[发明专利]考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法

权利要求书

1.一种考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据实验测得传动系统各个部件的等效惯量、刚度和阻尼；传动系统包括发动机、变速器、传动轴、驱动桥、驱动轴、轮胎和悬架；

S2，建立包含齿轮间隙的传动系统非线性集中参数模型，将传动系统各部件等效建立为包含多个自由度的模型，相邻自由度之间采用刚度和阻尼单元连接，且在多组自由度之间考虑齿轮间隙；

考虑齿轮间隙的自由度的建模方法为：设两个相互啮合的齿轮分别为i和j；齿轮i为主动齿轮，其惯量和分度圆半径分别为J_i和R_i；齿轮j为从动齿轮，其惯量和分度圆半径分别为J_j和R_j，齿轮i和齿轮j之间的齿侧间隙为δ_ij；

齿轮i和齿轮j的非线性啮合刚度为：其中，Ξ为单位阶跃函数，k_II为第二级刚度，x_ij＝R_iθ_i-R_jθ_j为相对啮合位移，θ_i为齿轮i的角位移，θ_j为齿轮j的角位移；

设sgn为符号函数，主动齿轮和从动齿轮之间的相互作用扭矩为：

令：

则T_δ,i(x_ij)是对主动齿轮i的偏置扭矩，T_δ,j(x_ij)是对从动齿轮j的偏置扭矩；

S3，建立系统动力学控制方程：J为等效惯量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵，T为系统激励矩阵，θ为角位移，为角速度，为角加速度；等效惯量矩阵J＝diag(J₁,J₂,J₃,J₄,J₅,J₆,J₇)，

阻尼矩阵

刚度矩阵

其中，J₁为发动机惯量，J₂为变速器输入轴惯量，J₃为变速器输出轴惯量，J₄为驱动桥输入轴惯量，J₅为驱动桥输出轴惯量，J₆为轮胎等效惯量，J₇为整车等效惯量；

c₁为离合器阻尼，c₂为变速器齿轮接触阻尼，c₃为传动轴阻尼，c₄为驱动桥齿轮接触阻尼，c₅为驱动轴阻尼，c₆轮胎和悬架等效阻尼；

k₁为离合器扭转刚度，k₂为变速器齿轮接触刚度，k₃为传动轴扭转刚度，k₄为驱动桥齿轮接触刚度，k₅为半轴扭转刚度，k₆为轮胎和悬架等效刚度，

R₂为变速器输入轴齿轮节圆半径，R₃为变速器输出轴齿轮节圆半径，R₄为驱动桥输入轴齿轮节圆半径，R₅为驱动桥输出轴齿轮节圆半径；

系统激励矩阵T＝{T_E(t)T_δ,2T_δ,3T_δ,4T_δ,50T_V(t)}^T；T_E(t)是发动机激励扭矩，T_V(t)是整车负载扭矩，T_δ,2是对变速器输入轴的偏置扭矩，T_δ,3是对变速器输出轴的偏置扭矩，T_δ,4是对驱动桥输入轴的偏置扭矩，T_δ,5是对驱动桥输出轴的偏置扭矩；

S4，获取传动系统瞬态振动冲击的系统激励矩阵，求解得到传动系统瞬态扭转振动冲击响应。

2.根据权利要求1所述的考虑齿轮间隙的传动系统瞬态振动冲击数值建模方法，其特征在于，所述整车负载扭矩其中，m为整车质量，g为重力加速度，r为轮胎滚动半径，v为车速，C为风阻系数，A为汽车的迎风面积。