[发明专利]乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法

说明书

本发明公开了一种乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法，所述方法包括以下步骤：S1、根据乘用车在不同挡位下，变速器不同的动力传递路径，建立传动系统扭振集中参数模型；S2、计算传动系统扭振集中参数模型中各部分的等效转动惯量和扭转刚度；S3、对传动系统扭振的固有特性进行理论推导及数值仿真分析。所述方法在传统传动系扭振建模的基础上，充分考虑在不同挡位下，变速器啮合传动齿轮及空套齿轮对整个传动系扭振固有特性的影响，建立了适用于乘用车不同挡位下传动系扭振固有特性的分析方法，能够准确预测分析传动系统扭振的固有特性。

技术领域

本发明涉及汽车传动系统振动技术领域，具体涉及一种乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法。

背景技术

汽车动力传动系统作为机械能传递和转换的主要载体，是汽车的动力源。由于发动机周期性激励、齿轮激励、万向节激励以及来自路面的激励会引起传动系统的扭转振动。当外界的激励频率与传动系固有频率接近时，会发生扭转共振，导致传动系部件承受剧烈载荷作用，甚至对汽车传动系统零部件产生破坏，从而威胁乘客生命安全。

关于汽车传动系的扭振建模与分析中，建模方法以集中参数法居多，但是其建模方法中对于传动系的变速器空套齿轮的考虑较少，通常是将变速器输出轴转动惯量通过变速器传动比转化到输入轴部分，对于实际的啮合过程以及空套齿轮影响考虑较少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法，所述方法在传统传动系扭振建模的基础上，充分考虑在不同挡位下，变速器啮合传动齿轮及空套齿轮对整个传动系扭振固有特性的影响，建立了适用于乘用车不同挡位下传动系扭振固有特性的分析方法，能够准确预测分析传动系统扭振的固有特性，克服了现有技术存在的缺陷。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据乘用车在不同挡位下，变速器不同的动力传递路径，建立传动系统扭振集中参数模型；

S2、计算传动系统扭振集中参数模型中各部分的等效转动惯量和扭转刚度；

S3、对传动系统扭振的固有特性进行理论推导及数值仿真分析。

进一步地，所述步骤S1中，根据变速器所挂挡位的不同，接合不同挡位啮合使动齿轮来建立传动系统的不同扭振集中参数模型。

进一步地，所述步骤S2中，首先根据不同挡位传动系统动力传递路径的不同，将各部件、轴系分为不同的集中单元，每个集中单元之间用无转动惯量的理想扭转弹簧连接，形成多自由度离散模型系统；转动惯量通过Catia三维建模，定义坐标系，赋予材料属性获得；另外，由于活塞曲柄连杆机构相对于曲轴中心的转动惯量是随转角不断变化的，将连杆质量m_l简化成集中在连杆大头做旋转运动的质量m₁和集中在连杆小头做往复运动的质量m₂，简化的原则使得简化前后连杆的质量不变，重心位置不变；

根据绕曲轴中心线旋转一周平均动能相等的原则，求得活塞连杆机构转动惯量平均值

式中，J_d是单个曲拐的转动惯量，r为曲柄旋转半径，m_p为活塞质量，α为连杆比，公式如下：

其中，l为连杆长度；轴段的刚度K利用材料力学公式得到：

式中，T是施加于相应轴段两端的扭矩，为在该扭矩作用下轴的扭转角，K是该轴段扭转刚度，G是轴段材料剪切模数，I_p是轴截面极惯性矩，L是轴段长度；