[发明专利]一种驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法

说明书

本发明涉及一种驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法，其包括以下步骤：1)建立驱动桥系统的动力学分析模型；2)计算不同齿轮传动误差激励下的驱动桥系统振动响应；3)计算桥壳轴承边界节点的动态载荷；4)计算完整桥壳体单元有限元模型的振动响应；5)计算桥壳声学边界元模型的噪声辐射。本发明采用包含非线性轴承单元的模态综合模型实现驱动桥系统的动力学建模和计算，将求得的桥壳轴承边界动态载荷用于完整桥壳有限元模型的振动噪声数值计算，克服了现有方法没有考虑传动系统与桥壳的非线性轴承刚度耦合，导致无法准确求得桥壳边界动态激励载荷的不足，同时克服了模态综合模型无法直接获得完整桥壳模型的振动噪声计算结果的不足。

技术领域

本发明涉及一种驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法，特别是一种考虑齿轮传动系统影响的驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法，属于机械传动技术领域。

背景技术

研究表明，驱动桥主减速器螺旋锥齿轮的传动误差是引起驱动桥振动噪声问题的主要原因，齿轮传动误差产生的动态激励经由传动轴和轴承传递给桥壳，引起桥壳的振动并向外界辐射噪声，因此在确定驱动桥桥壳的振动噪声时，应准确考虑齿轮传动系统与桥壳之间的耦合影响。

现有研究通常采用有限元方法对驱动桥系统进行数值建模与计算，虽然能够较为准确地模拟驱动桥系统的结构特征，但由于驱动桥系统包含多个滚动轴承，存在大量的接触关系，受收敛性和计算规模的限制，难以在驱动桥动力学分析模型中同时考虑轴承滚子与滚道的接触关系，因而现有研究对驱动桥系统进行建模分析时往往忽略了轴承的非线性刚度特性，无法准确体现驱动桥系统的动力学特性。

专利号为ZL201310502912.4的发明专利公开了一种考虑轴承刚度耦合非线性的多支撑轴系有限元方法，该专利利用解析形式的非线性轴承单元能够快速有效地实现考虑轴承刚度耦合非线性的多支撑轴系的建模和分析，但为了实现包含多个轴承的驱动桥系统模型的非线性数值求解，通常需要对包含大量节点自由度的桥壳有限元模型进行模态综合缩维变换，仅保留桥壳与传动系统轴承连接位置的节点自由度，桥壳内部的节点自由度均以模态自由度的形式体现，这种建模方法虽然能够较为准确地体现传动系统与桥壳的非线性轴承刚度耦合，但由于对桥壳模型进行了缩维，无法直接求得完整桥壳模型的振动响应结果。目前仍缺乏一种考虑传动系统影响的驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑齿轮传动系统影响的驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种考虑齿轮传动系统影响的驱动桥桥壳振动噪声数值确定方法，包括以下步骤：

1)基于有限元法和模态综合法建立驱动桥系统的动力学分析模型，具体步骤如下：

①建立驱动桥系统各部件的体单元有限元模型，包括传动轴凸缘、主动齿轮轴、从动齿轮、差速器壳、十字轴、行星轮、左右太阳轮、左右半轴、左右车轮以及桥壳的体单元有限元模型。在本实施例中，采用有限元软件Hypermesh实现上述各部件体单元有限元模型的建模。

②在各部件之间存在连接关系的等效作用位置分别建立边界节点，分别包括：桥壳与主动齿轮轴及差速器壳之间的滚子轴承连接点、主动齿轮轴和从动齿轮之间的齿轮啮合点、行星轮和左右太阳轮之间的齿轮啮合点、传动轴凸缘与主动齿轮轴之间的花键连接点、左右太阳轮与左右半轴之间的花键连接点、左右太阳轮与差速器壳之间的垫片连接点、十字轴与行星轮之间的旋转副连接点、十字轴与差速器壳之间的十字轴孔连接点、传动轴凸缘的输入转矩作用点和左右车轮的输出转矩作用点；然后将各边界节点分别通过刚性连接单元与步骤①中各部件的体单元有限元模型连接。