基于准瞬态发动机模型的车辆传动系统特性分析

研究了怠速工况下车辆传动系统动力学特性和机械变速器齿轮敲击建模方法,并通过实车实验验证了研究方法的有效性。首先,利用实车装备的直列四缸四冲程发动机特性参数,建立了考虑动态摩擦扭矩特性的准瞬态发动机模型;其次,利用集中质量建模方法,建立怠速工况下车辆动力传动系统动力学模型,模型中详细建立机械变速器空套齿轮阻滞力矩模型,仿真分析了传动系统各部件的运动特性和齿轮对敲击强度。最后,利用实车怠速工况下的实验结果,验证了准瞬态发动机模型和车辆动力传动系统仿真模型的有效性,研究成果可进一步用于车辆动力传动系统设计开发和变速器齿轮敲击产生机理研究。     

基于传递路径试验分析的变速器敲击噪声优化

变速器内部非受载齿轮来回敲打引起的车内变速器敲击噪声往往经过多维路径进行传递,对车内变速器敲击噪声传递路径的辨识与控制优化是改善敲击噪声的有效措施之一。阐述了基于结构传递路径的变速器敲击噪声试验分析方法,并结合某乘用车变速器敲击噪声明显这一问题,通过整车传声损失试验判断出该车变速器敲击噪声主要为结构传递声,且通过优化离合拉索与换档拉索,为改善该车变速器敲击噪声提供了一定的改进方法,取得了较好的优化效果。     

变速器齿轮敲击噪声问题研究

针对变速器齿轮敲击噪声问题,从齿轮敲击的发生机理、数学模型的求解方法、齿轮敲击解决途径3个方面论述汽车变速器齿轮敲击噪声问题的研究内容及方法。采用定性研究方法,确定整车相关参数对齿轮敲击问题的灵敏度,为解决汽车变速器齿轮敲击问题提供了参考依据。     

变速器敲击噪声心理声学评价研究

变速器齿轮敲击噪声具有声压级跳跃和宽频带特征,传递到车内会引起驾乘人员烦恼,进而对汽车的NVH性能造成影响。而传统A计权声压级不能全面有效地反映敲击噪声特征,导致敲击噪声得不到全面有效的评价。因此,为了全面地对变速器敲击噪声进行评价,基于心理声学理论,对变速器敲击室内台架试验噪声分别进行主观评价试验与客观心理声学参数计算,然后对主观评价结果与各个心理声学参数结果进行了相关性分析,发现语言干扰级、响度、粗糙度、尖锐度与主观评价结果相关系数都超过了0.9。在此基础上运用多元线性回归方法建立了变速器敲击噪声评价预测模型,并对模型进行了检验与验证,结果显示回归系数高达0.936,且预测误差也在10%以内,可为变速器敲击噪声评价提供参考。     

加速工况下传动系统扭转振动分析

传动系统对整车振动和噪声有着重要的影响。作为一个复杂的多自由系统,包括齿轮啮合刚度的非线性和传动轴、半轴等柔性体。首先根据齿轮啮合传动的动力学模型,基于Hertz碰撞理论建立了变速器5档传动齿轮的啮合刚度分析模型;然后建立了车辆传动系统的多体动力学模型,包括变速器齿轮、传动轴、差速器、半轴和轮胎结构,分析得到系统固有特性;融合基于Hertz碰撞理论的变速器传动模型和基于多体动力学的刚柔动力学模型,对加速工况的强迫扭转振动进行了仿真与分析,对比了含非线性齿轮传动的刚体模型及刚柔结合模型的分析结果,最后通过实车进行了验证。     

传动系扭转刚度对变速器齿轮敲击异响影响研究

针对某前置后驱车型变速器齿轮敲击异响问题,采取试验和主观评价相结合的研究方式,分析并确认其传动系扭振特性匹配不当与变速器齿轮敲击异响间的较强相关性。据此利用ADAMS软件建立传动系仿真模型研究传动系关键部件扭转刚度特性参数对变速器齿轮敲击异响的影响规律。结果表明:离合器主减振刚度、后桥半轴扭转刚度对传动系扭振具有显著影响,进而引致变速器齿轮敲击异响,通过减小离合器主减振刚度以及增大半轴刚度等方式可有效抑制此类异响问题。     

基于齿轮传动系统横-扭-摆耦合非线性动力学模型的齿廓修形优化设计

基于齿轮传动系统动力学模型的齿廓修形优化设计可真实地反映修形参数对齿轮动态特性的影响。考虑几何偏心、陀螺力矩和齿向偏载力矩,建立了单级齿轮传动系统10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型。提出了考虑齿轮实际运动状态并可适用于齿廓修形齿轮的啮合刚度模型,并采用解析法计算啮合刚度。为了降低齿轮传动系统的振动和噪声,以减小齿轮传动系统的动载系数为目标,建立了基于齿轮传动系统横-扭-摆耦合非线性动力学模型的齿廓修形优化模型。对某重载车辆齿轮传动系统进行了齿廓修形优化设计,优化结果有效的降低了齿轮的动载荷,可为设计低振动和低噪声的齿轮传动系统提供依据。     

