汽车传动系NVH研究方法及趋势论述

传动系作为汽车的主要组成部分,可能产生多种NVH(噪声、振动、声振粗糙度)问题.以前置后驱传动系为例,介绍常见典型传动系NVH问题的产生机理及治理思路.从试验分析和仿真分析两个方面,对传动系NVH问题研究方法进行详细论述.在电动化、智能化背景下,总结了传动系NVH控制技术发展趋势及面临的挑战.     

前置后驱汽车传动系的动力学分析

前置后驱汽车动力传动系是汽车振动的主要激振源,传动系的振动会严重影响整车NVH性能。以某型MPV汽车动力传动系为研究对象,针对其高挡低速工况下产生的严重车内轰鸣声问题,通过试验测试分析方法确定轰鸣声激振源,并研究主减速器准双曲面齿轮在传动系中的仿真方法,建立包含齿轮的传动系刚柔耦合多体动力学模型,进行传动系的动力学分析。研究结果表明,发动机输出简谐转矩引发的传动系扭转共振会引起主减速器齿轮啮合力变化,进而引起车身振动,产生车内轰鸣声。此噪声产生机理可为车内声学特性改善提供依据。     

三缸机传动系扭振试验研究和仿真分析

动力总成的传动系统扭振问题一直是汽车噪声、振动和声振粗糙度(noise,vibration and harshness,简称NVH)领域研究的热点和难点,针对某型三缸机中型多用途汽车(multi-purpose vehicles,简称MPV)高挡位低转速加速时车内振动和噪声问题,基于半消声室转鼓客观测试试验,运用传递路径分析方法,建立了传动系路径激励的识别方法。针对该三缸机动力总成,建立六自由度三缸机传动系扭振集总参数动力学模型,利用Matlab-Simulink软件进行仿真分析,实现了传动系扭振的准确预测和传动系扭振关键参数的分析。研究发现,传动系扭振受到发动机燃烧扭矩、发动机转速、传动系转动惯量和扭转刚度的影响显著,提出的传动系扭振前期开发策略为整车NVH性能的开发奠定了基础。     

基于弯扭轴综合振动混合模型的汽车传动系复模态分析及仿真研究

基于系统动力学与结构动力学相结合的建模思想,介绍汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模特点,并从轴类部件的结构动力学建模、斜齿轮副、轴承和轴系附属质量(惯量)的系统动力学建模和基于坐标变换的部件间联接三个方面,对汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模方法进行探讨,在该模型的基础上对传动系进行复模态分析,发现混合模型计算的前4阶模态的主要振动形式为扭振,且与系统动力学分支扭振模型计算的前4阶结果相差不大,从第5阶模态之后都是两种或三种振动形式的耦合;以起步颤振为对象进行仿真研究,发现传动系混合模型的仿真结果较分支扭振模型在颤振程度上稍有增强且特征频率近似相等,说明弯曲和轴向振动对起步颤振现象影响不大。     

电驱系统减速器啸叫噪声问题分析及优化

本文以某单电机电驱系统减速器为研究对象,针对整车NVH试验评价中减速器啸叫问题进行专项分析和优化,通过建立精确的减速器总成动力学性能分析虚拟样机模型,对齿轮啮合振动激励机理、传动路径和振动响应等进行详细分析,根据台架试验和整车试验结果标定虚拟样机模型,通过齿轮宏观参数及微观修形优化对齿轮加工误差、传递误差、啮合刚度和动态啮合力进行专项优化和控制;同时通过对零部件及系统的模态及振动响应分析,分析传递路径及系统响应结果,预测振动噪声风险,通过传递路径刚度及激励频率优化,降低系统振动响应和噪声风险;最后通过整车NVH性能试验验证改进效果.通过以上手段,显著降低了减速器的啸叫噪声,最终达成整车NVH性能要求.     

