[发明专利]一种多楔带传动系统动态响应通用计算方法、设备及介质

说明书

本发明公开了一种多楔带传动系统动态响应通用计算方法、设备及介质，所述方法包括步骤：(1)建立坐标系与规定系统参数符号，对系统各轮的编号、轮心坐标、半径、角位移、转动惯量进行标记，并对各轮上弧段的长度、各轮间带段的长度及对应的带段张力进行标记。(2)获取系统中旋转轮模块、自动张紧器模块和带张力模块的计算式。(3)将各模块计算式转换为通用计算矩阵，转化为状态空间方程的形式，并确定各系数矩阵。(4)计算系统动态响应：求解时域下状态空间方程，得到旋转轮、张紧臂的角位移、角速度的过程变量值，利用各模块的计算式，分别计算系统在时域下的各带段张力波动、各轮滑移率、张紧臂摆角和各轮的角位移波动等值。

技术领域

本发明涉及多楔带传动系统的计算与分析领域，特别是涉及汽车发动机前端附件驱动系统的多楔带传动系统动态响应的理论计算方法。

背景技术

多楔带传动形式兼具了平带传动和V带传动的优点而被广泛运用，通过多楔带楔面的“楔紧”作用，带动含负载的从动轮附件，一般在系统的松边设置自动张紧器，用于张力、带长变化的调节与平衡。多楔带传动常见于发动机前端附件驱动系统，曲轴通过多楔带驱动发电机、水泵和油泵等附件系统，确保汽车的动力输出。

多楔带传动系统的动态响应是反映其参数设计是否合理的重要指标。一般而言，系统的动态响应指在发动机曲轴激励和各附件轮负载下，所引起的张力波动、各轮间滑移率、张紧臂摆动和各轮的角位移波动等。系统的这些动态响应将直接影响其动力特性和NVH特性，同时也是确定传动系统使用寿命的重要指标。

在实际的工程应用中，前期的开发一般依靠经验法，包括系统各部件参数的确定、布局方式的确定，然后通过样机台架进行多楔带传动系统动态响应的测试，根据测试的结果，再进行系统参数的调整与验证测试。这样使得系统开发的工作量大、研发效率低以及测试与样件制造费用高。一部分有条件的企业，则通过购买相关的商用计算分析软件来进行动态特性的计算与预测，然后再直接进行验证测试，这样可以在一定程度上提高研发的效率与准确性。但商用软件价格十分昂贵，其内核模块的参数繁多、模块无法进行修改，且没有分析不同激励加速度工况等的计算模块。因此，提出一种通用的多楔带传动系统动态响应通用计算方法，进行系统动态响应计算与预测分析，具有重要的工程意义。

发明内容

本发明提出一种适用于任意布局形式的多楔带系统的动态响应计算方法、设备及介质。建立系统的计算坐标系和规定相应的参数符号，将系统中旋转轮模块、自动张紧器模块和带张力模块的计算式转化为通用的计算矩阵。根据已确定的计算矩阵与借助数学工具，计算系统的动态响应，为多楔带传动系统的设计、优化提供参考依据。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种多楔带传动系统动态响应通用计算方法，包括以下步骤：

(1)规定系统参数符号：在多楔带传动系统布局中，以曲轴轮轮心为原点，水平方向为X轴、竖直方向为Y轴建立多楔带系统坐标系；分别对系统各轮的编号、轮心坐标、半径、角位移、转动惯量进行标记，同时对各轮上弧段的长度、各轮间带段的长度及对应的带段张力进行标记；

(2)获取各模块的计算式：利用通用的表达式与规定的参数符号将旋转轮模块、自动张紧器模块和带张力模块的计算式表示出来；

(3)将各模块计算式转换为通用计算矩阵：以旋转轮、张紧臂的角位移、角速度为过程变量，将各模块的计算式整理为运动微分方程组；将微分方程组的阶次降为一阶，然后转化为状态空间方程的形式，并确定各系数矩阵；

(4)计算系统动态响应：求解时域下状态空间方程，得到旋转轮、张紧臂的角位移、角速度的过程变量值，利用各模块的计算式，分别计算系统在时域下的各带段张力波动、各轮滑移率、张紧臂摆动和各轮的角位移波动值。