基于解决变速箱怠速敲齿的摩擦离合器传动系统的建模与分析方法

建立汽车怠速状态下传动系统的四自由度集总参数模型,给出怠速工况下系统动态响应的计算方法。定义齿轮敲击指数作为怠速敲齿的评价指标,分析离合器从动盘扭转减振器的多级扭转非线性特性、齿轮间啮合力时变特性对齿轮敲击指数的影响。针对一汽车怠速时敲齿的问题,利用建立的模型,对扭转减振器的一级扭转刚度和一级扭转角进行改进,分析离合器改进前后变速器的齿轮敲击指数、齿轮啮合力以及啮合齿轮间相对位移随时间的变化。在怠速工况下,测试分析离合器改进前后对发动机舱变速器侧的噪声、变速箱壳体振动加速度的影响。测试结果和计算结果表明:齿轮敲击指数与变速器侧的噪声、变速箱壳体振动加速度有一定的关联性;基于本文的建模分析方法,可调整离合器的扭转减振器一级扭转刚度和一级扭转角,降低汽车怠速时变速器的敲齿现象。     

变速器齿轮敲击的多体动力学建模及分析

变速器齿轮敲击是一种常见的机械式变速器噪声,出现在常啮合非承载齿轮对之间,主要由发动机输出的转矩波动和齿侧间隙引起。从碰撞角度分析敲击振动的产生,建立单对齿轮敲击多体动力学方程;对比分析刚性碰撞与弹性碰撞对齿轮敲击的影响;利用CATIA和ADAMS建立某机械式变速器齿轮传动系统多体动力学模型,分析输入转速大小、挡位选择等对变速器敲击的影响。     

某乘用车手动变速器齿轮敲击噪声优化研究

研究了手动变速器齿轮敲击振动与噪声产生的机理。通过对变速器NVH性能测试,确定某乘用车手动变速器齿轮敲击噪声主要由输入轴转矩波动过大引起。分析了双质量飞轮衰减发动机传递到变速器转矩波动的工作原理。通过试验,验证了双质量飞轮可以有效地衰减输入轴转矩波动,即将该乘用车手动变速器齿轮敲击噪声控制在合理范围内。     

基于正交试验法的离合器动力学模型优化

针对某国产MPV车型在三档加速工况存在的变速器齿轮敲击异响问题,运用多体动力学软件建立传动系统动力学模型模拟其三档加速工况传动系的动力学特性,通过灵敏度分析确认离合器参数对该模型建模及分析精度影响较大。以变速器一轴齿轮角加速度二阶次曲线试验结果为目标,针对离合器参数进行正交试验设计及参数优化并由此获取离合器参数最优值。结果表明:经正交试验设计选出的离合器参数取值组合可提升模型仿真分析精度。     

基于ArtemiS suit分析变速器怠速敲击异响

某轻卡在动力总成充分热机后,空调开启时怠速变速器出现连续敲击异响。变速器敲击异响是因齿轮间隙的存在而在发动机输出转速波动时使齿轮往返敲击齿面造成。因此通过测试发动机飞轮、变速器Ⅰ轴齿轮两处扭振情况,并通过降低扭转减振器一级减振刚度优化Ⅰ轴扭振,敲击异响消失。     

某载货汽车变速器怠速异响分析及诊断研究

针对国产某新品载货汽车批量出现变速器齿轮怠速敲击异响问题,基于"猜想-理论研究-试验验证"的研究方法,分析并确认了变速器怠速敲击问题是由摩擦离合器一级扭转减振器参数与动力传动系统不匹配引起.对一级扭转刚度、干摩擦阻尼矩、正反向扭转角极限值与变速器齿轮敲击噪声的关系进行了研究,研究发现,通过调整离合器扭转减振器的扭转特性参数来解决变速器怠速异响问题是最简单且有效的方法.在保持一级正、反向扭转角极限值和干摩擦阻尼矩不变的前提下,优化了一级扭转刚度,制造了样件并装车测试,对离合器优化后采集的转速、噪声时域数据进行了后处理,并与离合器优化前的后处理数据进行对比分析,比较了主观感受.理论分析和测试均表明,调整一级扭转刚度后的摩擦离合器有效衰减了发动机输出的转速波动,变速器怠速敲击异响得到了有效抑制.该方法对解决其他同类变速器齿轮敲击问题具有参考价值.     

