汽车传动系与主减齿轮系统耦合振动机理研究

发布时间：2020-05-25 11:19

【摘要】：前置后驱车作为市面上一种常见车型,其发动机、离合器、变速器、传动轴、后桥、轮胎构成一个动力传动系统。车辆行驶过程中,发动机输出扭矩的波动会激发动力传动系统的扭转模态,产生扭振,并通过中间支承、后桥、悬架、轮胎等传递路径,产生耦合效应作用于车身,进而引起车内振动噪声等NVH问题。本文针对某公司MPV后驱车型后桥振动噪音问题,对传动系与后桥主减齿轮系统耦合振动机理进行理论研究,建立了考虑中间支承的传动系扭振当量模型以及引入时变啮合刚度、齿侧间隙等非线性因素的准双曲面齿轮动态啮合模型,将传动系扭振模型与后桥齿轮-转子-轴承模型进行耦合,并使用MATLAB进行数值求解,计算传动系扭振及主减齿轮系统的动态响应。在此基础上,研究了主减齿轮的齿侧间隙、啮合刚度、主动齿轮轴承跨距等参数对耦合系统动态特性的影响,并进行扫频特性分析,计算得到理论模型扭振响应峰值1600rpm,对应二阶扭转频率53.3Hz。为了验证理论模型的正确性,建立了基于ADAMS的传动系刚柔耦合虚拟样机模型,模拟发动机二阶激励下传动系统的扭转振动响应,得到传动系关键部位扭转角加速度响应幅值,并进行扫频分析,发现在1700rpm附近(对应二阶扭转频率56.7Hz)出现明显峰值,与理论计算结果基本吻合。为了进一步验证耦合机理与仿真分析的正确性,探究实际传动系扭振与主减齿轮系统耦合振动的特性,建立了动力传动系统电机台架,使用电机模拟发动机二阶波动扭矩激励,对不同幅值的波动扭矩进行扫频试验。试验结果表明,传动系统存在55.7Hz的扭振模态,其扭转振动特性曲线与理论计算及仿真结果基本一致,后桥处测点的振动响应量级与齿轮振动响应理论计算结果基本吻合。理论、仿真与试验结果的对比验证了该耦合振动机理与仿真模型的正确性,为进一步优化系统参数,提高整车NVH性能提供理论依据与仿真参考。
【图文】：

后桥齿轮

内振动噪音等性能要求越来越高，车辆的 NVH 问题在提升汽车品质上越来越占有举足轻重的地位，因此也成为各大整车制造企业和零部件企业关注的重点问题之一，各大公司在解决车辆 NVH 问题上也投入了巨大研发费用，这就要求我们能够建立更加完善的汽车振动分析方法与理论基础，来指导整车产品的开发。前置后驱车作为市面上一种常见车型，其发动机、离合器、变速器、传动轴、后桥、轮胎构成一个动力传动系统。由于这种车型存在较长的传动系统，车辆行驶过程中，轴系部件的扭振响应尤为明显，当来自发动机的周期性波动力矩频率与传动系模态频率一致时，，极易引起传动系扭振，这种由于发动机扭矩激励产生的传动系扭振响应往往会与后桥齿轮系统纵向、垂向、横向的三向平面振动以及摆动产生耦合效应，并通过其他零部件传递至车身，进而引起车内振动噪声等 NVH 问题。针对目前某品牌前置后驱 MPV 车型后桥振动噪声较大的问题，通过试验发现，其发动机二阶激励引起的后桥齿轮振动较为明显，如图 1-1 所示，为提高整车竞争力，需对该 NVH 问题进行理论与试验研究，找出这种振动噪声产生的机理特性，以便从根源解决此问题，为后期车型 NVH 性能优化提供理论指导。

汽车动力,传动系统

第 2 章传动系与主减齿轮系统耦合振动模型2.1 耦合模型概述汽车动力传动系统是汽车发动机将动力传递给驱动轮的重要组成部分，其传递路径涉及的主要零部件包括发动机、离合器、变速箱、传动轴、主减速器、半轴及驱动轮，一套简化后的汽车动力传动系统如图 2-1 所示。
【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】：U463.2

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