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。     

基于解决传动系统变速器齿轮敲击的分析方法

建立一汽车传动系统6自由度动力学模型,模型中包括发动机、离合器、变速器与整车,考虑了变速器内承载齿轮副以及非承载齿轮副啮合间隙。以变速器输入轴的角加速度值为评价指标,研究模型参数变化对传动系统扭转振动的影响。利用序列二次规划法对存在非承载齿轮敲击问题的某车辆的飞轮转动惯量和离合器设计参数进行优化。根据优化结果,试制了离合器,并对新旧离合器下传动系统非承载齿轮敲齿的情况进行测试,测试了变速器处的输入轴扭转角加速度、变速器壳体处加速度以及发动机舱变速器侧声压。测试结果表明,增大飞轮侧转动惯量和离合器阻尼转矩、合理地调节离合器刚度可以衰减变速器输入轴角加速度幅值,抑制非承载齿轮副敲击现象。     

电动车两挡自动变速器敲击噪声的仿真分析

敲击噪声是变速器噪声的一种类型,由于变速器敲击噪声具有噪声级跳跃和明显的宽频带特征,与其他噪声有明显区别,故对变速器敲击噪声的研究尤为重要.以某款纯电动车两挡机械式自动变速器为研究对象,搭建变速器齿轮传动系统多体动力学模型,分析变速器挂挡齿轮和空套齿轮在运转过程中的角加速度、啮合力,理论计算分析得出产生敲击噪声最大的空...     

双离合变速器台架敲齿试验研究

为了测试自主研发的双离合自动变速器齿轮敲击现象,在变速器(Noise Vibration Harshness,NVH)试验台架上进行了齿轮敲击试验,获得了敲击出现的输入轴角加速度阈值.根据齿轮敲击相关理论,选用角加速度均方根比作为敲击评价指标,制定了台架齿轮敲击试验工况,利用低惯量电机模拟扭矩波动,转速传感器采集从动齿轮转速,数据采集设备采集传感器信号并进行后处理.试验结果表明,在该试验工况下变速器各试验挡位均出现敲击现象;双离合变速器非工作轴的齿轮对整体敲击噪声贡献量较小;相同挡位时,输入转速越高,齿轮敲击的门槛越高.最终统计出各挡位在不同转速下出现敲击的阈值,为变速器敲击噪声控制提供了参考.     

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。     

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。     

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。     

变速器敲击性能量化评价指标建立

针对单个齿轮副和变速器总成两方面的敲击特性,笔者利用专用的敲击试验装置测试多工况敲击相关数据。首先,对振动噪声数据进行有效能量叠加处理和对齿轮副在啮合线方向上速度差标准差的计算,得到单个齿轮副和变速器总成的敲击特征曲线;其次,提取相应的特征参数分别建立单个齿轮副和变速器总成的敲击特性量化评价指标向量;最后,用量化评价指标对某5档变速器的敲击问题进行了量化分析及问题点确定,并对优化前后的变速器进行了敲击性能量化对比。结果表明:量化指示与主观评价结果有较好的一致性,证明量化评价指标对变速器敲击问题优化和评价具有一定的指导意义。     

双离合变速器敲击噪声的仿真分析与实验评价

针对某变速器在车辆一挡起步工况实验中出现敲击噪声的问题,利用LMS Virtual.Lab软件搭建了包含轴、齿轮、同步器、轴承、差速器、壳体等部件的双离合变速器刚柔耦合模型.考虑输入轴转速波动、轴承刚度非线性、齿轮啮合时变刚度和阻滞力矩,以再现敲击噪声发生时壳体的振动响应.仿真计算与实验结果的良好一致性,验证了仿真分析方法的有效性.