变速器齿轮敲击参数灵敏度分析

以某款手动变速器为研究对象,基于SIMdrive软件,搭建考虑输入轴转速波动、齿侧间隙、空套齿轮转动惯量及拖拽力矩等影响因素的变速器齿轮敲击仿真分析模型,计算各空套齿轮的角速度及各非承载齿轮对的啮合力。进行变速器齿轮敲击台架试验,测得空套齿轮转速信号,验证仿真分析模型的有效性。从冲击能量的角度出发,选取非承载齿轮对的啮合力对时间的导数为敲击评价指标(Jerk指标),并用向前差分法求解各个工况下的Jerk指标。分别对转速波动、齿侧间隙、空套齿轮转动惯量及拖拽力矩这4个参数求偏导,从而求得各参数对变速器齿轮敲击的灵敏度规律。发现转速波动对敲击的灵敏度始终为正,转速波动在40 r/min时,对敲击的影响开始陡增。齿侧间隙小于0.1 mm时,敲击灵敏度为正,大于0.1 mm时为负。空套齿轮转动惯量对敲击的灵敏度始终为负,在转动惯量大于0.000 6 kg·m~2时,敲击灵敏度值几乎不变,转动惯量的改变对敲击的影响并不明显。拖拽力矩小于0.6 N·m时,敲击灵敏度为负,大于0.6 N·m时为正,在0.2~0.3 N·m之间时,拖拽力矩对敲击的影响并不明显。     

基于包络解调的手动变速器齿轮敲击实验研究

变速器齿轮敲击噪声是发生在啮合非承载齿轮对和换挡组件上的一种扭转方向冲击现象。这些非承载的齿轮,在旋转方向上没有任何约束,可能在某些条件下相互碰撞并产生敲击噪声。本文基于某型手动变速器及传动系统台架,对齿轮敲击现象作了具体研究,对扫频实验中振动信号采用了一种包络解调的处理方法,得到了一些齿轮敲击现象的特征,从而能定性的判断出是否发生了齿轮敲击现象。     

汽车手动变速箱的齿轮敲击模拟和分析

本文阐述了汽车手动变速箱的扭振模型和分析，该模型是为齿轮敲击的分析和预测而开发的，它尽可能包容了动力传动系的许多部件去研究所有速度工况的敲击响应，模型包括的元件有发动机，离合器，飞轮，承载和非承载齿轮以及传动轴，适用于MATLAB的数值方法来解动力分析采用的差分方程，所得结果显示了模型和分析图解的有效性。已经开发了 一个软件包可用于观察和分析任何动力传动系模型，本文介绍了采用该软件包分析Daimler-Chrysler T 350变速箱和其结果，它表明了齿轮敲击可能出现双侧，单侧和不规则碰撞三种主要的形式。敲击系数可用来比较不同齿轮副产生敲击的大小、它对于为最好地降低敲击声协调离合器的是十分有益的。     

双离合变速器预选档策略下齿轮敲击动力学分析

双离合自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)在预选档状态下具有换档无动力中断和换档平顺等优点,然而在预选档策略下双离合自动变速器的齿轮敲击问题更加突出。以某型湿式双离合变速器为研究对象,分别建立变速器1档无预选以及预选2档下的齿轮敲击动力学模型。模型中各空套齿轮拖曳力矩包括齿轮搅油阻力矩、轴承阻力矩以及同步器阻力矩,此外,模型还考虑了变速器非功率流中未结合状态下离合器所产生的拖曳力矩。齿轮接触模型在考虑齿面弹性接触的基础上,计入了由润滑效应引起的齿隙间非线性油膜力。运用龙格库塔算法对模型求解,获得各齿轮副的动态响应。通过变速器敲击台架试验验证了动力学模型的可行性,计算结果与试验结果具有较好的一致性。对变速器齿轮动力学响应的研究结果表明：在一定角加速度激励下,变速器中空套齿轮存在明显的双面敲击现象;预选档位并不会对无预选状态下已发生敲击的齿轮副产生影响,但是预选档后,变速器非功率流分支发生改变,变速器内空套齿轮数量增多,整体上使变速器敲击问题更加突出。     

Gear rattle analysis of a torsional system with multi-staged clutch damper in a manual transmission under the wide open throttle condition

Vibro-impacts of a manual transmission in vehicle systems occur normally at the location of unloaded gear pairs, correlated with firing strokes from the engine. These vibro-impacts are possibly simulated by modeling the nonlinear dynamic characteristics and then, the problems can be resolved by efficiently designing multi-staged clutch dampers. For the sake of understanding rattle phenomena, a practical manual transmission with a front-engine and front-wheel drive configuration is investigated. First, the dynamic characteristics of the given system is examined on the basis of a modal analysis. Second, the nonlinear simulation model is developed under the wide open throttle condition by focusing on the third gear pair engaged and fifth gear pair unloaded case. Third, specific multi-staged clutch damper is examined using linear and nonlinear models, and rattle phenomena are investigated by employing a multi-staged clutch dampers with single- and dual-mass flywheels. Finally, estimation on the drag torque is conducted by assuming that the vehicle system is under the steady state condition. Thus, the rattle phenomena can be simulated under different driving conditions with the known input torque profiles.     