纯电动汽车两挡变速器减振降噪研究

针对纯电动汽车两挡自动变速器在工作过程中存在的振动和噪声问题,通过建立变速箱-电机转子刚柔耦合动力学模型,对变速器系统进行传递误差、齿面接触应力等分析和计算。根据纯电动汽车的常用工况及其特点,以齿轮修形参数为优化变量,传递误差为主要优化目标,综合考虑齿面载荷分布以及齿面接触应力,在多工况下对齿轮进行修形。结果表明修形后达到了优化齿面载荷分布、提高齿轮使用寿命、减小振动、降低噪声的目的,实现了齿轮多目标优化。研究结果对纯电动汽车变速器的开发有一定的借鉴作用。     

电驱动动力总成噪声识别与优化

纯电动汽车的动力总成与传统汽车存在着明显区别,其噪声源也有较大差异。以新型"低速重载"电驱动动力总成为研究对象,研究其在加速与匀速运行状态下的噪声情况,运用单体声功率及频谱分析的方法识别出变速器齿轮产生的啮合噪声是电驱动动力总成系统噪声产生的主要原因。然后采用参数化建模方法建立齿轮传动系统模型,通过齿轮微观修形和传递误差计算的方法对噪声贡献量大的啮合齿轮进行优化设计,从而改善电驱动动力总成系统的声学环境,为改进低噪声的动力总成设计提供理论依据。     

两挡AMT斜齿轮弯扭轴耦合非线性振动特性分析

纯电动汽车两挡机械式自动变速器(automated mechanical transmission, AMT)中,斜齿轮传动系统的非线性振动会引起变速器的振动和噪声。为研究两挡AMT斜齿轮系统的非线性振动特性,结合实际变速器结构,考虑齿轮系统的时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差以及轴承支撑刚度等因素,建立两挡AMT斜齿轮系统"弯-扭-轴"耦合动力学模型,分析了耦合振动特性的分岔图及其相图特性。结果表明:变速器工作在一挡时,随着转速增加,啮合频率不断增大,系统出现周期运动和混沌等现象;当承载齿轮副为单倍周期运动时,空载齿轮副扭转振动剧烈程度随着转速升高而增大;适当增大齿轮啮合阻尼比和啮合刚度,有利于减小承载齿轮最大扭振点的振幅。研究结果对纯电动汽车两挡AMT结构设计、动力学分析和换挡应用提供了技术支撑。     

基于解决汽车加速异响的离合器减振特性的建模及优化

为解决汽车加速时驾驶室内的异响,建立了发动机-离合器-变速器-传动系统-整车的三自由度非线性力学模型。由于模型主要用于离合器减振特性的分析,将离合器输出轴以后的部件简化为一个等效转动惯量。在发动机输出扭矩的波动下,利用建立的模型,可以求出离合器输入、输出转速的波动,从而得到离合器的扭转振动衰减率。以离合器的振动衰减率最大为优化目标,优化了离合器的扭转刚度和摩擦阻尼,使其扭转振动衰减率得到了较大的增加。对优化前后的离合器进行装车试验,测试了发动机舱的噪声、车内的噪声和变速器支架的振动加速度。结果表明,该优化模型的建立和计算得到的优化结果,对改善变速器加速异响具有指导意义。     

同轴对转行星齿轮传动系统动态特性分析

本文以同轴对转行星齿轮传动系统为研究对象,基于齿轮系统动力学和Lagrange方程,采用集中参数法建立了同轴对转系统的耦合动力学模型,模型中考虑了轮系的支撑刚度、弹性耦合和功率流向。在各个齿轮副的偏心误差、齿频误差和时变啮合刚度共同作用下,用数值分析方法得到了同轴对转系统的位移响应和速度响应等时域动态特性,并对比了定轴轮系与差动轮系的载荷分配,为同轴对转传动系统的动态性能优化与振动噪声研究提供了依据。     

后驱车传动系统扭转与弯曲振动的NVH性能

采用多体动力学理论建立后驱传动系统扭转振动分析的刚柔耦合模型,计算出传动系统各个档位扭转振动的固有频率和振型。传动系统的固有频率影响变速器敲击,并用NVH实验进行验证。系统谐响应分析和强迫振动分析结果通过传动系统扭振实验得到了验证。最后,采用模态综合法计算出传动轴系的弯曲模态,并与有限元法对比,得到较好的一致性。中间支撑刚度影响传动轴系一阶模态。     

