement of the planetary gear transmission system in ECVT for hybrid commercial vehicles.

关键词

Keywords

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