Étude du bruit dit de graillonnement dans les boı̂tes de vitesses automobiles

In a car, acoustic comfort has become a sales point. Due to the fact that the main noises have been reduced, the secondary sounds which could not be heard before suddenly became annoying. Such is the case of rattle noise, caused by repeated impacts between unloaded gears in the gear box, as they are driven by the engine acyclism. This publication presents a new method of study of the rattle noise. Our test bench is original, given that the gear box is not operated but is submitted to small angular oscillations. This allows us to control the angular acceleration applied on the primary shaft. We first distinguished and reviewed various kinds of rattling depending on the acyclism level produced. Then, we simulated real engine excitation by applying an acceleration made up of a sum of harmonics rather than a simple sine. Our aim being to measure the influence of the spectral composition and the waveform of the gear box input torque on the rattle threshold.     

基于振动相对量法的齿轮敲击振动辨识

整车转毂振动测试中测得的手动变速器箱体振动信号包含了多种部件的振动信号,传统方法无法从测试信号中直接获取齿轮敲击振动信号,故无法定量评价齿轮敲击振动水平。本文提出了运用敲击振动相对量来辨识齿轮敲击振动的方法。该方法首先对箱体振动信号进行人耳特性滤波,然后进行回归和平滑处理获得稳态振动信号。将滤波后的振动信号减去稳态振动信号,得到的振动相对量即为非承载齿轮对的瞬态敲击振动信号,最终可辨识出齿轮敲击振动的发生时刻、频率范围和水平。在实车试验中,采用该方法在3.5s的测试时间内,识别出振动相对量最大的134个齿轮敲击振动信号,其发生时刻与敲击振动信号回放得到的134个敲击噪声发生时刻完全相同,辨识结果与人的主观感受一致,即准确辨识出了齿轮敲击振动。得到的辨识结果可用于定量评价齿轮敲击振动水平,校核理论模型的正确性,研究不同参数对齿轮敲击振动水平的影响规律,找出关键影响因素并优化处理,从而改善齿轮敲击性能。     

On flexible input shaft and flywheel interaction in high-speed machinesDe l'action reciproque de l'arbre d'entree flexible et du volant dans les machines a grande vitesse

While some elasticity in the coupling shaft between the driving motor and the machine input is desirable for attenuating the effects of misalignment, impact, etc. it is important to understand the resulting kineto-elastodynamic response of the machine for better design of the input shaft. One reason a flywheel is frequently used is to minimize the perturbations in the desired input motion. The elasticity in the coupling shaft interacts with the inertia of the flywheel to cause fluctuations in the desired machine motion. An improper selection of system parameters could result in adverse vibrations. In the approach described herein, an analytical indeterminacy arises owing to the fact that the input shaft motion dictates the requisite driving torque, which in turn controls the torsional vibration of the shaft. An iterative approach is used to arrive at the steady-state response of a machine with an elastic driving shaft. Once the vibratory response is known, a parametric study is conducted that would aid in a better understanding and an optimal design of the input shaft and the flywheel. Parameters such as the angular twist per unit length and the frequency and damping ratios has been considered.     

修形人字齿轮振动测试试验台可行性验证

为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性,首先,搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台,依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯-扭-轴耦合振动模型;然后,选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例,分析了不同扭力轴刚度下,陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明,在给定工况下,陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%,远低于修形齿面18.2%的减振率,因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加,故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下,应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低,应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值,以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。     

十字轴式万向联轴器传动性能分析

以大型养路机械的十字轴式万向联轴器为研究对象,应用运动学理论分析了当十字轴式万向联轴器的输入轴做匀速转动时,其输出轴做圆周性不均匀转动的性能。分别从角速比、不均匀系数和角加速度等方面对十字轴式万向联轴器定量表达了其不均匀性。结果表明,随着十字轴式万向联轴器输入、输出轴夹角、转速的增大,其输出轴最大角加速度增大,使其最大惯性力矩增大。十字轴式万向联轴器的输入、输出轴夹角是影响其不均匀性的关键参数,当十字轴式万向联轴器输入、输出轴夹角增大时,其输出轴转角波动性增大。减小输入、输出轴夹角是提高十字轴式万向联轴器传动效率的唯一途径。     

民用飞机前起落架舱门“拉杆—摇臂”式机构建模与优化

介绍了民用飞机前起落架上应用广泛的"拉杆—摇臂"机械联动式舱门机构,建立了该机构的数学模型,并利用遗传算法对初始机构进行优化,结果表明:优化后的机构使得舱门运动更加平稳。     

不完全齿轮自动换向机构的运动分析

利用不完全齿轮机构的特点,设计一种齿轮式自动换向装置,实现输入轴连续单向转动,输出轴连续正反向转动,且保持输入轴的转速和输出轴的转速之比为定值。分析了不完全齿轮首齿和末齿的啮合线长度,在保证重合度等于1时,运用齿顶高修形法,避免了不完全齿轮传动的干涉现象发生。