汽车驱动桥振动噪声分析及优化设计

发布时间：2020-07-18 21:15

【摘要】：驱动桥作为汽车传动系统主要的振动和噪声源之一,其振动噪声水平一直是汽车开发设计中重要的考虑因素。因此,驱动桥的振动噪声产生机理及减振降噪技术一直以来也被国内外学者所研究。本文以某前置后驱车型的驱动后桥总成为具体研究对象,首先,对驱动桥振动噪声的产生机理及传递路径进行了简要分析。然后基于集中参数法,建立了综合考虑内、外部激励及齿轮支撑轴承接触振动影响的齿轮-轴承系统耦合振动理论模型。通过对建立的齿轮-轴承系统耦合振动模型进行数值求解,得到了驱动桥主、被动齿轮及各支撑轴承外圈的动态响应。其次,建立驱动桥齿轮-轴承系统的ADAMS虚拟样机模型,进行动力学仿真,验证了所建立的齿轮-轴承系统耦合振动理论模型及数值求解的正确性,并为驱动桥动态性能分析及开发提供了另一条途径。再次,建立驱动桥壳有限元模型,进行约束模态分析得出了在2000Hz以内的桥壳固有频率及振型。在模态分析基础上,将理论计算得到的各轴承外圈的动态响应施加到桥壳各轴承位,采用模态叠加法进行频率响应分析,获得桥壳表面振动响应,分析桥壳动态特性。在频响分析的基础上,采用边界元法完成驱动桥辐射噪声的数值仿真,预测了齿轮啮合冲击较大及桥壳主要模态频率下的桥壳辐射噪声的大小及分布。此外,对驱动桥壳进行了隔声性能分析,分析表明某些频率下,驱动桥透射噪声不可忽略。最后,通过驱动桥振动噪声台架试验验证了所建立的齿轮-轴承系统耦合振动理论模型及桥壳辐射噪声数值仿真模型的正确性,并根据所建立的驱动桥振动噪声预测流程,对驱动桥齿轮系统的齿侧间隙、轴承预紧力参数及桥壳后盖结构进行了优化设计分析。结果表明,适当减小齿侧间隙、增大轴承预紧力及后盖厚度,可有效减小所研驱动桥的振动噪声。总之,本文建立了完整、可靠的驱动桥齿轮-轴承系统耦合振动模型及驱动桥辐射噪声预测模型,使得在驱动桥齿轮系统及桥壳结构设计开发之初,就能对驱动桥的动态特性及辐射噪声进行预估,进而设计更合理的齿轮系统参数、桥壳结构等。研究结果为驱动桥的开发设计及减振降噪提供了一定的借鉴。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB535;U463.2
【图文】：

啮合刚度,直齿轮,变化规律,动态啮合刚度

啮合刚度图 2-2 直齿轮啮合刚度变化规律图 2-3 准双曲面齿轮啮合刚度变化规律对于准双曲面齿轮，其重合度一般较大，轮齿啮合过程中的综合啮合刚度虽然也是时变的，但不存在明显的突变，波动较为平缓，可以视作在某一均值处的周期性波动，如图 2-3 所示，其变化频率与齿轮啮合频率相等，在计算其变化规律时，可以使用傅里叶级数将啮合刚度进行展开，表示为[22]261：( ) = + ∑ cos( + ) (2-1)式中， ( )为齿轮副动态啮合刚度；为齿轮副动态啮合刚度均值；为齿轮副动态啮合刚度阶波动幅值；为齿轮副啮合频率；为齿轮副动态啮合刚度初相位。综上所述，齿轮刚度激励实际上是由于齿轮啮合对数周期变化导致的齿轮啮合刚度时变所引起的对齿轮系统的一种动态激励。在进行齿轮系统动力学分析时，一般用时变弹性系数来代替具有时变特性的齿轮综合啮合刚度，故齿轮系统时变啮合刚度激励在性质上属于参数激励的范畴。

啮合刚度,准双曲面齿轮,变化规律,动态啮合刚度

曲线,齿形误差

图 2-4 齿形误差于随着齿轮的啮合，齿轮啮合位置的也是一种周期性时变激励。在进行齿采用实测的误差值或曲线、简谐函数制，本文采用傅里叶级数来表示齿轮( ) = + ∑ cos中， ( )为啮合线法向上的齿轮传递误差，一般取 = 0；为啮合线法轮副啮合频率；为传递误差初相上分析，在齿轮系统动力学分析时，现为弹性力项中的位移量。）轮齿啮合冲击激励轮实际工作时，考虑润滑的需要，以

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