动力学相似理论及在结构振动分析中的应用研究评述与展望

相似试验模型在大型结构振动与冲击试验研究中起到重要作用。综述动力学相似理论在结构动力学相似试验模型设计中的应用研究进展与发展趋势,并引述大量文献。总结动力学相似理论在多个领域的结构振动与冲击问题分析中的主要成果,包括动力学相似理论在海洋结构、土建结构及大型动力装备动力学相似试验模型设计中的应用,复合材料结构的动力学相似设计方法,以及转子系统的动力学相似试验模型设计方法。介绍动力学相似理论的重要研究进展情况,如畸变试验模型的设计及修正方法、动力学相似模型的试验验证。讨论动力学相似理论在结构振动与冲击研究中存在的主要问题并做出展望。     

基于刚柔混合模型的动力传动系振动特性分析

针对某前置后驱微型车存在的急加速工况下振动噪声问题,建立了该车型动力传动系ADAMS多体动力学模型,详细介绍了基于ABAQUS有限元软件建立柔性体中性文件的过程,对动力传动系进行了无阻尼自由振动模态分析;基于建立的急加速工况下的发动机激励模型,对动力传动系进行了强迫振动仿真,分析了部分参数变化对振动的影响,为动力传动系统振动的进一步研究奠定了基础。     

某乘用车手动变速器齿轮啸叫噪声研究

为解决某乘用车手动变速器存在的齿轮啸叫噪声问题,首先通过整车道路试验和变速器台架试验,识别出产生齿轮啸叫噪声的特征阶次及转速,然后建立该手动变速器齿轮传动系的多体动力学模型,考虑各对齿轮的时变啮合刚度、齿侧间隙、啮合阻尼,仿真获得了轴承动态载荷。利用在二挡工况下获得的变速器各轴承动载荷,采用有限元及边界元法计算了变速器壳体的振动响应及辐射噪声,并利用试验测得的结构表面振动加速度进行了试验验证。仿真获得了变速器壳体主要噪声源位置,为降低齿轮啸叫噪声提供了依据。     

技术信息

中文文献[编号]Z02-K0007[篇名]行星齿轮传动动力学特性研究进展[关键词]行星齿轮,齿轮传动,动力学特性[文摘]行星齿轮传动由于结构紧凑,承载能力强等优点而广泛应用在各个工业领域,振动和噪声是行星齿轮传动的主要问题,本文从动力学模型,自由振动,响应求解,均载及振动抑制等几个方面对国内外行星齿轮传动系统弹性动力学及相关研究进行了综述,介绍了行星齿轮传动弹性动力学研究中常用的纯扭转振动模型,横向-回转耦合振动模型以及有限元模型,对3种常用的响应求解方法进行了分析和评述,最后指出了需要进一步研究的几个问题。     

某乘用车车内怠速噪声控制研究

以某车型车内怠速噪声为研究对象,首先通过试验测试分析导致车内怠速噪声过大的噪声异常峰值及其频率。接着有针对性地开展Trouble Shooting试验,锁定空调管路和排气系统第一挂钩安装横梁为问题点。然后综合利用试验调校和仿真优化方法,对空调管路振动响应和横梁动力学特性进行整改。最后对该车型车内怠速噪声进行改善,达到目标值要求。上述研究内容可为同类车型NVH性能开发过程中规避技术风险提供方案借鉴,同时表明综合运用试验调校与仿真优化技术是控制车内怠速噪声的一种快速、精准和有效的方法。     

基于系统工程原理的汽车NVH正向设计流程

对汽车NVH技术领域的研究现状及发展趋势进行综述,介绍了NVH概念、NVH设计原则、NVH设计方法、整车NVH目标的分解、各子系统NVH目标的确立、CAE仿真分析、整车NVH性能的提高等主题,旨在为国内汽车工程领域相关工作的开展提供必要的信息、启发与借鉴,进而,总结出汽车NVH正向设计流程,为推动NVH设计技术在国内的实施提出建议.     

两种扭振减振器减振性能的对比仿真和试验

以国产某中型柴油车为研究对象,应用ADAMS软件建立了汽车传动系统虚拟样机,对于目前两种典型汽车摩擦离合器扭振减振器即:从动盘式扭振减振器(CTD)和双质量飞轮式扭振减振器(DMF)在传动系中的减振作用进行了对比仿真分析,并结合物理仿真试验,充分说明了双质量飞轮式扭振减振器的减振优势和采用ADAMS软件模拟分析汽车传动系统性能的可行性。     

汽车变速系统的拍击动力学基本理论

在总结近年来国内外有关研究情况的基础上，全面地阐述了汽车变速系统拍击动力学的基本理论。主要内容包括：变速系统的分析模型及性质；系统动力学的求解方法；拍击的门槛值理论；改善变速系统拍击动力学特性的理论与方法。文中最后提出了今后应进一步深入研究的重点和方向。     