支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响研究

支承刚度对自动变速器齿轮副的啮合质量有着重要影响,研究支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响具有重要意义。以某七挡双离合自动变速器的一挡斜齿轮副为研究对象,建立了2种不同支承刚度的齿轴系统刚柔耦合模型,分析了不同工况下支承刚度对斜齿轮副啮合特性的影响规律;通过FCL-250H齿轮精测试验台得到有/无磷酸锰转化涂层齿轮的齿形齿向参数,并将其代入有限元模型进行仿真分析;进行齿轮接触疲劳点蚀实验,对比齿面涂层处理前后齿轮的接触疲劳寿命,并从齿轮表面形貌、动力性能及跑合性能等角度进一步揭示了涂层的强化机理。研究结果表明：齿轴跨度增大,支承刚度减小,则齿轮单位长度所受最大载荷和啮合错位量对输入扭矩的变化更为敏感;有涂层齿轮跑合后更有利于啮合,其疲劳寿命得到提高。研究结果为汽车自动变速器齿轮传动系统的结构优化和齿轮疲劳寿命的提高提供了参考。     

微车变速器的轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究

针对现有接触研究方法的不足,以某微车变速器第四挡齿轮传动系统为研究对象,提出了轴承-齿轮轴系的三维接触非线性动态有限元分析模型,进行了齿轮传动轴承-齿轮轴系非线性三维接触动态特性研究,实现了齿轮系统啮合冲击的动力学仿真,得到了动态啮合时轮齿的接触状态、接触应力、齿根弯曲应力等随啮合位置变化的规律。研究结果为变速器的动态性能优化提供了理论依据。     

手动变速器传动效率影响因素分析与优化

变速器是汽车传动系统的关键部件,传统的手动变速器虽然有较高的效率,但是随着汽车工业领域节能减排要求的不断提高,仍然需要进一步减少变速器的传动损失。为了提高手动变速器传动效率,分析了变速器传动损失的主要影响因素,根据齿轮精度、轴承游隙和润滑油黏度以及加注量制定了优化方案,对整车NEDC综合油耗试验和滑行距离进行测试,优化方案可以减少变速器的摩擦损失,提高变速器的传动效率,进而降低整车油耗。     

变速器齿轮参数优化与啸叫声控制的研究

从降低变速器啸叫声的角度出发,通过振动噪声台架试验识别出主要噪声源,分析了齿轮系统的动态激励,确定了产生啸叫声的主要激励源是齿轮副的啮合冲击;分别通过减小侧隙、增大重合度对齿轮副进行低噪声结构优化,对降低变速器由于齿轮产生的啸叫声有较好的作用。     

基于Prohl-Myklested方法的汽车变速器斜齿轮传动系统建模及非线性分析

针对变速器斜齿轮传动系统盘与轴横截面变化不大特点,基于改进无质量弹性轴当量抗扭刚度计算式的Prohl-Myklested方法,将该系统简化为较少自由度的集中参数模型,并仿真验证。获得圆盘两端轴段抗弯刚度不同情况的盘-轴系统刚度矩阵计算公式,建立具有各轴抗弯抗扭刚度不同、两端集中质量、非对称弹性支承特点的斜齿轮转子系统运动微分方程。计算传动系统非线性特性。结果表明,采用改进的Prohl-Myklested方法对汽车变速器传动系统进行降维处理模型能准确反映系统动力学特性;齿侧间隙、时变啮合刚度耦合作用导致系统产生复杂非线性现象,提取出齿侧间隙过大时故障特征,为该类齿轮系统故障诊断提供依据。     

高速包装机传动系统声学贡献分析与降噪优化

传动系统引起的机械结构振动噪声问题是高速机械设备研究中需要解决的关键问题之一。本文结合振动噪声实验与仿真分析研究了高速包装机传动系统振动噪声源的定位及降噪优化问题。建立了高速包装机传动系统振动噪声实验装置,构建了对应的刚-柔耦合动力学仿真分析模型,基于实验测试数据进行了载荷识别并验证了模型的准确性与可靠性。以该模型为基础,结合模态参与因子及声学贡献量分析方法,明确了高速包装机传动系统声学贡献量较大的模态频率和板面区域,并对传动系统的设计进行了改进和优化。结果表明：通过模态贡献量分析和板面贡献量分析可以快速准确地定位噪声问题区域,以服务于相应机械结构设计的优化;在声学贡献量基础上进行结构优化可以有效抑制高速包装机传动系统的振动噪声。     

相位调谐对行星齿轮系统辐射噪声影响的研究

考虑齿轮啮合相位因素得到相位调谐前后各传动齿轮齿数配比,应用集中质量法建立行星齿轮传动系统的动力学模型,计算齿轮箱轴承支撑动载荷。建立单级行星齿轮传动系统齿轮箱的三维几何模型,将动载荷作为激励施加于齿轮箱轴承支撑处,通过有限元法计算得齿轮箱的模态频率和振动响应。在Virtual.lab中建立齿轮箱的边界元模型并导入齿轮箱振动位移响应作为边界条件,应用直接边界元法计算得到相位调谐前后齿轮箱辐射噪声。对比试验结果表明,相位调谐方法可有效地降低噪声,证明相位调谐方法降噪的可行性。