车辆传动系扭转振动主动控制研究现状及趋势

阐述了传动系扭转振动主动控制的近期研究成果。从3个方面进行阐述了二(三)自由度电传动系统扭转振动控制研究、传统内燃机车辆传动系扭转振动控制研究、电动车辆传动系扭转振动控制研究。总结了电动车动力传动系统的振动(噪声)现象,指出传统车辆简化模型的局限性,提出了传动系统振动主动控制的新目标。围绕集中驱动式电动车动力传动系统的特点,从电机激励特性、常啮合结构特性、振动频率宽泛性、系统性4个方面对电动车传动系统主动控制的基础模型进行了展望。     

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界问题研究

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界是钻柱动力学研究和摩阻扭矩计算的基础研究内容。介绍了6种钻柱与井壁边界问题的研究方法,借助有限单元法中构造形函数的思想,提出了时间历程形函数法,构造钻柱与井壁的动态边界。将构造的动态边界模型融入全井钻柱系统动力有限元模型中,研究了钻柱的动力学特性,根据仿真结果与现场实测数据的对比,验证了该研究方法的正确性和合理性。     

汽车双质量飞轮扭振减振器性能仿真分析与匹配

通过三维实体建模、试验和计算获取的所研究车型动力传动系动力学参数,分别建立了动力传动系在怠速和行驶工况下的扭转振动仿真分析模型,分析了双质量飞轮扭振减振器对动力传动系固有特性及强迫振动响应特性的影响,并对双质量飞轮扭振减振器的主要性能参数进行了设计匹配,该项研究为双质量飞轮扭振减振器的设计匹配提供了参考。     

Multidisciplinary design optimization of vehicle instrument panel based on multi-objective genetic algorithm

Typical multidisciplinary design optimization(MDO) has gradually been proposed to balance performances of lightweight, noise, vibration and harshness(NVH) and safety for instrument panel(IP) structure in the automotive development. Nevertheless, plastic constitutive relation of Polypropylene(PP) under different strain rates, has not been taken into consideration in current reliability-based and collaborative IP MDO design. In this paper, based on tensile test under different strain rates, the constitutive relation of Polypropylene material is studied. Impact simulation tests for head and knee bolster are carried out to meet the regulation of FMVSS 201 and FMVSS 208, respectively. NVH analysis is performed to obtain mainly the natural frequencies and corresponding mode shapes, while the crashworthiness analysis is employed to examine the crash behavior of IP structure. With the consideration of lightweight, NVH, head and knee bolster impact performance, design of experiment(DOE), response surface model(RSM), and collaborative optimization(CO) are applied to realize the determined and reliability-based optimizations, respectively. Furthermore, based on multi-objective genetic algorithm(MOGA), the optimal Pareto sets are completed to solve the multi-objective optimization(MOO) problem. The proposed research ensures the smoothness of Pareto set, enhances the ability of engineers to make a comprehensive decision about multi-objectives and choose the optimal design, and improves the quality and efficiency of MDO.     

弧形螺旋弹簧弹性特性分析方法研究

采用离散化分析方法，推导出弧形螺旋弹簧弹性特性的解析表达式，分析了扭振减振器转速对弧形螺旋弹簧弹性特性的影响，结果表明其刚度是随转速升高而增大的。通过与实验结果对比，验证了理论分析结果，进一步对弧形螺旋弹簧的非线性弹性特性进行了分析，并从工程应用角度进行了简化讨论。     

Automotive tribology overview of current advances and challenges for the future

This keynote address will provide a comprehensive overview of various lubrication aspects of a typical powertrain system including the engine, transmission, driveline, and other components, as well as the integration of these lubrication and surface engineering concepts into a unified automotive powertrain system. In addition, this presentation will focus on the current status and future trends in automotive lubricants including discussion of current and anticipated future requirements of automotive engine oils. This presentation will also review the current standard ASTM (American Society for Testing and Materials) test methods for engine lubricants and other compilations of automotive standards. In addition to engine oil test development, industrial researchers are developing light-weight materials such as non-ferrous materials (Al, Mg) for engine and drivetrain materials to replace the current heavy-weight cast iron blocks. Recent industrial developments include high strength and high density of composite materials, high volume liquid molding and hydroforming technology, structural adhesive boding, and the ability to mold large structural components. Industrial researchers have also developed processing improvements for forming more complex stamped aluminum parts or panels, more robust stamping, and improved casting techniques. In this paper, our insights and perspectives on future trends in light-weight tribological material and nonotribology will also be reviewed.